Brevet FR2220792A1 — publié le 19741004

L'invention concerne un pont de mesure à courant alternatif à équilibrage automaticue de la composante active On connatt depuis longtemps les ponLf de mesure à courant alternatif à équilibrage automaticue, comme par exemple d'après la publication "ARTS' J 924-1 d'août 1936. Dans ces ponts de mesure à courant alternatif à équilibrage automatique connus, les composantes active et réactive sont équilibrées successivement, ce qui nécessite deux dispositifs d'équilibrage qui sont actionnés alternativement jusqu'à ce que l'équilibrage complet du pont soit réalisé. L'invention a pour but de fournir un pont de mesure à courant alternatif qui peut être équilibré plus rapidement que les ponts de mesure connus à équilibrage automatique. Pour résoudre ce problème on est parti du fait qu'il suffit, par exemple pour la mesure d'une capacité, d'équilibrer automatiquement la composante active, présente dans chaque capacité pratique, de son impédance et d'évaluer directement la tension résiduelle subsistant dans la diagonale de mesure dupait non équilibré complétement, comme mesure de la composante réactive. Ce problème est résolu conformément à l'invention dans le cas d'un pont de mesure à courant alternatif du type indiqué plus haut, en particulier pour la mesure de petitescapacités avec un facteur de perte élevé, grâce au fait que la tension aux bornes de la diagonale de mesure dupait de mesure à courant alternatif est envoyée par l'intermédiaire d'un amplificateur d'écart à une entrée d'un redresseur sensible à la phase, à l'autre entrée duquel est appliquée la tension d'alimentation du pont de mesure à courant alternatif, tandis que la sortie du redresseur sensible à la phase est raccordée à l'entrée d'un organe intégrateur dont la sortie est en liaison active avec un organe ohmique d'équilibrage dans l'une des branches du pont de mesure à courant alternatif et que la tension de mesure proportionnelle à la capacité peut titre prélevée par l'intermédiaire d'un second redresseur à la sortie de l'amplificateur d'écart. A l'aide du redresseur sensible à la phase, seule la composante active de la tension appliquée à la diagonale de mesure du pontes détectée avec un signe exact et est équilibrée. La tension résiduelle subsistant aux bornes de la diagonale de mesure du pont est alors une mesure de la capacité qui est à mesurer. La mesure individuelle peut s'effectuer plus rapidement que lorsque les deux composantes doivent etre équIlibrées, et de pl le circuit de mesure complet est plus simple tant donnez que seule une composante doit titre équilibrée automatiquement. Afin d'obtenir également en outre dans la tension de la diagonale de mesure une suppression de la composante ohmique encore présente et due à la dérive de réglage, il est approprié que le second redresseur soit également un redresseur sensible à la phase pour lequel la tension d'alimentation, déphasée à 90", du pont de mesure à courant alternatif sert de tension de commande. Un transformateur d'impédance élevée est inséré entre les points de raccordement de la diagonale de mesure et l'entrée de l'amplificateur d'écart. L'organe d'équilibrage est constitué, dans un exemple de réalisation de l'invention, par une résistance, qui est fonction du champ magnétique et qui est placée dans le champ magnétique d'un enroulement d'excitation parcouru par le courant de sortie de l'organe intégrateur. A la place de la combinaison enroulement d'excitation-résistance dépendant du champ magnétique, on peut également utiliser un transistor à effet de champ commandé par le signal de sortie de l'organe intégrateur. On peut également utiliser un dispositif de photodiodes et de diodes à luminescence ou un dispositif de photorésistanceset de diodes à luminescence. Dans le cas de l'exemple de réalisation de l'invention, l'organe d'équilibrage est disposé dans la mEme branche du pont et en parallèle avec la capacité devant titre mesurée. La résistance, qui est fonction du champ magnétique, est choisie de façon appropriée légèrement inférieure à la résistance du pont qui lui-- fait face par rapport à la diagonale d'alimentation du pont. On peut également utiliser des multiplicateurs à la place de redresseurs sensibles à la phase. Comme organe intégrateur on peut utiliser un intégrateur de Miller. