Brevet FR2316581A1 — publié le 19770128

Il est connu de convertir à l'emplacement de la mesure, des grandeurs physiques non électriques à mesurer en valeurs électriques proportionnelles étant donné que des signaux électriques sont plus faciles à transmettre à distance ; ils peuvent être mieux traités au lieu de réception. Tous les procédés connus transforment les valeurs physiques en une valeur électrique analogique, comme par exemple le courant, la tension, les variations de résistance ou analogues ou sous forme numérique, comme par exemple la fréquence, le nombre d'impulsions, ie taux d'impulsion, la position de phase où les séries d'impulsion contiennent l'information de mesure sous forme codée. les procédés qui transmettent des valeurs électriques analogiques directement par l'intermédiaire de lignes présentent les inconvénients importants d'une sensibilité plus importante aux parasites et d'une grande influence de la résistance de la ligne de transmission. Ces inconvénients ne peuvent être compensés que par une plus grande complexité des lignes. les procédés numériques nécessitent d'autre part un nombre beaucoup plus important d'éléments techniques-, tex que des lignes multiples, des circuits de modulation, de codage et multiplex, et sont pour cette raison liés à un coût plus important. Avec les procédés connus jusqu'à présent, on ne peut pas réaliser de manière optimale des mesures qui nécessitent un minimum de lignes et une faible consommation d'énergie, par exemple pour les installations fonctionnant à l'aide de batteries, tout en fournissant une précision modérée (autour de 19 , qui disposent d'une grande sécurité vis-à-vis des défectuosités et n'impliquent pas de frais élevés. La présente invention a donc pour but de supprimer les inconvénients des procédés connus et propose un compromis optimal pour le domaine d'application précité. le procédé utilise un indicateur qui transforme les grandeurs physiques en un signal électrique proportionnel, une ligne de tansmission bipolaire, dont un poule peut être formé par un systeme bon conducteur tel qu'une conduite métallique ou la terre, ainsi qu'un circuit de réception. La caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait que la mesure de la grandeur physique dans l'indicateur est déclenchée par une impulsion de courant ou de tension envoyée par le circuit de réception par l'intermédiaire de la conduite de tr-ansmission en direction de l'indicateur et que ce dernier, après écoulement d'une période déterminée, met la ligne de transmission en court circuit, la durée de l'impulsion de courant ou de tension étant définie par l'information de mesure par l'intermédiaire de la grandeur physique.Le circuit de réception est prévu de telle manière qutil controle le courant ou la tension au niveau de la ligne de transmission et qu'à l'apparition d'un court circuit, il interrompt 11 apport d'énergie, si bien que l'indicateur est à nouveau en mesure de pouvoir effectuer une nouvelle mesure à la suite d'une commande correspondante. A l'aide de ce principe, la consommation d'énergie est limitée à la durée de l'impulsion de mesure, le conducteur n'entrant en premier lieu dans le résultat que par ce que la durée de propagation des flancs du signal est à considérer. les dispositifs dont le fonctionnement repose sur le procédé qui vient d'être décrit, peuvent être réalisés de manière électro-mécanique, mais pour répondre à l'exigence d'une consommation de courant extrêmement faible, on préfèrera les montages purement électroniques. Etant donné que l'information de mesure est contenue dans une durée d'impulsion proportionnelle, on prévoira au lieu de réception, des appareils de calcul et d'affichage numérique très simples appliquant le procédé conforme à l'invention. Pour cela, il suffit, pendant l'impulsion de mesure, de compter une fréquence constante dans un compteur et le résultat du comptage donne directement une valeur chiffrée pour la grandeur de mesure. Si les indicateurs mesurent par exemple des températures, on prévoira de cette manière, des téléthermomètres ou des compteurs électroniques de chaleur très simples. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant divers modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure I est un schéma-bloc d'un circuit à l'aide duquel le procédé conforme à l'invention peut etre réalisé; et - les figures 2 à 6 montrent des détails dudit circuit. Le procédé conforme à l'invention sera tout d'abord décrit à l'aide du schéma-bloc de la figure 1. Le circuit de réception 1 est avantageusement formé d'un étage de commutation bistable 4 qui alimente en tension ou en courant la ligne de transmission 2 soit directement (connexions représentées en pointillé) soit par l'intermédiaire d'une source d'alimentation 5. Au moment désiré pour la mesure, 1' apport en énergie vers la ligne est assurée par un signal appliqué à l'entrée de début de mesure 6 de l'étage de commutation 4 puis arrêté par un signal à l'entrée 7 de remise à zéro de l'étage de commutation 4.Ce signal peut, comme le montrent les dessins, autre dérivédirectement de l'interruption de tension au niveau du conducteur lors d'un court ctruitetégalement par l'intermédiaire d'un élémentcan- plomentaire qui détermine l'augmentation de courant. Dans ces deux cas, après amenée de l'énergie, l'apport en énergie ne sera coupé qu'après apparition d'un court circuit sur le conducteur précité. L'indicateur 3 est avantageusement formé d'un groupe de circuits 9 dont les caractéristiques électriques sont commandées par les grandeurs physiques à mesurer de telle manière que par la coopération avec la tension (u) ou le courant amené par l'intermédiaire du conducteur 2, on obtient une variation de tension ou de courant monotone dont le déroulement dans le temps est proportionnel à la grandeur physique, l'indicateur 3 comprenant également un commutateur électronique 8 qui est déclenché par l'intermédiaire de la connexion 10 par la variation de tension ou de courant dès qu'une valeur prédé- terminée est atteinte, et qui met ledit conducteur en court circuit On décrira maintenant un mode de réalisation de l'invention à titre d'exemple.Comme grandeur physique, il s'agit de mesurer une température comprise entre -50 et 1150 , donc dans le cas présent, avantageusement à proximité d'une installation du chauffage par circulation d'eau chaude, entre 250 et 1250. L'ensemble du circuit indicateur 3 telle que représenté à la figure 2, est monté , pour permettre d'effectuer la mesure, à proximité de l'emplacement au niveau duquel la température doit être-mesurée. L'élément de commutation qui dépend directement de la température, est formée par une résistance électrique 11. Comme le montre la figure 2, la résistance Il est couplée électriquement à un condensateur 12 pour former un circuit RC. La tension amenée par l'intermédiaire du conducteur 2 (figure 13 est appliquée aux bornes 13 et 14 de l'indicateur 3. Cette tension est maintenue à une valeur constante par l'intermédiaire d'une diode 15 de Zener prévue dans 1'indica- teur. Grâce à cette tension constante, on assure par l'intermédiaire de la résistance 11 la charge du condensateur 12.Dans le circuit, on a prévu un transistor unijonction programmable 16 ( PUT), dont la connexion commande G (porte) 17 est guidée par l'intermédiaire de la diode 18 3usqu'au bornes précitées ou au conducteur 13. L'anode du transistor uninonction programmable est reliéeau point de Jonction 19 entre les éléments Il et 12. Parallèlement aux bornes 13, 14 on a par ailleurs prévu un thyristor 20 dont la connexion de commande 21 est reliée à la cathode du transistor unijonction 16. On comprend donc -que les polarités des éléments semiconducteurs doivent étre branchés de manière appropriée. Si le point 13 est positif, la cathode ( K) de la diode de Zener, l'anode (A) du thyristor 20 et l'anode (A) de la diode 18 doivent être appliquées à ce point 13. Comme ceci à ddjà été précisé, la charge du condensateur 12 s'effectue par l'intermédiaire de la résistance 11. Cette résistance qui est asservie à la température, détermine donc la durée de charge du-condensateur 12 en fonction de la température à mesurer. Si la charge ou la tension aux deuxp > ys du condensateur est suffisament élevée pour que la tension de commutation du transistor unisonction programmable soit atteinte, ce dernier devient conducteur sfibien que le condensateur 12 se charge par l'intermédiaire du transistor uni jonction programmable 16 sur la connexion de commande21 du thyristor 20 et allume ce dernier. Le thyristor allumé provoque un court circuit entre les bornes 13 et 14. On a ainsi décrit la fonction de base de l'indicateur. Le montage de la figure 2 se trouve dans son ensemble à proximité de l'emplacement