Brevet FR2426891A1 — publié le 19791221

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de pesage permettant de suivre ltévolution d'un poids sur un récepteur de charge, lorsque la variation est rapide comme dans le cas du chargement ou du dosage de produits en vrac. Les balances à commutation automatique de masses ne permettent pas un tel pesage car leur temps de recherche de l'équilibre est relativement long. Ceci est dû à l'inertie du fléau et aux perturbations engendrées par les chocs, lors de la dépose des masses. L'inertie apparaît au niveau de l'action des masses d'ordre inférieur et les perturbations dues aux chocs sont perçues lors de la commutation des masses d'ordre supérieur. L'utilisation de ces balances est donc limitée aux seules opérations de pesage simple. Par ailleurs, on connaît des balances électromagnétiques c'est-à-dire équipées de moyens pour créer des forces électromagnétiques de compensation des charges permettant de suivre l'évolution d'un poids variant rapidement. Cependant, ces balances sont équipées d'une électronique très sophistiquée qui augmente considérablement leur prix de revient. La présente invention vise a remédier à ces inconvenients. A cet effet, elle concerne un procédé du type consistant à détecter la valeur et le sens du déséquilibre du fléau d'une tance dû à la charge, à émettre des signaux dont la valeur et le signe sont fonction de la valeur et du sens du déséquilibre précité, et à créer une force électromagnétique pour équilibrer, au moins en partie, la charge mesurée. Selon l'invention, ce procédé consiste à envoyer, dans un compteur, des impulsions électriques délivrées par un générateur d'impulsions, lors du dépassement, par le fléau d'un seuil prédéterminé de déséquilibre, à compter ou décompter ces impulsions selon que le signe des signaux précités est positif ou négatif, à convertir le total des impulsions en tension, à corriger cette tension en fonction de la température ambiante, et à transformer cette tension corrigée en un courant appliqué à la bobine du moteur électrodynamique précité. Grâce à l'équilibrage progressif et continu de la charge par le moteur électrodynamique, il est possible de suivre l'évo- lution de la charge et d'en commander l'arrêt lorsque la charge atteint un poids prédéterminé. Cependant, pour diminuer la durée de l'opération, suivant un mode préféré de mise en oeuvre de ce procédé, la fréquence des impulsions envoyées au compteur par le générateur est réduite à l'approche de l'équilibre. De préférence, la fréquence des impulsions est proportionnelle au déséquilibre du fléau. Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est du type constitué par une balance électromagnétique comportant un capteur différentiel fournissant, par des signaux électriques orientés, une indication sur le déséquilibre du fléau de la balance et sur le sens de ce déséquilibre et un moteur électrodynamique dont l'élément mobile est solidaire du fléau. Selon l'invention, ce dispositif comporte, en outre, en combinaison, un générateur d'impulsions électriques, un compteur apte à compter ou décompter les impulsions émises par le générateur selon le signe des signaux émis par le capteur différentiel, des moyens pour ne permettre la transmission au compteur des impulsions émises par le générateur que lorsque la valeur absolue des signaux émis par le capteur différentiel dépasse un seuil prédéterminé, des moyens pour convertir en tension le contenu du compteur1 des moyens pour corriger cette tension en fonction de la température ambiante et des moyens pour transformer cette tension corrigée en un courant appliqué à la bobine du moteur électrodynamique. Dans le cas où la fréquence des impulsions est proportionnelle au déséquilibre du fléau, suivant une forme d'exécution sigle de l'invention, d'une part, le générateur d'impulsions est du type à fréquence variable, et d'autre part, il est prévu entre le capteur différentiel et le dit générateur, un module de correction proportionnelle, intégrale et dérivée, destiné à piloter la fréquence du générateur en fonction de la valeur des impulsions qu'il reçoit du capteur différentiel. Ce dispositif n'est évidemment pas incompatible avec des masse à commutation automatique. Au contraire, il convient parfaitement au remplacement des masses de décades inférieures dans une balance à commutation automatique de masses. Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, les moyens pour ne permettre la transmission au compteur des impulsions émises par le générateur que lorsque la valeur absolue des signaux émis par le capteur différentiel dépasse un seuil prédéterminé, sont constitués par deux circuits à seuil dont chacun est associé à une porte ET, les deux portes ET étant reliées de façon inverse au circuit à seuil leur correspondant et à la sortie du générateur d'impulsions. De préférence, les moyens pour convertir en tension le contenu du compteur, sont constitués par un convertisseurnumérique analogique. Avantageusement, les moyens pour transformer en courant appliqué à la bobine du moteur électrodynamique la tension délivrée par le convertisseur numérique analogique sont constitués par un transbrmateur tension-intensité. Enfin, suivant une forme d'exécution particulière de l'invention, les moyens pour corriger la tension délivrée par le convertisseur numérique analogique en fonction de la température ambiante sont constitués par un organe correcteur associé au moteur électrodynamique et délivrant un courant proportionnel aux variations de température du corps magnétique de ce moteur électrodynamique et qui est ajouté au courant délivré par le transformateur tension-courant. De toute façon, l'invention sera bie4comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif Figure I en est une vue schématique d'ensemble Figure 2 en est une vue illustrant le circuit électronvique de commande. Ce dispositif est constitué essentiellement par une balance dont le fléau 1 oscille sur un couteau 2 recevant les réactions de charge à peser sur un couteau 3. L'effet de la charge à peser qui est suspendue à une tringle de puissance 4, est démultiplié par les leviers de réduction du récepteur de charge par les leviers intermédiaires 5 et 6. Le dernier levier de réduction 6 supporte un moyen de mise à zéro ou tare à vide 7, de type connu et notamment du type décrit dans le brevet français ne 1 592 279. Le fléau 1 supporte la bobine mobile 8 d'un moteur électrodynamique c'est-à-dire que la bobine plonge sans frottement dans le champ constant d'un corps magnétique 9 qui est entretenu, soit par une bobine alimentée en courant stable, soit par un aimant permanent 10, comme illustré sur le dessin. Un capteur de déplacement Il d'un type quelconque connu est également associé au fléau 1. L'élément mobile 12 de ce capteur est solidaire du fléau 1. Dans lteremple illustré sur le dessin1 le capteur il est constitué par un capteur du type inductif par transformateur différentiel. Ce capteur dé 'livre un signal électrique expliqué plus en détail ci-apres. Naturellement, le capteur différentiel Il pourrait être dlun autre type tel que photo-électrique, capadtif ou autre. Dans l'exemple illustré sur le dessin, la balance qui est donc du type électromagnétique puisqu'elle comporte un moteur électrodynamique associé à son fléau, est également- du type à commutation automatique de masses telle que celle décrite notamment dans le brevet français nO 1 360 783. Des masses 13 ou billes mues par des moyens électromécaniques 14 appropriés, sont disposées sur le fléau 1 de telle manière que leur moment équilibre celui de la charge réduite au couteau d'attaque 3, soit par la totalité d'une ou plusieurs décades de mesure d'ordre supérieur, soit par une partie seulement d'une décade. Comme on le verra par la suite, il est possible de supprimer entièrement les masses dans le cas où le dispositif présente un nombre réduit de graduations tout en se situant dans la plage légale du nombre imposé de graduations. Cette balance est également équipée,de façon connue, par un amortisseur d'oscillations 15 d'un type quelconque mais de préférence de type magnétique. Cette balance est aussi équipée, de façon cousue en sois d'une masse de sensibilité 16 et d'une masse de tarage 17. Le courant qui parcourt la bobine 8 du moteur électrodynamique, crée un champ magnétique qui en combinaison avec celui de 1 aimant 10 engendre une force agissant dans le sens vertical,appliquée au point 18 du fléau 1. Cette force est rigoureusement proportionnelle à l'inten- sité du courant dans la bobine 8. Lorsque l'effet d'une charge à peser, qui se traduit par une force correspondante appliquée au couteau 3, et déterminant un moment bien défini, rompt l'équilibre du fléau 1, il suffit de créer un moment équivalent par application au point 18 du fléau d'une force engendrée par l'intensité correspondante du courant de la bobine 8 et apte à rétablir l'équilibre du dit fléau. La valeur du courant traversant la bobine 8 est convertie soit en unité de force1 soit en unité de masse pour obtenir la valeur de la charge à peser. L'intensité contrôlée du courant parcourant la bobine 