Brevet FR2215616A1 — publié le 19740823

La présente invention se rapporte à un appareil manométrique comportant un organe mobile sous l'effet de la pression, par exemple un tube recourbe ou tube de Bourdon, dans lequel un aimant permanent relié à l'organe mobile fait varier une valeur électrique caractéristique de l'installation en fonction de son changement de position. Les appareils manométriques de ce genre servent particulièrement en hydraulique et en aérostatique et doivent indiquer de manière sure, sur place ou à distance, la pression d'un gaz ou d'un liquide. Le signal de mesure doit pouvoir servir éventuellement à résoudre des problèmes de réglage et de commande. Afin de maintenir à un faible niveau les coûts et les soins exigés par l'entretien . d'un appareil de ce genre, les dépenses d'ordre technique qu'il exige doivent tre réduites au minimum. On connatt depuis longtemps différents modèles d'appareils manométriques. Par exemple, les manomètres à lecture directe, dans lesquels l'organe sensible à la pression et le dispositif indicateur sont montés dans un boîtier, où ils constituent un ensemble. D'autres modèles permettant de recevoir les indications à distance de l'endroit où s'effectue la mesure, comprennent des manomètres à téléindicateur de genres connus les plus variés. Ainsi, la demande de brevet en Allemagne 1 138 342 fait connat- tre un manomètre du genre cité au début, comportant un tube de Bourdon et une installation électrique de téléindicateur, dans lequel un corps ferromagnétique recourbé et relié à l'extrémité libre du tube de Bourdon se déplace librement, pour toutes les valeurs de la pression effective, dans l'entrefer de deux bobines entourées de tôle, sous l'effet des variations d'inductance en sens contraires, les bobines étant placées dans un montage en pont à courant alternatif. Les formes d'exécution précitées des appareils manométriques ont cet inconvénient que les appareils sont sujets à des dérangements relativement fréquents en raison de leurs organes mécaniques de transmission entre ltorgane sensible à la pression et le système indicateur. Le modèle indiqué à téléindication, au moyen d'un dispositif électrique influencé par induction, demande une dépense relativement élevée pour stabiliser le circuit du courant alternatif, maintenir constantes la fréquence et la transmission par induction ainsi que pour amplifier aussi fortement que nécessaire. La présente invention se pose le problème de réaliser un appareil manométrique qui donne, de manière simple et sans stabilisation ni amplification supplémentaire, une variable électrique caractéristique, utilisable directement pour une opération de mesure, de commande, ou de réglage. Selon l'invention ce problème est résolu avec un appareil manométrique du genre précité, en disposant dans un montage en pont, parallèlement au plan dans lequel se déplace l'aimant permanent, au moins une plaque de semi-conducteur sensible au déplacement d'un champ magnétique la traversant (Effet Hall). Par le mouvement du tube de Bourdon et par conséquent de l'ai- mant permanent en fonction de la pression, la résistance de la plaque de semi-conducteur varie de manière que le déplacement mécani- que, provoqué par la pression, de l'aimant permanent se transforme en une tension électrique proportionnelle à cette pression. L'usage d'une plaque de semi-conducteur dans un montage en pont à courant continu permet d'utiliser, sans autre amplification, la tension électrique obtenue, proportionnelle à la pression, pour exécuter une mesure, une commande, ou un réglage. Si conformément à l'invention, on dispose en tant qu'élément sensible, d'une plaque de semi-conducteur différentielle sous tension magnétique auxiliaire, on obtient cet avantage supplémentaire très important, que le dispositif de mesure est indépendant de la température. Les variations de température agissant sur la plaque différentielle s'influencent réciproquement autant et n'ont par conséquent aucun effet sur les facteurs électriques caractéristi- ques de l'installation. Afin d'empcher des vibrations intervenant éventuellement dans la direction perpendiculaire à celle du déplacement de l'aimant permanent de modifier l'écartement prédéterminé entre la plaque de semi-conducteur et l'aimant, on interpose une feuille mince non magnétique, à faible coefficient de frottement, dans une forme de réalisation indiquée pour l'invention, entre l'aimant permanent et l'élément sensible constitué par la plaque. Il est à conseiller de fixer la feuille mince sur cet élément et de maintenir sous une légère pression préalable l'aimant sur la feuille. L'aimant peut ainsi glisser sans vibration, légèrement pressé contre la feuille. Dans une autre forme de réalisation de ltinvention, afin dtob- tenir un réglage précis du zéro magnétique, on dispose l'élément sensible à plaque de semi-conducteur sur une plaque de base, ou avec une telle plaque, réglable parallèlement au plan du déplacement de aimant, par rapport à cet aimant. Enfin, il est indiqué de prévoir la possibilité de déplacement de l'organe mobile en fonction de la pression et par suite de l'aimant permanent telle que cet aimant ne se déplace que dans les limites des variations linéaires des facteurs caractéristiques de son état. On est ainsi assuré que l'indication reçue correspond à une proportionnalité linéaire entre la pression et la variable électrique caractéristique considérée, de sorte qu'il n'est pas né- cessaire dty apporter des mesures correctives ou compensatoires. Une. forme de réalisation pratique de l'invention va tre décrite maintenant à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins joints qui représentent : Fig. 1, la disposition de l'aimant permanent et de l'organe sensi ble différentiel constitué par une plaque de semi-conduc teur sensible au déplacement du champ magnétique dans un appareil manométrique selon l'invention comportant un tube de Bourdon enroulé en spirale ; Fig. 2, la disposition de la Fig. 1 vue de profil ; Fig. 3, un schéma de l'installation électrique avec montage en pont de l'organe sensible différentiel et Fig. 4, la courbe de la tension en fonction du déplacement de l'or gane sensible différentiel selon 1'invention. Suivant les Fig. 1 et 2, un tube de Bourdon 2 est fixé dans un bottier 1, sur un support 3, avec un raccord 4 à une conduite de pression. A l'extrémité mobile, libre., du tube de Bourdon est rapporté un bras 5 prolongeant cette extrémité, un aimant permanent 8 étant fixé sur ce bras au moyen d'une vis 6 et d'un étrier de serrage 7, de manière que son p8le nord se trouve à une distance de 0, 5 mm environ d'une plaque de semi-conducteur sensible au déplacement du champ magnétique 9. Entre la plaque 9 et 1'aimant 8 est interposée une feuille mince 10, servant de plaque de glissement. Afin d'éviter des variations de l'écartement dues à des vibrations dans le sens axial de l'aimant 8, la feuille 10 est préalablement pressée légèrement contre l'aimant. La plaque 9. est fixée sur un bras de support 11. Ce bras est monté au moyen de vis 12, pour tre réglable, sur le bloc d'appui 13 du tube de Bourdon. On effectue le réglage à l'aide des vis 14 et de la broche à excentrique 15. Cette broche permet de régler la position du zéro magnétique entre la plaque 9 et 1'aimant permanent 8. Les repères 20 et 21 (Fig. 2) désignent les contacts, représentés schématiquement ainsi que les conducteurs d'arrivée du courant et de transmission du signal de mesure à partir de la plaque 9. La Fig. 3 reproduit le schéma du branchement électrique de la plaque 9. Sous une tension continue U, la plaque différentielle 9 se trouve dans une branche du pont avec ses résistances à semiconducteurs à réglage magnétique RF, B, tandis que, dans ltautre branche du pont, se trouvent deux résistances fixes 16, 17 et une résistance réglable 18 à l'aide de laquelle le pont électrique peut tre amené à zéro. Dans la branche en diagonale du pont, une résistance réglable 19 pouvant tre adaptée à l'appareil permet d'enregistrer la tension de mesure allant à l'indicateur ou à l'appareil du mme genre. La Fig. 4 représente le tracé d'une courbe de la tension en fonction du déplacement de la plaque par rapport au champ magnéti- que. Si, par exemple, l'aimant permanent se déplace en partant du zéro magnétique de la plaque dans le sensAs, la tension au varie dans la partie linéaire de la courbe proportionnellement au déplacement. Les dimensions du tube de Bourdon ou de l'élément mobile se déplaçant en fonction de la pression doivent tre déterminées pour chaque zone de pression de manière que l'aimant permanent 8 ne soit déplacé dans chaque cas que dans la partie linéaire de la courbe. L'avantage assuré par l'invention consiste essentiellement en ce qutil est possible dtemployer dans la construction de son objet un organe courant et fréquemment utilisé pour mesurer les pressions, un tube de Bourdon par exemple, complété par cm élément a semi- conducteurs pour aboutir à un manomètre fonctionnant sans autre intervention avec un téléindicateur électrique, le signal de mesure pouvant servir sans l'intermédiaire des amplificateurs couteux, nécessaires jusqu'à ce jour, pour effectuer les opérations de mesure, de commande et de réglage. Pour simplifier, on a renoncé à représenter et à décrire les éléments de construction électrique, tels que résistances réglables ou fixes, ainsi que leur disposition, d'autant qu'ils n'entrent pas pour l'essentiel dans la présente invention. REVENDICATIONS 1.-Appareil manométrique comportant un organe mobile sous 1'effet de la pression, par exemple un tube recourbe ou tube de Bour don, dans lequel un aimant permanent relié à l'organe mobile fait varier une valeur électrique caractéristique de l'instal lation en fonction de son changement de position, caractérisé en ce qu'au moins un élément sensible constitué par une plaque de semi-conducteur sensible au déplacement du champ magnétique (Effet Hall) est disposé parallèlement au plan du déplacement de l'aimant permanent, dans un montage en pont. 2.-Appareil manométrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en tant qu'élément sensible, une plaque différentielle soumise a une tension magnétique préalable. 3.-Appareil manométrique suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'une feuille mince non magnétique, à faible coefficient de frottement, est interposée entre l'aimant perma nent et l'élément sensible constitué par la plaque de semi conducteur. 4.-Appareil manométrique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la feuille mince est fixée sur l'élément sensible et ltaimant permanent soumis à une faible pression préalable sur la feuille mince. 5.-Appareil manométrique suivant l'une quelconque des revendica tions 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément sensible est ré glable sur, ou avec, une plaque de base par rapport à l'aimant permanent, parallèlement au plan du déplacement de cet aimant. 6.-Appareil manométrique suivant l'une quelconque des revendica tions 1 a 5, caractérisé en ce que l'organe mobile sous l'effet de la pression et, de ce fait, l'étendue du déplacement de l'ai mant permanent, sont disposées de manière que l'aimant perma nent ne se déplace que dans les limites des variations linéai res des facteurs caractéristiques de l'élément sensible à pla que de semi-conducteur.