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. Un pont de mesure à courant alternatif WB est constitué par des résistancesohmiquesRl, R2, RFP et R4, qui sont disposées dans les quatre branches du pont. Une capacité CS qui doit être mesurée est branchée en parallèle avec la résistance RFP. La résistance de perte RS située également én parallèle avec la capacité CS est représentée en pointillé. L'un des deux points de la dia gonale d'alimentation du pont est mis à la terre tandis qu'une tenson alternative d'alimentation UO est envoyée à l'autre ont de la diagonale d'alimentation. La résistance du pont RFP est une résistance dépendant du champ magnétique, e qu'On appelle une plaque de champ. Sur la diagonale de mesure entre les pointu de raccordement C et D est disposé l'enroulement primaire d'un trans- formateur UT d'impédance élevée. L'enroulement secondaire du transforma.e-r UT est raccordé aux bernes d'entrée d'un ampli-ricateur d'écart NV. La sortie de l'amplificateur d'écart I2V est reliée à entrée d'un redresseur PHGI sensible à la phase. Une autre entrée du redresseur PHGI sensible à la phase, l'entrée de commande, est raccordée au point de raccordement, amenant la tension d'alimentation UO, de la diagonale d'alimentation du pont de mesure à courant alternatif WB. La sortie du redresseur PHGI sensible à la phase est reliée à l'entrée d'un organe intégrateur MI, qui est de préférence un intégrateur de Miller. L'entree et la sortie de l'intégrateur de Miller sont reliées entre elles par 1' intermédiai- re d'un condensateur d'intégration CI. Le courant de sortie de l'organe intégrateur MI passe dans un enroulement d'excitation ES dans le champ magnétique duquel est disposée la résistance RFP qui est fonction du champ magnétique. En outre, un redresseur GL est raccordé à la sortie de l'amplificateur d'écart NV. A la sortie de ce redresseur, on peut prélever une tension UA proportionnelle à la capacité CS devant être mesurée. La tension ce sortie de l'amplificateur d'écart NV peut, comme cela est représenté par une ligne en trait discontinu, être envoyée également à l'une des entrées d'un second redresseur PSGII sensible à la phase, dcnt l'entrée de commande est reliée par l'intermdiaire d'un déphaseur PH, qui produit un déphasage de 900, au point de la diagonale du pont de mesure à courant alternatif WB, qui introduit la tension d'a-limen- tation dudit pont. A la sortie du redresseur PEiGII sensible à la phase est disponible une tension proportionnelle à la capacité devant être mesurée et dans laquelle la composante ohmique faible, due à la dérive de réglage, de la tension de la diaconale de mesure est encore également éliminée après équilibrage du pont WB. On va décrire ci-après le mode de fonctionnement du circuit. La tension aux bornes de la diagonale de mesure du pont à courant alternatif UJ3 est envoyée sans potentiel fixe, par l'inoer- médiaire du transformateur UT à impédance élevée à l'amplificateur d'écart NV. La tension de sortie de cet amplificateur d'écart 'JV est redressée dans le redresseur PTWI sensible à la phase. La tensi:n de sortie au= bonnes du redresseur est DrDportionnelle à la tension de sortie de l'amplificateur d'écart et au cosinus de l'an- gle e déphasage entre la tension de sortie de l'amplificateur d'écart et la tension de commande envoyée au redresseur PHGI sensible à la phase, c'est-à-dire à la tension d'alimentation du pont de mesure à courant alternatif WB. La tension de sortie du redresseur PHGI sensible à la phase commande l'organe intégrateur NI dont la tension, de sortie augmente de façon correspondante. Un champ magnétique est produit de ce fait dans la bobine d'excitation ES raccordée à organe intégrateur. Le flux de ce champ magnétique traverse la résistance RFP qui est fonction du champ magnétique et dont la valeur augmente jusqu'à ce qu'elle corresponde à celle de la résistance R4 du pont. Afin d'assurer le réglage parfait, la valeur de base de la résistance, qui zst fonction du champ magno- tique, devrait être choisie légèrement inférieure à la valeur de la résistance R4 du pont. Gracie