8, est déterminée par un ensemble électronique de commande illustré sur la figure 2. Le capteur différentiel Il délivre un signal électrique proportionnel au déplacement du noyau 12 solidaire du fléau et, par conséquent, le déplacement précité est proportionnel au débattement du fléau 1 dans la limite conférée par la butée 19. Ce signal,disponible aux bornes des bobines 20 du capteur différentiel, est nul lorsque le fléau 1 est en position d'équilibre, négatif lorsque le fléau 1 est en déséquilibre bas, et positif lorsqu'il est en déséquilibre haut. Ce signal est acheminé, d'une part, à un module de correction proportionnelle, intégrale et dérivée 21 et, d'autre part, à un amplificateur opérationnel 22. La sortie de l'amplificateur 22 commande un cadre de déviation 23 à zéro médian indicateur d'équilibre en charge ou à vide avec une échelle étalée telle que le quart de la valeur de ltéchelon de graduation de la balance soit exprimé sans ambignité La sortie de l'amplificateur 22 commande également deux circuits à seuil 24 et 25 actifs pour de légers déséquilibres du fléau correspondant à au plus o,6 échelon de graduation de la balance, de telle sorte que lorsque le signal issu des bobines 20 du capteur différentiel Il est nul, c'est-à-dire que le fléau est à l'état d'équilibre, la sortie des circuits à seuil 24 et 25 est à l'état zéro, tandis que si le déséquilibre du fléau 1 est égal ou supérieur à 0,6 échelon, l'un eu l'autre des circuits à seuil délivre sur sa sortie, un signal correspondant à l'état 1. Du fait que l'un d'eux est validé pour un déséquilibre négatif (seuil bas) et l'autre pour un déséquilibre positif (seuilhaut), leur combinaison discrimine le sens du déséquilibre. Leur sortie attaque une porte logique à fonction ET, respectivement 26 et 27 à deux entrées. L'autre entrée de chaque porte-26 ou 27 est reliée à la sortie d'un générateur d'impulsions 28 à fréquence variable piloté par le module précité de correction proportionnelle, intégrale et dérivée 21. En conséquence, plus le déséquilibre du fléau 1 est important, plus le signal issu des bobines 20 est grand et plus la fréquence des impulsions délivrées par le générateur 28 est élevée. Les sorties des portes 26 et 27 sont reliées aux entrées respectivement de comptage et de décomptage d'uncompteur 29. En conséquence, le compteur 29 modifie son contenu, incrément par incrément, chaque impulsion reçue le faisant croitre ou décrotte d'un chiffre selon le sens du déséquilibre du fléau 1 et à une cadence proportionnelle à la valeur de ce déséquilibre. Le compteur 29 qui est généralement a quatre ou cinq décades, présente deux sorties exploitées d'une part, par un organe dtinformationsnumériques 30 ou imprimante à affichage ou tout autre dispositif indépendant ou associé et, d'autre part, par un convertisseur numériqueanalogique 31 qui délivre une tension proportionnelle au poids des informations nuSmériques appliquées sur ces entrées. La sortie du convertisseur 31 est transformée par un élément transformateur tension courant 32,en un courant proportionnel appliqué à la bobine 8 du moteur électrodynamique qui engendre ainsi une force appliquée au point 18 du fléau 1 et tendant à rétablir 1' équilibre rompu par une charge. Au fur et à mesure que le fléau 1 reprend sa position d'équilibre, le signal issu des bobines 20 tend vers zéro et la fréquence de comptage et dé comptage du compteur 29 diminue pour arriver finalement à faire varier la force appliquée au point 18 par quantité égale à l'unité de graduation de la balance jusqu'au moment où un incrément seulement amènera le fléau 1 dans sa position d'équilibre idéale. A cet instant, le signal issu des bobines 20 est nul, les circuits à seuil 24 et 25 ne sont pas actifs et le compteur 29 reste donc stable avec un nombre d'incréments qu'il a atteints, bloquant de ce fait le courant dans la bobine 8 et, par conséquent, la force d'équilibre de la charge. Cette valeur est reproduite par l'organe imprimeur ou d'affichage 30. Le corps magnétique 9 étant susceptible de subir des altérations dues aux variations de température, celles-ci sont automatiquement compensées par un organe correcteur 33 qui délivre un courant proportionnel aux variations de température du corps magnétique 9 et qui est somme à celui débité par le trans formateur tension-courant 32. Comme indiqué précédemment, partie ou totalité d'une ou plusieurs décades d'ordre supérieur du compteur 29 au lieu d'être reliées aux entrées correspondantes du convertisseur 31 peuvent être exploitées pour commander directement la dépose des masses 13 à l'aide d'organe moteur 14 par l'intermédiaire d'un relais de puissance 34 et dont les actions sur le fléau 1 viennent en complément de celles du moteur électrodynamique 9. