Brevet FR2367319A1 — publié le 19780505

L'invention est relative à un intégrateur destiné à inte'- grer sans limitation de durée des signaux électriques. Pour l'intégration étendue à des intervalles de temps relativement longs on a, d'une manière usuelle, utilisé jusqu'à présent des dispositifs mécaniques, par exemple des curvimètres, des planimètres, les courbes étant par exemple découpées à l'aide de ciseaux et les surfaces de papier ainsi obtenues étant mesurées par pesée. Des intégrateurs électroniques connus ne peuvent s'utiliser que pour des intégrations sur des intervalles de temps très courts. Tous les intégrateurs ont pour source principale de défaut la dérives c'est-àdire des variations de leur position de zéro. Rien que le réglage correct de cette position de zéro présente souvent des difficultés pour l'utilisateur du fait que la sensibilité de l'intégrateur est trop petite pour indiquer suffisamment distinctement de faibles écarts du zéro.Il faut donc dans chaque cas augmenter provisoirement la sensibilité de l'intégrateur pour le réglage de zéro de celui-ci, puis revenir à la sensibilité normale pour effectuer la mesure. De plus les variations de température en traient également un déplacement de la position du zéro. -Du fait qu'un intégrateur fonctionne en dispositif additionneur, les erreurs de dérive s'additionnent, de sorte que l'erreur, dans le cas d'une intégration sur un long intervalle de temps, peut devenir trop importante et que le résultat devient inutilisable. C'est le cas en particulier lorsqu'on a à traiter aussi des signaux faibles en plus de signaux forts. La capacité d'intégration d'un intégrateur est toujours limitée vers le-haut ; si on lui applique alors des signaux au-delà de cette limite, il ne les enregistre plus. Des intégrateurs mécaniques de construction connue ne satisfont plu-s aux conditions de précision posées actuellement pour des mesures normales et ils ne peuvent d'autre part s'adapter à des phénomènes rapidement variables.Les intégrateurs électroniques présentent au contraire l'inconvénient d'une limitation de leur capacité d'intégration et si, pour cette raison, on diminue leur sensibilité les signaux relativement faibles ne contribuent pas à la mesure ou n'y contribuent pas avec une précision suffisante. Conformément à l'invention, ces inconvénients sont éliminés par le fait que l'intégrateur peut fonctionner toujours avec une sensibilité suffisamment élevée, même pour des signaux fai bles, que la durée totale d'intégration est subdivise en très petits intervalles de temps, que la capacité d'intégration de ces intervalles de temps élémentaires est constante et que le nombre de ces intervalles peut être compté aussi souvent que voulu, l'intégration pouvant ainsi s'effectuer sans limitation. L'intégrateur est par conséquent doté d'une capacité d'intégration déterminée qui constitue un seuil, lequel, une fois atteint, déclenche automatiquement la remise à zéro de l'intégrateur ; ensuite ce processus peut se répéter autant de fois qu'il -est nécessaire ; le nombre de remises à zéro est compté et la somme obtenue représente la valeur d'intégration cherchée. Dans ces conditions on évite l'addition des erreurs de dériveque présentent les intégrateurs connus, même en cas de durée totale de mesure non limitée, en raison de la brièveté des intervalles d'intégration, et l'étendue d'intégration n'est pas limitée, du fait que l'intégration consiste en un comptage, non limité su périeurement, au lieu de consister, par exemple, en une mesure de la charge d'un condensateur d'intégration. On va décrire plus en détail le mode de construction et le mode de fonctionnement de l'intégrateur conforme à l'invention. Un signal électrique qui arrive est appliqué à un préamplificateur qui amène le signal au niveau désiré. Le signal ainsi amplifié est appliqué à l'intégrateur proprement dit dans lequel s'effectue l'intégration. La valeur d'intégration obtenue c'esà-dire la charge d'un condensateur, ne peut toutefois s'élever que jusqu'à un certain seuil, déterminé par un comparateur. Une fois ce seuil atteint, un dispositif digital de commande applique une impulsion à un transistor à effet de champ monté en amont de l'intégrateur proprement dit, lequel transistor déclenche la décharge du condensateur d'intégration ; en même temps le dispositif digital de commande applique une impulsion de comptage à un compteur totalisateur digital d'un mode de construction connu. Pour intégrer des impulsions des deux signe s, une moitié du signal est bloquée par une diode insérée entre le préamplificateur et l'intégrateur. Le contrble de l'intégrateur s'effectue en appliquant une tension continue constante à l'aide d'une touche de contrôle on obtient ainsi, dans un même intervalle de temps, toujours un même nombre de processus de comptage, ctest-à-dire d'impulsions de comptage. La commande de réglage du zéroS c'esià-dire lté mination d'un déplacement du zéro peut s'effectuer, en raison de la grande sensibilité de l'intégrateur, simplement en courtcircuitant à laide d'une touche d'arrêt l'entrée de