au processus de réglage la composante ohmique de tension élimine la tension aux bornes de la diagonale de mesure. Il subsiste une tension déphasée de 90 , correspondant à la capacité CS et qui est amplifiée dans l'amplificateur d'écart NV d'un facteur d'amplification déterminé. Cette composante capacitive de tension est utilisée après redressement dans le redresseur GL comme mesure de la capacité CS. A la place du redresseur GL on peut utiliser le second redresseur PHGII sensible à la phase pour accrot- tre la précision de l'indication. A l'aide de ce redresseur, on obtient une suppression de la composante ohmique faible de tension, encore présente par suite Se la dérive de réglage aprés l'équili- braye automatique du pont. REVENDICATIONS 1 - Pont de mesure à courant alternatif à équilibrage automatique de la composante active, caractérisé par le fait que pour la mesure de petites capacités avec un facteur de perte élevé, la tension aux bornes de la diagonale de mesure du pont de mesure à courant alternatif (WB) est envoyée par I'intermédiaire d'un amplificateur d'écart (NV) à une entrée d'un redresseur sensible à la phase (PHGI), à l'autre entrée duquel est appliquée la tension d'alimentation du pont de mesure à courant alternatif (WB), tandis que la sortie du redresseur sensible à la phase (PHGI) est raccordée à l'entrée d'un organe intégrateur (Ml) dont la sortie est en liaison active avec un organe ohmique d'équilibrage (RFP) dans l'une des branches du pont de mesure à courant alternatif et qu'une tension de mesure proportionnelle à la capacité peut titre prélevée par l'intermédiaire d'un second redresseur (GL) à la sortie de l'amplificateur d'écart (NV). 2 - Pont de mesure à courant alternatif suivant la revendication l, caractérisé par le fait que le second redresseur est un redresseur (PHGII) sensible à la phase et à entrée de commande duquel la tension d'alimentation, déphasée de 90",du pont de mesure à courant alternatif (WB) est envoyée par l'intermédiaire d'un déphaseur (PH). 3 - Pont de mesure à courant alternatif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'un transformateur (UT) d'impédance élevée est placé entre la diagonale de mesure du pont de mesure à courant alternatif (wB) et 1' entrée de l'amplificateur d'écart (NV). 4 - Pont de mesure à courant alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé par le fait que l'organe d'équilibrage est une résistance (RFP), qui est fonction du champ magnétique et qui est placée dans le champ magnétique d'un enroulement d'excitation (ES) parcouru par le courant le sortie de l'organe intégrateur (MI). 5 - Pont de mesure à courant alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que 1' organe d'équilibrage est un transistor à effet de champ commandé par le signal de sortie de organe intégrateur (Ml). 6 - Pont de mesure à courant alternatif suivant l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé par le fait que 1' organe d'équilibrage est constitué par une photodiode qui est reliée, dans une liaison conduisant la lumière, à une diode à luminescence commandée par le signal de sortie de l'organe intégrateur (MI). 7 - Pont de mesure à courant alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'organe d'équilibrage est constitué par une photorésistance qui est reliée, dans une liaison conduisant la lumière, à une diode à luminescence commandée par le signal de sortie de l'organe intégrateur (MI). 8 - Pont de mesure à courant alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'organe d'équilibrage est situé dans la mEme branche du pont et en parallèle avec la capacité (CS) devant être mesurée. 9 - Pont de mesure à courant alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'organe d'équilibrage présente une résistance légèrement infériu- re à la résistance du pont qui lui fait face par rapport à la diagonale d'alimentation. 10 - Pont de mesure à courant alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'on utilise des multiplicateurs à la place de redresseurs sensibles à la phase. ll - Pont de mesure à courant alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1à10, caractérisé par le fait qu'on utilise comme organe intégrateur un intégrateur de Miller.