Brevet FR2426908A1 — publié le 19791221

La présente invention concerne des dispositifs de mesure électrique et a notamment pour objet un dispositif de mesure en plusieurs points, ou'hiesureur multiple". Elle peut btre utilisée pour des mesures multiples à l'aide de transducteurs de la grandeur mesurée, par exemple du type extensomètre ou thermomètre à résistance, dans n1 importe quelle industrie. Elle est particulièrement adaptée aux essais de robustesse des produits dans les conditions industrielles. I1 existe un mesureur multiple électrique à base d'un pont de mesure dont la diagonale d'alimentation reçoit une tension harmonique sinusordale ou une tension continue. Par l'intermédiaire dtune ligne de liaison, la tension d'alimentation est appliquée, à travers deux circuits de régulation de la source d'alimentation, à un demi-pont constitué par deux transducteur en série. Le montage à transducteur unique est également possible à condition d'utiliser dans le bras adjacent un transducteur de compensation ou une résistance additionnelle. Ce mesureur multiple à transducteur unique devient inopérant sans transducteur de compensation ni résistance additionnelle.Les points de mesure de la diagonale de mesure du mesureur existant, formés par la jonction de deux transducteur entre eux ou par celle d'un seul transducteur avec un transducteur de compensation ou une résistance additionnelle, étant réunis entre eux par une barre commune, un court-circuit accidentel entre l'un quelconque des transducteurs et la barre "terre" conduit à la défaillance de l'ensemble du mesureur. Il est à noter également que le mesureur multiple existant utilise des transducteurs d'un meme calibre, ce qui limite ses applications pour les mesures multiples.Bien qu'il soit capable de transmettre fidèlement le potentiel de la source d'alimentation, le mesureur multiple existant n'élimine pas l'inconvénient que constitue l'influence de la résistance des lignes de liaison des barres communes des points de mesure avec les organes du mesureur, ni celle des résistances propres des contacts, pas plus que leurs variations sous l'effet de la température, de l'humidité et d'autres perturbations, ce qui est très important en cas de mesure de valeurs de faible importance. La présente invention vise à fournir un mesureur multiple à plusieurs gammes et à plusieurs régimes de mesure, dont le domaine d'application serait plus vaste, qui serait exempt de ltinfluence des incidents dans les circuits des transducteurs de la grandeur mesurée sur les résultats des mesures en cas de mesure multiple dans les conditions industrielles, et serait capable dteffectuer des mesures plus précises grâce à la modification de la connexion des transducteurs au pont. Ce problème est résolu à l'aide d'un mesureur multiple à base d'un pont de mesure, dans lequel les transducteurs de la grandeur mesurée sont raccordés à travers un commutateur à échelons multiples et deux circuits de régulation de tension à un pont de mesure dont l'une des diagonales reçoit la tension d'alimentation, ledit mesureur multiple étant, selon ltinvention, caractérisé en ce que chacun des circuits de régulation de tension représente un compensateur principal, que les transducteurs de la grandeur mesurée, divisés en deux groupes égaux, sont raccordés au pont de mesure à travers les compensateurs principaux et deux compensateurs supplémentaires, que lorsque les transducteurs de la grandeur mesurée sont placés dans deux bras du pont chaque groupe de transducteurs de la grandeur mesurée n'est connecté qu'à un seul bras à travers un compensateur principal et un compensateur supplémentaire, et que dans ce cas le point de mesure est celui de la jonction des deux compensateurs supplémentaires, que lorsque les transducteurs de la grandeur mesurée sont montés dans l'un des bras du pont de mesure, chacun des deux groupes de transducteurs est connecté à tour de rôle à travers deux compensateurs respectifs, l'un principal et l'autre supplémentaire, au bras du pont, et que le point de mesure de la diagonale de mesure n'est raccordé qu'à un compensateur