Brevet FR2295427A1 — publié le 19760716

La présente invention, concernant la mesure de vitesses d'écoulement, est plus spécifiquement relative a un dispositif pour transformer le mouvement de rotation d'un arbre en un signal électrique ayant une fréquence proportionnelle à la vitesse de rotation de cet arbre0 On utilise de tels dispositifs dans des instruments de mesure de différentes sortes incluant un arbre ou axe mobile, par exemple dans des appareils de mesure d'écoulement de différentes sortes tels que les compteurs d'eau, les compteurs de thermies, les compteurs électriques, etc. Un dispositif connu du genre ci-dessus appartint à un compteur d'eau d'un type particulier, qui inclut une roue de mesure montée dans une conduite d'eau. Le mouvement de rotation de la roue de mesure dépend de l'écoulement dans la conduite et ce mouvement est habituellement transmis, à l'aide d'une soupape électro-magnétique puissante, à un mécanisme compteur qui est souvent pourvu aussi d'un index indicateur. Dans un mécanisme à contact la déviation de l'index est transformée en impulsions propres à être transmises à distance et dans ce cas la fréquence des impulsions est proportionnelle à l'écoulement et donc à la vitesse de rotation de la roue de mesure. Dans le cas d'une rotation irrégulière de l'arbre ou de la roue de mesure, avec éventuellement des arrtts complets par moments, les forces de vibration, les déséquilibres, les imperfections du mode de suspension, etc... peuvent provoquer la production d'impulsions émises à tort, qui provoquent des erreurs de mesure. Egalement l'arbre peut exécuter, par exemple par suite d'un reflux accidentel, des mouvements de pivotement à oscillation vers l'avant et vers l'arrière, ce qui fait que des impulsions "fausses" pourront Qtre également émises par le mécanisme à contacts. La présente invention vise à réaliser un dispositif dans lequel l'arbre est autorisé à exécuter un mouvement pendulaire important, sans que des impulsions "fausses'1 soient produites. Ce but est atteint avec un dispositif du genre décrit ci-dessus, qui peut donc être utilisé avec un instrument de mesure quelconque incluant un axe ou arbre mobile. On trouvera ci-après une description plus détaillée de certains modes de réalisation choisis comme exemples non limitatifs du dispositif selon l'invntion, en relation avec les dessins ci-annexés, parmi lesquels - la figure 1 est un schema-bloc pour compteur de ternies incluait un dispositif selon l'invention;; - la figure 2 en a) fournit le signal d'un mécanisme a contacts, antérieurement cornu, en fonction de l'angle électrique, et fournit de b) à g) les signaux pour différentes formes de réalisation du dispositif selon l'invention et, - les figures 3 à G, quelques exemples de schéma de circuits,sous différentes formes de réalisation, au dispositif selon l'invention. Dans les compteurs de thermies et en premier lieu pour laesurer la consol-zation de chaleur dans des immeubles de rapport, dans des industries, dans des régions résidentielles, etc... on trouve un compteur d'écoulement avec mécanisme à contacts. Pour transférer de l'énergie calorifique on utilise notamment et souvent de 11 eau chaude en circulation. A l'endroit d'utilisation l'eau chaude passe dans un échangeur de chaleur où elle est refroidie. L'énergie calorifique extraite est égale à l'intégrale dans le temps du produit du débit d1eau par la différence entre les températures de l'eau dans les conduites d'amenée et de retour. L'énergie calorifique peut tre exprimée par où E représente l'énergie calorifique extraite K, une constante tF et tR, les températures de l'eau respectivement dans la conduite d'amenée et dans la conduite de retour et, le débit d'eau. L'intégration peut s'effectuer par des mesures répétées de la différence de température, le résultat de mesure étant exprimé sous forme digitale et ajouté au résultat de mesure précédent. Les mesures sont réitérées à un rythme qui est déterminé par le débit de l'eau. Comme horloge on emploie un compteur d'eau du genre indiqué ci-dessus, pourvu d'un mécanisme à contacts. Sur la figure 1 on a