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif ni au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé, qui ont été décrits ci-dessus a titre dexemples non limitatifs elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - REVENDICATIONS 1. - Procédé de pesage du type consistant à détecter, la valeur et le sens du déséquilibre du fléau d'une balance dû à la charge, à émettre des signaux dont la valeur et le signe sont fonction de la valeur et du sens du déséquilibre précité, et a créer une force électromagnétique pour équilibrer, au moins en partie, la charge mesurée, caractérisé en ce qui consiste à envoyer, dans un compteur, des impulsions électriques délivrées par un générateur d'impulsions, lors du dépassement, par le fléau, d'un seuil prédéterminé de déséquilibre, à compter ou décompter ces impulsions selon que le signe des signaux précités est positif ou négatif, à convertir le total des impulsions en tension, à corriger cette tension en fonction de la température ambiante et à transformer cette tension corrigée en un courant appliqué à la bobine du moteur électrodynamique précité. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérise' en ce que la fréquence des impulsions envoyées au compteur par le générateur est réduite à l'approche de l'équilibre. 3. - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence des impulsions est proportionnelle au déséquilibre du fléau. 4. - Dispositif pour la mise an oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, du type constitué par une balance électromagnétique comportant un capteur différentiel fournissant, par des signaux électriques orientés, une indication sur le déséquilibre du fléau de la balance et sur le sens de ce déséquilibre et un moteur électrodynamique dont l'élément mobile est solidaire du fléau, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, en combinaison, un générateur d'impulsions électriques, un compteur apte à compter ou décompter les impulsions émises par le générateur selon le signe des signaux émais par le capteur différentiel, des moyens pour ne permettre la transmission au compteur des impulsions émises par le générateur que lorsque la valeur absolue des signaux émis par le capteur différentiel dépasse en seuil prédéterminé, des moyens pour convertir an tension le contenu du compteur, des moyens pour corriger cette tension-en fonction de la température ambiante et des moyens pour transformer cette tension corrigée en un courant appliqué à la bobine du moteur électrodynamique. 5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, d'une part, le générateur dtimpulsions est du type à fréquence variable et, d'autre part, il est prévu, entre le capteur différentiel et le dit générateur, un module de correction proportionnelle, intégrale et dérivée, destiné à piloter la fréquence du générateur en fonction de la valeur des impulsions qu'il reçoit du capteur différentiel. 6. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il est combiné à une balance à commutation automatique de masses. 7. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens pour ne permettre la transmission au compteur des impulsions émises par le générateur que lorsque la valeur absolue des signaux émis par le capteur différentiel dépasse un seuil prédéterminé, sont constitués par deux circuits à seuil dont chacun est associé à une porte ET, les deux portes ET étant reliées de façon inverse. au circuit à seuil leur correspondant et à la sortie du générateur d'impulsions. 8. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les moyens pour convertir en tension le contenu du compteur, sont constitués par un convertisseur numérique-analogique. 9. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les moyens pour transformer en courant appliqué à la bobine du moteur électrodynamique la tension délivrée par le convertisseur numérique analogique,sont constitués par un transformateur tension-intensité. 10. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les moyens pour corriger la tension délivrée par le convertisseur numérique analogique en fonction de la température ambiante, sont constitués par un organe correcteur associé au moteur électrodynam .ique et délivrant un courant proportionnel aux variations de température du corps magnétique de ce moteur électrodynamique et qui est ajouté au courant délivré par le transformateur tension-courant.