supplémentaire, ce qui a pour effet la compensation de la résistance des lignes de liaison du commutateur à échelons multiples avec les transducteurs de la grandeur mesurée et de celle des contacts dudit commutateur. Il est avantageux que, lorsque les transducteurs de la grandeur mesurée sont montés dans l'un des bras du pont, ce même bras comporte un groupe de contacts de commutateur de régimes de mesure, qu'un autre groupe de contacts de ce dernier soit inséré dans le meme bras du pont, que chaque groupe de contacts soit raccordé à travers son propre compensateur, que lorsque les transducteurs sont placés dans deux bras adjacents du pont, l'un des compensateurs principaux soit relié à travers le second groupe de contacts du commutateur de régimes de mesure et son compensateur, au point d'alimentation de la diagonale d'alimentation du pont. Il est souhaitable que chaque bras du pont qui ne contient pas de transducteurs de la grandeur mesurée comporte les groupes de contacts d'un commutateur de gammes de mesure et que chaque groupe de contacts soit raccordé au bras respectif du pont à travers son propre compensateur. Il est souhaitable également qu'unie partie des contacts du commutateur de gammes de mesure soient raccordés aux bras du pont à travers des résistances. Le mesureur proposé peut fonctionner normalement lorsqu'un ou plusieurs transducteurs tombent en panne; il réalise les mesures avec une précision élevée, quelles que soient les conditions de l'environnement : température, l'humidité, etc. Dans ce qui suit, l'invention est décrite à l'aide d'exemples de réalisation non limitatifs, avec référence aux dessins annexés qui représentent - La figure 1 le schéma de principe du mesureur multiple dans lequel les transducteurs sont placés dans un seul bras, selon l'invention. - La figure 2, le même mesureur, dans lequel les transducteurs sont placés dans deux bras adjacents, selon l'invention - La figure 3, le même mesureur, avec un commutateur de régimes de mesure et des transducteurs montés dans un seul bras, selon l'invention - La figure 4, le même mesureur, avec un commutateur de régimes de mesure et des transducteurs montés dans deux bras adjacents, selon l'invention - La figure 5, le méme mesureur, avec un commutateur de garnies de mesure et des transducteurs montés dans un seul bras, selon l'invention - La figure 6, le même mesureur, avec un commutateur de gammes de mesure et des transducteurs montés dans deux bras adjacents, selon l'invention - La figure 7, une variante de réalisation du compensateur, selon l'invention - La figure 8, le schéma détaillé du mesureur multiple, selon l'invention Le mesureur multiple est construit à base d'un pont de mesure dont la diagonale d'alimentation "ab" (figure 1) est alimentée par une source de tension impulsionnelle 1. Des transducteurs de la grandeur à mesurer 2, 3, qui peuvent être des extensomètres, des thermomètres à ré- sistance ou d'autres convertisseurs de la grandeur mesurée en signal électrique, soit répartis en deux groupes égaux. Sur le dessin, chaque groupe de transducteurs est réduit arbitrairement à un seul transducteur; il faut toutefois avoir en vue que le nombre de transducteurs dans chaque groupe n'a pratiquement aucune limite superieure. Dans ltexemple de la figure 1, les transducteurs 2, 3 sont placés par groupes dans l'un des bras du pont de mesure, dont les trois autres bras conviennentds résistances 4, 5 et 6. Les transducteurs 2, 3 sont raccordés au pont à travers un commutateur à échelons multiples 7, des circuits de régulation de tension formés par des compensateurs 8 et 9, à travers des compensateurs 10 et Il qui compensent les résistances des lignes de liaison du commutateur à échelons multiples 7 et des résistances des contacts propres dudit commutateur 7. Le nombre d'échelons du commutateur 7 est choisi de manière à assurer un fonctionnement sans défaillances et peut être quelconque (le dessin montre con ventiolSnellement un commutateur à deux échelons). Les deux groupes de transducteurs 2, 3 se branchent sur le bras du pont à tour de rôle à travers le commutateur 7 et les