Brevet FR2320657A1 — publié le 19770304

L'invention concerne un générateur de tension à plusieurs decades pour l'obtention d'une tension qui puisse etre modifiée par paliers sur plus d'une décade et etre rapportée à une masse, tension telle qu'on l'exige dans de nombreuses installations de mesures, par exemple dans les compensateurs. Habituellement, on utilise dans ce but des diviseurs de tension spéciaux, conne par exemple dans le compensateur de Feussner, dans le compensateur selon Raps, dans le compensateur en cascades ou dans le compensateur de Dieselhorst. Ils ont tous en commun d'exiger, pour diminuer la tension normale ou pour transformer le courant normal en une tension normale, au moins un commutateur multipolaire pour une décade, d'exiger pour chaque décade de tension une série propre de résistances de précision et/ou d'exiger qu'on évite que la tension de sortie n'ait un pôle commun avec la tension normale ou le courant normal. Si l'on construit un tel diviseur de tension à plusieurs décades, il faut au moins un commutateur multipolaire, ce qui augmente les besoins en appareils. Comme même les semiconducteurs les mieux appropriés comme commutateurs présentent à ltétat de marche encore une résistance de plusieurs ohms, il se produit, lors d'un dispositif traversé par le courant, des défauts inadmissibles. Pour tous les dispositifs compensateurs mentionnés, chaque décade de tension exige une série séparée de résistances de précision. Ceci ntexige pas seulement beaucoup d'espace pour installer les résistances, mais rend l'appareil aussi plus onéreux p2r le nombre important de résistances de précision nécessaires.Pour un générateur de tension à quatre décades de cette nature, par exemple, il faut au moins 4 x 9 + 1 x 10 = 46 résistances de précision. En outre, il est impossible de trcuver pour aucun des montages précités une disposition pour laquelle la tension normale ou le courant normal aient un pôle commun avec la tension de sortie modifiable sur plus d'une décade. I1 n'est donc pas possible d'utiliser la tension normale ou le courant normal nécessaire pour alimenter le diviseur de tension, ou la tension auxiliaire utilisée pour produire la tension normale ou le courant normal, simultanément dans le meme dispositif pour d'autres buts. Il est donc nécessaire de prélever la tension normale ou le courant normal d'une source de tension ou de courant séparée complètement du reste du branchement. L'invention a pour but de créer un dispositif qui permette d'établir une tension réglable à plusieurs décades, cette tension devant avoir un pôle commun avec la tension normale, les commutateurs ne devant pas être situés dans la partie du branchement qui amène le courant et exigeant aussi peu de résistances de précision que possible. A cet effet, l'invention concerne un générateur de tension à plusieurs décades pour l'obtention d'une tension qui puisse être modifiée par paliers sur plus d'une décade et être rapportée à une masse, caractérisé en ce que le générateur de tension ne possède qu'un seul diviseur de tension dont la tension désirée pour chaque décade est prise chaque fois par un commutateur contre la masse, les tensions prises pour chaque décade étant amenées à un amplificateur opérationnel additionneur ou soustracteur, ce qui permet d'obtenir la valeur attribuée à chaque décade en proportionnant les résistances additionneuses montées avant les entrées. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels La azure I représente un seul diviseur de tension à décades qui est composé des résistances R1 à R9 et qui est chargé de la tension normale "UN" ou traversé par le courant normal "IN". Les chiffres O à 9 représentent les prises du diviseur de tension. On monte aux prises de ce diviseur de tension autant de commutateurs unipolaires S, en parallèle, qu'on désire de décades, dans la figure II par exemple trois décades S1 - S3. Les tensions de sorties de ces commutateurs U1, et U3 sont, conformément à l'invention, amenées aux résistances pondérées en décadées R/10, R et 10 R d'un amplificateur opérationnel additionneur SV (figure III). Pour éviter une surcharge du diviseur de tension, une influence mutuelle des décades et des défauts lors de l'addition par la résistance intérieure du diviseur de tension R1 à R9, on monte avant chaque résistance additionneuse un amplificateur comme suiveur de tension SP 1 à SP 3. Même des amplificateurs du commerce et très peu onéreux possèdent dans ce montage une résistance d'entrée de plusieurs M Q, de sorte qu'ils ne chargent pas le diviseur de tension, ne s'influencent pas mutuellement et que même des résistances de passage des commutateurs de plusieurs centaines d'ohms n'ont pas d'influence notable. D'autre part, la résistance de sortie de tels suiveurs de tension qui, dans ce montage, sont en série avec les résistances additionneuses, est si faible et si constante que ces suiveurs de tension ne provoquent aucun défaut supplémentaire lors de l'addition des courants d'entrée jusqu'au point de zéro virtuel à l'entrée intervertie de l'amplificateur opérationnel. En proportionnant les résistances additionneuses en décadées 1cor, R et R/10 en rapport avec la résistance de contrecouplage RG, il est possible d'augmenter, de maintenir constant ou de diminuer U1. On peut ainsi, à l'aide de l'amplificateur additionneur, adapter ou régulariser le niveau de la tension à comparer et de la tension de sortie du générateur de tension dans de larges limites et sans dépense supplémentaire. Comme la tension de sortie U4 possède un pôle commun avec le courant normal IN ou la tension normale UN, on peut utiliser dans le même montage UN ou IN (ou la tension ou le courant auxiliaires utilisés pour les produire) encore pour d'autres buts, par exemple pour alimenter un pont pour des amplificateurs opérationnels. 