l'intégrateur. S'il subsiste encore une tension de decalaget c'est-à-dire un écart du zéro, l'intégrateur continue à compter lentement. Une position de zéro, éventuellement nécessaire, est fournie à l'aide d'une résistance réglable prévue dans le préamplificateur ou dans l'intégrateur proprement dit. D'une manière analogue on peut fixer avec précision la position du zéro d'un enregistreur raccordé à l'entrée ; lorsque le zéro de l'enregistreur est réglé d'une manière correcte, l'intégrateur ne doit indiquer aucun décompte ou un décompte négliteableO L'alimentation en tension continue des éléments composants électroniques s'effectue d'une manière universellement connue, par exemple à l'aide d'un transformateur, d'un redresseur et et d'un stabilisateur de tension. I1 était impossible de prévoir à priori si la durée de l'opération de remise à zéro ne donnerait pas lieu à des erreurs appréciables sur la détermination de la valeur intégrée. Mais, d'une manière surprenante, on a constaté que le mode de réalisation conforme à l'invention, utilisant un condensateur d'intégration de capacité limitée, fournissait des temps de remise à zéro de l'ordre de 6 4 seconde et même moins. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide d'un de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant au dessin annexé dont la figure unique représente un schéma de principe d'un dispositif intégrateur conforme à l'invention. On a désigné par A le préamplificateur, comportant une borne d'entrée 1, une touche d'arrêt 2 et une touche de contrôle 3. Cet amplificateur A est constitué par un élément composant préfabriqué du type L 141 Tl. On a désigné par 4 un élément de réglage fin. L'amplificateur est suivi d'une diode AA 119. L'intégrateur proprement dit, désigné par B comprend un amplificateur d'un mode de construction connu (type LH00-42 CH) et un transis- tor à effet de champ de type N. Le comparateurs désigné par C, contient un amplificateur, identique à celui du préamplificateur A, muni d'un élément de réglage R qui permet de fixer une valeur de seuil.Le dispositif digital de commande D est composé d'un générateur d'impulsions du type MC 667 à deux sorties, dont l'entrée est raccordée au comparateur et dont les sorties sont raccordées l'une au transistor à effet de champ de l'intégrateur B et l'autre au compteur totalisateur E. Le condensateur C2 du dispositif de commande D détermineola durée de l'impulsion de remise à zéro. Le compteur totalisateur E comporte une touche de remise à zéro 5. Les raccordements de ces divers éléments composants sont effectués de la manière représentée sur la figure. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de, ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toues les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour intégrer, sans limitation de durée, des signaux électriques caractérisé en ce que le temps total d'intégral tion est subdivisé en de nombreux intervalles de temps très courts, que la capacité d'intégration de ces intervalles de temps élémentaires est constante et que le nombre de ces intervalles est compté. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce- que la subdivision du temps total d'intégration en nombreux intervalles de temps très courts est effectuée par affectation à ces intervalles d'une capacité d'intégration déterminée, de telle manière qu'une fois atteinte cette capacité d'intégration il se produit une remise à zéro automatique de l'intégrateur et que la valeur totale intégrée est fournie par la somme de ces processus de remise à zéro. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que un signal électrique incident est appliqué à un intégrateur, que la capacité d'intégration de cet intégrateur est limitée à volonté-par un comparateur, qu'une fois atteint le seuil ainsi prédéterminé, un dispositif de commande digital fournit, d'une part, une impulsion à un transistor à effet de champ monté en amont de l'integrateur, lequel transistor déclenche la décharge du condensateur d'intégration, et d'autre part, une autre impulsion à un compteur digital qui enregistre celle-ct. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le signal électrique incident est préamplifié au niveau nécessaire, et que, dans le cas de signaux des deux signes, l'une des moitiés de -ceux-ci est bloquée. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un intégrateur proprement dit > composé essentiellement d'un amplificateur, d'un élément intégrateur, à savoir un condensateur, et d'un transistor.à-effet dechamp , un comparateur, composé essentiellement d'un amplificiateur et d'un élément de réglage (R), un dispositif de commande digital, compo- sé essentiellement d'un générateur d'impulsions à deux sorties et d'un condensateur (C2), et un compteur totalisateur, ces divers éléments composants étant raccordés l'un à l'autre de la manière indiquée sur le dessin. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'en amont de l'intégrateur proprement dit est monté un préamplificateur et qu'entre ce préamplificateur et l'intégrateur proprement dit est insérée une diode.