au niveau duquel la température doit être mesurée. Il serait idéal que parmi tous les éléments de ce montage, seule la résistance Il soit fonction de la température. Ceci ne peut pratiquement pas hêtre réalisé dans la pratique. Les éléments de commutation 16 et 15 peuvent etre également fonction de la température, ce qui s'avère disavantageux dans certains cas. D'une manière connue, cette dépendance de la température de l'élément 16 peut être compensée par l'introduction de la diode 18. Lorsque le thyristor 20 et le transistor unijonction programmable PUT 16 deviennent conducteurs, les conducteurs 13 et 14 sont mis en court circuit et le condensateur 12 est déchargé. Le court circuit se maintient tant que la conductivité dans le thyristor 20 est maintenue parce qu'il est traversé par un courant. Si le circuit de réception 1 interrompt ce flux de courant, le thyristor 20 redevient capable de se fermer et, étant donné que le condensateur 12 est déchargé, l'ensemble du circuit de l'indicateur 3 revient dans son état de départ. De part-la fonction décrite de l'indicateur 3, la durée de la tension appliquée entre les connexions 13 et 14 est directement proportionnelle à la température (tO) de l'indicateur. Cette durée représente le résultat de la mesure (température).Comme ceci a été mentionné plus haut, pour amorcer la mesure une tension est appliquée par le circuit de réception, par l'intermédiaire du conducteur 2, à l'indicateur 3. Ceci est réalisé de la manière suivante et l'on se réfèrera pour cela à la figure 3 : l'étage de commutation bistable 4 schématisé à la figure 1 se compose, comme le montre la figure 3, d'un déclencheur . NI 22 et d'un inverseur 23 dont les entrées et les sorties, comme le montre la figure 3, sont couplées en croix. La connexion 13 des conducteursest relidepar l'intermédiaire d'une résistance 24 à la sortie de l'inverseur 23. La connexion 14 s'applique au pole(~3 (par exemple la terre ou la masse) de l'ensemble. L'entrée 26 est connectée à la connexion 13, l'entrée 27 s'applique à la résitance 28 d'un organe de différentiation comportant le condensateur 29. L'état de repos du circuit de réception 1 est obtenu par le fait que le conducteur 2 ne reçoit pas de courant, c'est-à-direq;kdeux entrées 26 et 27 sont au zéro logique. Comme on le sait, la sortie du déclencheur NI 22 d'une part et la sortie de l'inverseur 23 sont en conséquence à zéro (ce qui prouve que le conducteur ne reçoit effectivement pas de courant). Au début de la mesure, l'entrée 6 de début de mesure (voir figure 1 > est alimentée avec une augmentation de tension positive et transformée par l'organe différentiateur en une courte impulsion de tension à l'entrée 27.L'impulsion positive à l'entrée 27 du déclencheur NI 22 assure une commutation de l'entrée de ce déclencheur sur une tension nulle, si bien que d'autre part la sortie de l'inverseur 23 est amenée sur une tension positive. Ceci s'applique également au conducteur 13. L'état reste bistable étant donné que la tension à l'entrée 13 est dirigée sur l'entrée 26 et que de cette façon la sortie de la porte NI 22 est maintenue à zéro, même lorsque l'impulsion positive est dissipé à l'entrée 27. La résistance de sortie 24 limite le courant qui s'écoule par l'intermédiaire du conducteur 2 dans l'indicateur 3, à une valeur appropriée. En raison du court circuit des conducteurs 13, 14 provoquéparlafonction qui vient entre décrite de l'indicateur, la tension à l'entrée 16 diminue également Jusqu'à zéro. Etant donné que désormais les deux entrées 26 et 27 sont à zéro, la sortie de la porte NI 22 revient à 1 et de cette façon la sortie de l'inverseur 23 à zéro, subies que le conducteur 13 ne reçoit pas de courant et que l'état de départ est à nouveau atteint. L'impulsion positive formée par le circuit différentiateur 28, 29 à l'entrée 27 doit toujours entre plus courte que l'impulsion de mesure assurée par la température.A l'emplacement de réception, la valeur de mesure peut être prise soit au point 13 du conducteur directement soit à la sortie de la porte 22 sous forme d'impulsion électrique de tension pour être transformée ensuite par un circuit habituel en une indication de température. Il faut encore préciser que le renvoi indiqué à la figure 1 du conducteur entre l'entrée de remise à zéro 7 est implicitement contenue dans la configuration du circuit bistable. A l'entrée