1 l'aide de ce dispositif conforme à l'invention, on peut construire de façon très simple et avec peu de moyens des compensateurs de tension entièrement électroniques, clest-à- dire qui travaillent sans contacts mécaniques et sans parties mobiles, comme par exemple pour le contrôle de la température à l'aide de thermo-éléments ou à l'aide de résistances dépendantes de la température (comme par exemple parcourues par un courant- constant). En outre, le dispositif conforme à l'invention peut être utilisé pour d'autres procédés de mesures, par exemple des mesures de dilatation et de force à l'aide de rubans de dilatation, et plus généralement partout où il s'agit d'une compensation par paliers de signaux électrioues, c'est-à-dire aussi pour des convertisseurs analogues numériques La figure IV décrit une possibilité d'application å l'aide d'un appareil de mesure de la température muni d'une résistance de mesure à bobinage de platine. La résistance de mesure R4, fonction de la température à bobinage de platine (par exemple selon DIN 43760), est située dans la branche à contrecouplage de l'amplificateur opérationnel monté comme amplificateur d'inversion OV 1. On crée avec la diode de référence D 1 et la prérésistance R21 à partir de la tension d'alimentation positive pour l'amplificateur opérationnel une tension de référence très constante U3 de, par exemple, 6,2 Volt. La tension de sortie U1 de cet amplificateur opérationnel OV 1 est proportionnelle à la résistance de la résistance de mesure R4 et ainsi, pour de petits domaines de températures, pratiquement proportionnelle à la température. La pente de U1 est par exemple 3mV/OC. L'amplificateur opérationnel suivant OV 2 est monté comme amplificateur d'inversion, par exemple avec une amplification de 100. Sa tension de sortie aurait ainsi une pente de 300 mV/OC. Par l'alimentation de la tension stabilisée provenant du diviseur de tension R6/R7, on peut régler arbitrairement le point zéro (par exemple 0 C). Le diviseur de tension R12 à R20 formé de résistances de précision divise la tension de référence en 10 tensions rigoureusement identiques de 0,5 Volt, par exemple, qui sont amenées aux commutateurs unipolaires S1 et S2. A la sortie de ces commutateurs se trouvent les amplificateurs opérationnels OV 3 et OV 4 montés comme suiveurs de tension. On peut utiliser avantageusenent, comme commutateurs S1 et S2, des semiconducteurs bipolaires. L'amplificateur opérationnel OV 5 est monté comme amplificateur additionneur. La résistance R 24 est la résistance à couplage opposé et les résistances R22 -et R23 sont les résistances additionneuses qui coopèrent avec celle-ci. Si in choisit R22 = R24 et R23 = R24 une tension U4 = 1 10 ' U4 créera une tension de 1 volt, mais une tension U5 = 1 Volt ne créera qu'une tension initiale U6 de 0,1 Volt. Dans l'amplificateur opérationnel OV 6 utilisé comme comparateur, la tension U7 proportionnelle à la température est finalement comparée à la tension initiale du générateur de tension à deux décades (dans ce cas). Tant que U6 est inférieure à U7, le commutateur S2 est avancé d'un pas grâce à un dispositif de réglage (non représenté) qui reçoit ses signaux de départ et d'arrêt par l'amplificateur opérationnel OV 6. Lorsque S2 atteint la position finale (9 x 0,05 = 0,45 V) sans qu'on ait atteint un équilibre, le commutateur 51 augmente d'un pas (de O à 0,5 Volt); S2 revient à la position zéro et recommence à augmenter la tension pas à pas. Ce processus dure jusqu'à ce que U6 = U7. A ce moment, l'amplificateur opérationnel OV 6 devient actif et donne un signal de sortie qui arrête la logique de commande. La position des commutateurs S1 et S2, qui correspond à cet instant, est lue par un dispositif (non représenté à la figure IV) et traduite de façon numérique ou autre La logique de commande provoque également le retour des commutateurs S1 et S2 à la position zéro. Les commutateurs peuvent être des commutateurs mécaniques unipolaires ou des relais dits REED. Sont particulièrement indiqués pour cet usage les semi-conducteurs uni - ou bipolaires. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Générateur de tension à plusieurs décades pour l'obtention d'une tension qui puisse être modifiée par paliers sur plus d'une décade et être rapportée à une masse, caractérisé en ce que le générateur de tension ne possède aucun seul diviseur de tension dont la tension désirée pour chaque décade est prise chaque fois par un commutateur contre la masse, les tensions prises pour chaque décade étant amenées à un amplificateur opérationnel additionneur ou soustracteur, ce qui permet d'obtenir la valeur attribuée à chaque décade en proportionnant les résistances additionneuses montées avant les entrées. 20) Générateur de tension à plusieurs décades conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on intercale par décade un suiveur de tension entre le commutateur correspondant à cette décade et la résistance additionneuse concernée. 30) Générateur de tension à plusieurs décades conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les commutateurs sont réalisés sous forme de semi-conducteurs bi- ou unipolaires.