représenté un schma-bloc d'un tel compteur de termites, ta température est mesurée par les thermomètres à résistance b et b se trouvant dans les conduites d'amenée 12 et de retour 13 du circuit d'eau. Dans le volume 11 se trouvant dans ce circuit on a disposé la roue de mesure et un mécanisme a' contacts,comprenant deux éléments à lame 14, fournit deux séries d'impulsions et et uB dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue de mesure, c'est-à-dire à l'écoulement dans ledit circuit. Ces séries d'impulsions pilotent, par l'intermédiaire d'un montage électrique 15 selon l'invention, un générateur de base de temps 16 pour fournir une impulsion de mesure aux thermomètres à résistance qui sont ensuite par courus par un courant impulsionnel.La différence de tempéra ture tB - tR est transformée dans un différentiateur 17 en courant de différence a qui est traduit par un convertisseur 18 en une série d'impulsions à la fréquence proportionnelle à la différence de température et de longueur égle à celle de l'impulsion de mesure.Cette série d'impulsions est appliquée sur un compteur électronique 19 qui fait avancer, avec trans formation appropriée, un mécanisme compteur 20 d'unités de chaleur. Gracie à la structure du mécanisme à contacts 14 pos séant deux éléments à lame et au branchement d'un circuit 15 constitué de façon appropriée et qu'on décrira plus loin en détail, l'effet d'hystérésis, évoqué ci-dessus, du mécanisme à contacts est accru de façon telle que la roue de mesure peut prendre un mouvement de rotation pendulaire assez grand sans que de fausses impulsions soient produites sur l'entrée du générateur de base de temps 16. A partir d'un aimant permanent et d'un mécanisme à contacts incluent un élément à lame on obtient un signal de sortie qui varie avec l'angle électrique wt selon le dia gramme représenté en trait plein en a) sur la figure 2, lors de la rotation de la roue de mesure. désigne 12 pul sation et t le temps. Le nombre d'impulsions par révolution de la roue de mesure est ainsi déterminé par la constitution du mécanisme a contacts. Lorsoue le mouverient de la roue de mesure change de sens il se produit, par suite des phénomènes d'hystérésis, un signal de sortie selon I courbe en pointillé a) de la fig.2.La grandeur de l'hystérésis indiquée corres- pond & l'angle dont l'arbre peut tourner de façon oscillante vers l'arrière et vers l'avant sans risquer de produire de fausses impulsions Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention qui permet un bien plus grrnd mouvement de pivotement angulaire de l'arbre sans risquer de produire de fausses impulsions en dispose deux émetteurs d'impulsions A et B, à savoir sur la figo 1 l'aimant permanent et deux éléments à lame du mécanisme à contacts 14, avec un certain décalage angulaire mécanique réciproque dans la direction circonférentielle de l'arbre ou de la roue de mesure.Ces deux émetteurs d'impulsions produisent deux séries semblables UA, UB d'impulsions sensiblement rectangulaires qui ont un décalage de phase êlec- trique correspondant au décalage angulaire mécanique et une fréquence correspondant à la vitesse de rotation. Les courbes b) et c) sur la fi. 2 fournissent UA et UB en fonction de l'angle électrique #t, W désignant la pulsation et t le temps.Dans le cas présent les émetteurs d'impulsions A et B sont disposés avec un décalage angulaire mécanique réciproque qui correspond à un déphasage de 90 degrés électriques entre les séries d'impulsions correspondantes UL et U. Les séries d'impulsions UL et UB sont appliquées au circuit 15 qui inclut un montage RC différentiateur pour chaque série d'impulsions, ou montage tel qu'un circuit de mémoire 1, voir fig. 3, réagissant aux bords des impulsions.Le circuit de mémoire est disposé de façon à être piloté par le bord avent des impulsions dans la série impulsions uA et à être restauré par le bord avant des impulsions dans la série uE o De cette manière on obtient, à partir du circuit de mémoire 1, une série d'im- pulsions de sortie u1 dont la fréquence est la même que celle des séries d'impulsions uL et UB, c'est-à-dire que