compensateurs 8 à 11, le premier groupe de transducteurs 2 étant branché à travers les compensateurs 8 et 10, et le second (transducteurs 3), à travers les compensatejs 9 et 11. il est à noter également que le point de mesure "c" de la diagonale de mesure "cd" est toujours raccordé au compensateur 10 ou 11. La figure 2 représente un mesureur dont les transducteurs 2, 3 sont placés par groupes dans deux bras adjacents du pont, le point de mesure "c" de la diagonale de mesure "cd" étant réuni au point de jonction des compensateurs 10 et il. En cas d'adjonction au pont de mesure d'un commutateur de régimes de mesure 12 (figure 3) permettant la commutation du circuit du demi-pont à un transducteur unique, l'un des groupes de contacts 13 du commutateur 12 se branche à travers un compensateur 14 sur le bras du pont comportant les transducteurs 2, 3; un deuxième groupe 15 de ses contacts se branche sur le même bras à travers un compensateur 16, le point de mesure "c" de la diagonale de mesure "cd étant raccordé au compensateur 14. Lorsque les transducteurs 2 et 3 (figure 4) sont raccordés à deux bras adjacents à l'aide du commutateur de régimes de mesure 12, son groupe de contacts 17 se branche à travers le compensateur 16 sur le bras adjacent. Dans ce cas, le point de mesure "c" de la diagonale de mesure "cd" est raccordé aux compensateurs 10 et 11. Les figures 5 et 6 montrent le schéma d'un mesureur multiple doté d'un commutateur de gammes de mesure 18. Les groupes de contatcs 19, 20 et 21 du commutateur 18 se branchent sur les bras respectifs du pont au moyen de leurs propres compensateurs 22, 14 et 23etde résistances additionnelles 24, 25 et 26, respectivement. La différence entre les schémas des figures 5 et 6 est que les transducteurs 2 et 3 sont placés soit dans un bras (figure 5), soit dans deux bras adjacents (figure 6) du pont. La fonction de nrimporte lequel des compensateurs (8 à Il ou 14, 16 ou 22, 23) peut être remplie par le dispositif apparaissant à la figure 7. Celui-ci se compose dtun amplificateur opérationnel 27 et de deux sources d'alimentation séparées 28 et 29, dont le point milieu, raccordé à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 27, constitue une entrée 30 du compensateur. L'entrée inverseuse de l'amplificateur 27 est reliée à sa sortie à travers des contacts qui peuvent généralement être ceux du commutateur à échelons 7 avec les lignes de liaison avec les transducteurs, ou ceux des groupes de contacts du commutateur de régimes de mesure 12 et (ou) ceux des groupes contacts du commutateur de gammes de mesure 18. La figure 7 montre à titre d'exemple des contacts appartenant aux groupes de contacts 31 et 21 du commutateur de gammes de mesure 18, dont les contacts 31 sont fermés et les contacts 21 sont ouverts. Les points communs (les points 32, 33 et 34) aux groupes de contacts 31 et 21 respectivement sont reliés soit directement (un point 32 avec rune deuxième entrée 35 du compensateur), soit à travers les résistances 26, dont le nombre est le même que celui des calibres des transducteurs de la grandeur mesurée, utilisés par le mesureur multiple. il en est de même du nombre de résistances 24 et 25 (figures 5 et 6) insérées dans les autres bras du pont, le nombre de résistances 24, 25 et 26 étant le même dans chaque jeu. La figure 8 est une vue schématique plus détaillée d'un mesureur multiple dans lequel deux groupes de transducteurs 2 et )(appelés dans la suite de la description de la figure 8 "groupes de transducteurs 2 et 3") sont placés dans deux bras adjacents d'un pont. Le mesureur multiple possède un commutateur de régimes de mesure 12 avec des groupes de contacts 13, 15 et 17, et un commutateur de gammes de mesure 18, avec des groupes de contacts 36, 19, 37, 20, 31 et 21. Chaque groupe de contacts des commutateurs se branche sur les bras du pont à travers le compensateur res pectif. C'est ainsi que les groupes de contacts 13, 15 et 17 du commutateur 12 comportent respectivement les compensateurs 14 et 16, tandis que les groupes de contacts 36, 19 et 31, 21 du commutateur 18 comportent des compensateurs 22 et 23 