précitée de remise à zéro 7 correspond à la figure 3 l'entrée 26. La figure 4 montre à titre d'exemple un montage plus simple que celui de la figure 2 peut étre utilisé pour la mesure d'autres grandeurs physiques pouvant étre transformées en une variation de résistance ou de capacité. La figure 5 montre une possibilité de réalisation de l'indicateur 3 lorsque ce dernier est alimenté par l'intermédiaire du conducteur 2 par un courant indépendant de la charge, par l'intermédiaire de la source 5. Comme élément de mise en court circuit, on utilise dans ce cas un bipale 30 à comportement en bascule en fonction de la tension, par exemple une diode à quatre couches. Bien entendu, les groupes de montage représentés aux figures 4 et 5 peuvent étre commandés par la grandeur physique à mesurer et être remplacés par des éléments ou groupes de montage binaires, par exemple des capacités par inductance. Une solution particulièrement simple est représentée à la figure 5. Le montage peut être utilisé en cas d'alimentation en tension. Le montage estformé dans ce cas d'une bobine de commutation (inductance)(i) à noyau ferromagnétique comprenant une caractéristique d'hystéresis rectangulaire) dont l'inductance est commandée par la grandeur physique à mesurer. La fonction de mise en court circuit apparat dans ce cas lorsque la bobine de commutation atteint l'état de saturation. La durée jusqu'à ce que l'état de saturation soit atteint dépend, à condition qu'une tension constante s'applique en 13 et 14, de l'inductance et de la grandeur physique à mesurer. On peut envisager de mesurer toutes les grandeurs physiques en plus de la température, par exemple des grandeurs géométriques telle que la longueur, les angles, des grandeurs optiques telle que l'intensité d'éclairage, ainsi que l'action de rayons radio-actifs ou analogues. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de grandells physiqueset de la transmission électrique à distance de la valeur de mesure enutilisant un circuit de réception, une ligne de transmission et un indicateur, caractérisé en ce que on déclenche par une impulsion de courant ou de tension envoyéekar un circuit de réception, par l'intermédiaire de ladite ligne de transmission, à l'indicateur, la mesure de la grandeu * hysique dans ledit indicateur et que l'indicateur après écoulement d'une période déterminée met la ligne de transmission en court circuit, la durée de l'impulsion de courant ou de tension étant déterminée par l'information de mesure par l'intermédiaire de grandeur physique, tandis que le circuit de réception est prévu de telle manière qu'il contrôle pour sa part le courant ou la tension sur la ligne de transmission et arrête l'apport en énergie vers ladite ligne dès l'apparition d'un court circuit, si bien que l'indicateur redevient en mesure de pouvoir exécuter à la demande une nouvelle mesure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de réception est avantageusement formé d'un étage de commutation bistable qui alimente ladite ligne de transmission ou conducteur, en tension. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que par un élément branché- entre l'étage de commutation précité et la ligne de transmission,du courant est amené à ladite ligne. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que dans l'indicateur la grandeur physique à mesurer commande la caractéristique électrique d'un élément de telle manière qu'une variation de courant ou de tension proportionnelle monotone dans le temps, est formée 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la modification de tension ou de courant proportionnelle déclenche, lorsqu 'une valeur prédéterminée est atteinte, un commutateur avantageusement électronique qui met ladite ligne en court circuit. 6. Montage servant à l'exécution du procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractbrisg en ce qu'un circuit de réception, une ligne de transmission et un indicateur sont prévus, le circuit de réception comprenant un étage de commutation bistable à la premièreentrée duquel est le cas échéant raccordée une source de courant, tandis que l'indicateur comprend un commutateur électronique et un groupe de commutationpouvant être influencé. dans ses caractéristiques électriques par la grandeur physique à mesurer, ledit groupe agissant sur le commutateur électrique de l'indicateur par l'intermédiaire d'une connexion.