la fréquence de ul correspond à la vitesse de rotation de l'arbre Les longueurs des impulsions dans u1 sont égales au déphasage entre les séries d'impulsions uA et uB, voir à cet effet la A courbe d) de la fig.2. Lvec ce mode de réalisation l'arbre peut prendre un mouvement pivotant pendulaire qui correspond à 90 degrés électriques sans qu'il y ait de danger que le circuit de mémoire 1 produise de fusses impulsions de sortie. On obtient un doublage de la fréquence pour la série d'impulsions u2 par le circuit de mémoire 1 lorsque le bord avant aussi bien que le bord arrière des impulsions, dans la série d'impulsions uA , gouverne le circuit de mémoire, tandis que les deux bords des impulsions dans la série des impulsions uB le restwrent. Sur la fig. 4 on voit un schéma de montage pour le dispositif 15 en vue de la réalisation de ce doublage de fréquence. Les séries d'impulsions uk et uB sont alors appliquées chacune aux deux entrées d'une porte OU, d'une part directement avec branchement d'un circuit RC et d'autre part par l'intermédiaire d'un inverseur 3 et d'un circuit RC. Les sorties des deux portes OU sont reliées au circuit de mémoire.Dans cette réalisation avec doublage de fréquence dans la disposition selon l'invention l'arbre peut pivoter, de façon pendulaire, sur un angle mécanique qui correspond, pour la fréquence doublée, à 900 de la période primitive ou à 1800 de la période sans qutil y ait de risque que le circuit de mémoire produise une impulsion de sortie ( voir la courbe e) sur la fig. 2) qui donne u2 en fonction de t t. On obtient une sécurité supplémentaire à ltencontre de la production de fausses impulsions lorsque l'arbre exécute nn mouvement de pivotement pendulaire vers l'avant et vers l'arrière, si le circuit de mémoire 1 est disposé de façon qutil ne soit commandé par le bord avant des impulsions dans la série d'impulsions uÂ, que lorsque ce bord se produit entre deux impulsions successives de la série d'impulsions uB et n'est res'sé par le bord arrière des impulsions de uA que lorsque ce bord arrière se produit pendant une impulsion dans UB. Lors de la rotation de l'arbre le circuit de mémoire 1 fournit alors une série d'impulsions de sortie u3 selon la courbe f) de la fig., 2. Avec cette forme de réalisation l'arbre peut pivoter de façon pendulaire sur un angle mécanique correspondant à 180 degrés électriques sans qu'il y ait de risque que le circuit de mémoire produise une impulsion de sortie. Avec cette forme de réalisation on a un avantage supplémentaire,à savoir que la disposition est sensible au sens. Lors de la rotation en arrière le circuit de mémoire n'est pas influencé. Sur la fig. 5 on a montré la réalisation du dispositif 15 sous cette forme Aw: entrées d'une première porte EG 4 sont spplin,uées des impulsions de la série uA d'une part par un montage RC et d'autre part des impulsions de la série uB, par l'intermédiaire d'un inverseur 3. Les entrées d'une autre porte ET 5 reçoivent, l'une directement des impulsions de uB et l'autre des impulsions de ut ,par l'intermédiaire d'un inverseur 3 et d'un montage RC. Les signaux de sortie des deux portes ET sont appliqués alors au circuit de mémoire 1. On obtient une disposition sensible au sens, qui fournit un doublage de fréquence, en disposant un circuit de mémoire 1 de façon à ce qu'il soit piloté d'une part par le bord avant des impulsions de la série uA, lorsque ce bord avant se trouve entre deux impulsions successives de la série UB et d'autre part par le bord arrière des impulsions, de la série uA lorsque celui-ci se produit pendant une impulsion de la série UB, tandis que le circuit de mémoire est restaure d'une part par le bord avant des impulsions de uB lorsque ce bord avant apparat pendant une impulsion de uA et d'autre part par le bord arrière des impulsions de uB lorsque celle-ci apparat dans l'intervalle compris entre deux impulsions successives de UA. La série d'impulsions de sortie U4 fournie par le circuit mémoire 1 est reproduite par la courbe g) de la fig. 1 en fonction de uJt, dans cette forme de réalisation, et la figure 6 est un schéma de montage