respectivement.Le branchement des groupes de contacts 37 et 20 du commutateur 18, tout comme celui du groupe de contacts 13 du commutateur de régimes 12, s'effectue à travers le compensateur 14. Les groupes de contacts 19 à 21 du commutateur 18 se branchent sur les bras du pont à travers les résistances 24 à 26 respectivement. Le mesureur utilise le commutateur à échelons 7, commandé à l'aide d'un dispositif de commande 38. La diagonale de mesure "cd" contient un détecteur de zéro 39. Le rôle de la source 1 est rempli par un générateur d'impulsions bipolaires relié à un dispositif d'équilibrage rang par rang 40 qui commande la boite de conductances 41 à laquelle il est relié. L'entre 42 et les sorties 43 et 44 du dispositif d'équilibrage rang par rang 40 sont reliées à un ordinateur (non représenté) qui met en synchronisme les dispositifs 38 et 40, ainsi que le générateur d'impulsions bipolaires; l'ordinateur reçoit également les résultats des mesures en vue de leur traitement. Le mesureur multiple fonctionne de la manière suivante. On va d'abord examiner le régime de fonctionnement du mesureur dans lequel les transducteurs sont montés dans un bras unique du pont. Le choix du transducteur s'opère par la fermeture de certains contacts des matrices du com mdftateur 7, effectuée par tout procédé classique sur un signal fourni par le dispositif de commande 38. Le premier à être branché est le groupe 2 de transducteurs entre le point de mesure "c" et le point d'alimentation "a". A ce régime, c'est le groupe de contacts 13 du commutateur 12 qui est fermé et leur résistance intrinsèque est éliminée par le compensateur 13. Si le calibre du transducteur placé dans un bras du pont est compatible avec les valeurs nominales desré- sistances 4 et 6 des autres bras, ce sont-les groupes de contacts 36, 37 et 31 du commutateur de gammes de mesure 18 qui se ferment, et les résistances 24 a 26 ne sont pas insérées dans les bras du pont. Si le calibre du transducteur est supérieur aux valeurs nominales des résistances 4 à 6 des autres bras, les groupes de contacts 36, 37 et 31 s'ouvrent, ce qui a pour effet le branchement des résistances 24 à 26 sur les bras du pont à travers les groupes de contacts fermés 19, 20 et 21. Après l'interrogation des transducteurs du pre mier groupe 2, est le tour des transducteurs du deuxième groupe 3 d'être connectés; dans ce cas, les groupes de contacts 13 et 15 du commutateur 12 se ferment. La position du commutateur de gammes de mesure 18 se détermine comme décrit ci-dessus. On va maintenant considérer le régime de fonctionnement du mesureur dans lequel les transducteurs de la grandeur mesurée sont branchés simultanément, à raison d'un par groupe 2 et 3, dans les bras adjacents du pont :le transducteur du premier groupe 2 est branché entre le point de mesure "c" et le point d'alimentation "a", et le transducteur du second groupe 3, entre le point de mesure "c" et le point "b" d'alimentation du pont. L'ordre de connexion des transducteurs à l'intérieur de chaque groupe 2 et 3 est imposé par un signal fourni par le dispositif de commande 38 par commutation des contacts du commutateur 7. A ce régime, le groupe de contacts 17 du cornu- tateur 12 est fermé, ses groupes de contacts 13 et 15 étant ouverts. Quel que soit le régime de mesure, le signal de la diagonale de mesure "cd" est appliqué à l'entrée du détecteur de zéro 39, et le changement de phase du signal produit le déclenchement du dispositif d'équilibrage rang par rang 40. L'équilibrage du pont de mesure se fait à chaque temps du cycle de mesure par shuntage de l'un des bras du pont, comportant la résistance 5 de la botte de conductances 41, les valeurs nominales des branches de laquelle sont proportionnelles au code binaire. Au moment de ltéquilibre, le dispositif 40 a à sa sortie l'équivalent numérique de l'accroissement de résistance du transducteur placé dans le bras du pont.La synchronisation des dipositifs 38, 40 et du générateur est effectuée par l'ordinateur, qui reçoit à son tour les résultats de mesure du dispositif 40. L'emploi de compensateurs 8 à 11, 14, 16, 22 et 