pour la réalisation de cette disposition selon l'invention. Avec les formes de réalisation décrites le circuit de mémoire 1 est utilement constitué par un élément de mémoire bi-stable. Les émetteurs d'impulsions A et B peuvent être formés par un mécanisme å contacts avec aimant permanent et deux éléments à lame. Dans ce cas 11 aimant est formé en général par plusieurs paires de ptle par révolution. Les émetteurs d'impulsions peuvent etre également constitués par un disque formant diaphragme et un lecteur optique. Le lecteur est alors accouplé avantageusement à un circuit à seuil qui transforme le signal fourni par le lecteur en une série d'impulsions rectangulaires uA ou uB R13E-'i3ICAT IONS lo Dispositif pour transformer le rouvemert tournant d'un arbre en signal électrique ayant une fréquence proportionnelle à la vitesse de rotation, caractérisée en ce que deux émetteurs d'impulsions sont disposés avec un décalage angulaire mécanique réciproque dans la direction circonférentielle de l'arbre, pour produire deux séries d'impulsions qui ont un déphasage électrique correspondant au décalage angulaire mécanique et une fréquence correspondant à la vitesse de rotation, chaque série d'impulsions étant appliquée à un circuit de mémoire disposé de façon qu'il fournisse, en fonction d'une relation prédéterminée entre les impulsions de chaque série d'impulsions, une série d'impulsions de sortie ayant une fré agence correspondant à la vitesse de rotation de l'arbre, l'arbre pouvant pivoter, en fonction de ladite relation entre les impulsions, de manière pendulaire vers l'arrière et vers. l'avant et d'un certain angle appréciable sans produire d'impulsion de sortie qui serait fournie par le circuit mémoire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit mémoire est constitué par un élément bistable qui peut titre commuté entre un état excité et un état restwn et que les séries d'impulsions appliquées aux circuits de mémoire comportent des impulsions sensiblement rectangu- laires ayant la même durée. 3. Dispositif conåointemlent selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit de mémoire est commandé par le bord avant et/ou le bord arrière des impulsions dans une série d'impulsions et peut etre restauré par le bord avant et/ou le bord arrière des impulsions de l'autre série a' impulsions. 4. Dispositif conjolntemvnt selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qte le circuit de mémoire est disposé de façon à entre commandé par le bord avant des impulsions dans l'une des séries d'impulsions, lorsque celuici apparat dans l'intervalle compris entre deux impulsions successives de l'autre série d'impulsions et à être restauré par le bord arrière des impulsions d'une des séries d'impul- sions lorsque celui-ci apparat pendant une impulsion de l'autre série d'impulsions. 50 Dispositif selon les reveoetcaions 1 à 3 ensemble, caractérisé en ce que le circuit de mémoire est disposé de façon à entre commandé par le bord avant des im pulsions d'une des séries d'impulsions, lorsque celui-ci apparat dans l'intervalle entre deux impulsions successives de l'autre série d'impulsions et par le bord arrière dans l'une des séries a' impulsions lorsque celui-ci aDparaSt pendant une impulsion de l'poutre série atimpulsions et à être res tauré par un bord avant de 11 autre série d'impulsions lorsque celui-ci apparat pendant une impulsion d'une série d'impulsions et par le bord arrière des impulsions dans l'autre série d'impulsions lorsque celui-ci apparat dans l'intervalle compris en-tre deux impulsions successives d'une des séries d'impulsions. Go Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les émetteurs d'impulsions conprennent un mécanisme à contacts incluant deux éléments à lame. 70 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les émetteurs d'impulsions comprennent un disque diaphragme et un lecteur optique. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les émetteurs d'impulsions comprennent un circuit à seuil couplé après le lecteur, lequel circuit transforme le signal fourni par le lecteur en une série d'impulsions rectangulaires0