23 a permis de soustraire les résultats des mesures à l'influence des résistances (et de leurs variations aléatoires) présentées par les lignes de liaison avec les transducteurs, par les contacts du commutateur à échelons, les contacts des commutateurs de régimes et de gammes, et d'obtenir de ce fait une précision de mesure meilleure que 0,1,0/o grâce à la formation de portes équivalentes à résistance négligeable. La présence de deux groupes de transducteurs et leur connexion par l'intermédiaire du commutateur à échelons permettent d'éliininer l'influence des incidents dans le circuit de n'importe lequel des transducteurs sur le résultat de mesure obtenu avec le reste des transducteurs. Le mesureur se prête à l'insertion d'un transducteur unique dans un seul bras aussi bien qu'au montage des transducteurs en demipont. L'emploi du commutateur de gammes permet d'utiliser des transducteurs de différents calibres, ce qui conduit à l'extension des débouchés du mesureur. 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. REVNDlCAT IONS 1. - Dispositif de mesure en plusieurs points basé sur l'utilisation d'un pont de mesure dans lequel des transducteurs de la grandeur à mesurer sont connectés par l'intermédiaire d1un commutateur à échelons multiples et de deux circuits de régulation de tension audit pont de mesure, à l'une des diagonales duquel est appliquée une tension d'alimentation, caractérisé en ce que chacun des circuits de régulation de tension se présente sous forme d'un compensateur principal, les transducteurs de la grandeur à mesurer divisés en deux groupes égaux, étant insérés dans le pont de mesure par l'intermédiaire des compensateurs principaux et de deux compensateurs supplémentaires, et en ce que, lorsque les transducteurs de la grandeur à mesurer sont insérés dans deux bras adjacents du pont, chaque groupe de transducteurs de la grandeur à mesurer n' est branché que sur un bras par l'intermédiaire d'un compensateur principal et d'un compensateur supplémentaire, le point de mesure de la diagonale de mesure étant constitué par le point de connexion des deux compensateurs supplémentaires, et lorsque les transducteurs de la grandeur à mesurer sont insérés dans un seul bras du pont, chacun des deux groupes de transducteurs est branché a tour de rôle sur le bras du pont par l'intermédiaire du compensateur principal et du compensateur supplémentaire correspondants, le point de mesure de la diagonale de mesure n'étant alors raccordé qu'au compensateur supplémentaire, ce qui assure la compensation de la résistance de la ligne de liaison du commutateur à échelons multiples aux transducteurs de la grandeur à mesurer, ainsi que la résistance des propres contacts de ce commutateur. 2. - Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque les transducteurs de la grandeur à mesurer sont insérés dans ltun des bras du pont, dans ce même bras sont insérés un premier groupe de contacts d'un commutateur de régimes de mesure, un deuxième groupe de contacts de ce dernier est inséré dans ce même bras, chaque groupe de contacts étant branché par l'intermédiaire de son propre compensateur. 3. - Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque les transducteurs sont insérés dans deux bras adjacents du pont, l'un des compensateurs principaux est raccordé, par l'intermédiaire de l'un des groupes de contacts du commutateur de régimes de mesure et de son compensateur, au point d'alimentation de la diagonale d'alimentation du pont. 4. - Dispositif de mesure selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que dans chaque bras du pont dans lequel n'est inséré aucun transducteur de la grandeur à mesurer sont insérés les groupes de contacts d'un commutateur de gammes de mesure, et que chacun desdits groupes de contacts du commutateur de gammes de mesure est inséré dans le bras correspondant du pont par l'intermédiaire de son propre compensateur. 5. - Dispositif de mesure selon la revendication4, caractérisé en ce que certains groupes de contacts du commutateur de gammes de mesures sont insérés dans le bras du pont par l'intermédiaire de résistances.