Brevet FR2459975A1 — publié le 19810116

L'invention concerne un appareil de titrage automa- tique et plus particulièrement, un appareil dans lequel on détecte électriquement l'état d'un système de titrage et on utilise un signal électrique qui en résulte pour entrainer un moteur à impulsions servant à actionner une burette. Parmi les procédés antérieurs de commande d'un appa- reil de titrage, on connaît un procédé permettant de commander manuellement l'appareil tout en observant la concentration (couleur d'un réactif, potentiel de l'élec- trode de détection etc...) du système de titrage. Par exemple, selon un procédé connu, on commande manuellement le titrage en mettant en action et hors d'action un moteur d'entraînement de burette tout en observant la variation du potentiel de polarisation d'un système de titrage. Toutefois, ce mode de commande n'est pas seule- ment non automatique, mais en outre, il ne peut pas déter- miner avec précision le point de virage ni effectuer une commande rapide. En conséquence, l'un des buts de l'invention est de fournir un appareil nouveau de titrage automatique qui puisse commander avec précision le point de virage du titrage à de grandes vitesses, avec de grandes efficacités, sans dépassement du point de virage et sans pompage. Selon l'invention, on propose un appareil de titrage automatique caractérisé par le fait qu'il comprend un détecteur servant à détecter électriquement un état du système de titrage pour engendrer un signal électrique, un amplificateur servant à amplifier le signal électrique, un organe commandé de réglage du point de virage du systè- me de titrage, un soustracteur servant à soustraire une sortie de l'organe commandé de réglage du point de virage d'une sortie de l'amplificateur, un convertisseur servant à convertir une sortie du soustracteur en une impulsion de sortie proportionnelle à celle-ci, un moteur à impul- sions excité par l'impulsion de sortie, une burette de titrage entraînée par le moteur à impulsions et un compteur servant à compter le nombre d'impulsions. -2- Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est un schéma-blocs d'un exemple de l'appareil de titrage automatique selon l'invention; La figure 2 est un schéma-blocs d'une variante de l'inventions et La figure 3 est un schéma-blocs montrant le multipli- cateur d'impulsions utilisé sur la figure 2. Un mode d'exécution de l'invention, représenté par la figure 1, comprend une cellule de titrage 1 contenant un liquide à titrer qui est constamment agité par un agita- teur à moteur 2. Une électrode de détection 3 (par exemple une électrode de pH, une électrode ionique ou une élec- trode de platine) est plongée dans le liquide de la cel- lule de titrage 1 de manière à détecter électriquement un état d'un système à commander, d'après la tension ou le courant. L'électrode de détection 3 est reliée à la borne d'entrée d'un amplificateur 4 et la sortie de celui-ci est reliée à une entrée d'un soustracteur 6 dont l'autre entrée est reliée à la borne de sortie d'un organe de réglage de potentiel de virage 5>constituant l'organe commandé de réglage du point de virage du système à comman- der. Lorsqu'un état du système est détecté, d'après le courant, il est habituellement converti en tension par l'amplificateur 4. Le soustracteur 6 soustrait la sortie de l'organe de réglage de potentiel de virage 5 de la sortie de l'amplificateur 4>et la différence, c'est-à-dire la sortie du soustracteur 6,est appliquée à un convertisseur 8 pour être convertie en une impulsion ayant une fréquence proportionnelle à la différence. L'impulsion de sortie du convertisseur 8 est appliquée à un moteur à impulsions 9 pour exciter celui-ci en proportion du nombre d'impul- sions et entrainer ainsi une burette de titrage 10 à la fin de l'opération de commande. Etant donné que le degré d'excitation du moteur à impulsions (donc le titre) est déterminé en proportion du nombre d'impulsions fournies au moteur à impulsions, il est possible de connattre le -3- degré d'actionnement de la burette de titrage 10 (donc le titre) en affichant sur un compteur 16 le nombre des impulsions de sortie venant du convertisseur 8. L'opération de titrage avec l'appareil de titrage automatique décrit cidessus steffectue de la façon sui- vante. Après avoir versé dans la cellule de titrage 1 une quantité prédéterminée du liquide à titrer,on commence l'opération de titrage. Alors, un signal électrique cor- respondant à une substance définie contenue dans le liquide, par exemple à la concentration d'ions hydrogène, est fourni à l'amplificateur 4 et la sortie amplifiée de celui- ci est appliquée au soustracteur 6 en même temps que la sortie de l'organe de réglage de potentiel de virage 5.,sur lequel on a réglé un potentiel de virage prédéterminé du système de titrage. La différence qui est à la sortie du soustracteur 6 est convertie en une impulsion par le con- vertisseur 8 de manière à entraîner le moteur à impulsions 9 et la burette de titrage à une vitesse correspondant à la variation de l'état du liquide à titrer. Plus particu- lièrement, au stade initial du titrage, on entraine la burette 10 à une grande vitesse mais, à mesure que le titrage se poursuit jusqutà un point proche du virage, on diminue la vitesse. Lorsque la sortie de l'organe de réglage de potentiel de virage 5 devient égale à celle de l'amplifi- cateur 4, la sortie du soustracteur 6 devient nulle, ce qui réduit à zéro la sortie du moteur à impulsions 9, arrêtant celui-ci et mettant donc fin au titrage. La quan- tité du réactif de titrage qui est nécessaire à chaque opération de titrage peut être déterminée par le compte du compteur 16 qui compte le nombre d'impulsions utilisées pour exciter le moteur à impulsions 9 étant donné que le titre par impulsion est déterminé par la grandeur de la burette de titrage et l'angle de rotation du moteur à impulsions. Selon un mode d'exécution plus avantageux de l'inven- tionpdes moyens sont également prévus pour corriger ou compenser automatiquement la concentration et le facteur d'un liquide à titrer, comme le montre la figure 2 o les -4- éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes références. Le mode d'exécution de la figure 2 est différent de celui de la figure 1 par les points suivants. Ainsi, un potentiomètre 7 est interposé entre le soustracteur 6 et le convertisseur 8 pour déterminer le gain en boucle ouverte du système de titrage, c'est-à- dire pour faire varier la sortie du soustracteur 6 lorsque la vitesse de réponse du système de titrage varie ou lorsque la détection est retardée. En outre, un diviseur de fréquence 11 est branché entre le convertisseur 8 et le moteur à impulsions 9 de manière à régler le nombre d'impulsions fournies au moteur à impulsions 9 et ainsi à régler le titre correspondant à chaque impulsion appli- quée au moteur. Toutefois, il est entendu que le diviseur de fréquence 11 n'est pas toujours nécessaire. Etant donné que le titre donné par la burette 10 est déterminé en porportion du nombre d'impulsions appliquées au moteur, il est possible de lire directement la valeur corrigée du titre donné par la burette 10 (quantité dosée et mesurée en Fg, mg ou milliéquivalents) en fournissant la sortie du convertisseur 8 à un multiplicateur 14 o cette sortie est multipliée par la sortie d'un organe de réglage de concentration de réactif 13, puis en appliquant la sortie du multiplicateur 14 au compteur 16. Lorsque la grandeur et les caractéristiques du moteur à impulsions 9 et de la burette 10 et le rapport de divi- sion de fréquence sont choisis de façon telle que le titre par impulsion à la sortie du convertisseur 8 soit de 10 -ml (n étant un nombre entier, y compris zéro) et lorsque l'organe de réglage de concentration de réactif 13 est réglé à 1 000, le compte du compteur 16 affiche le titre en unités égales à 10-n ml. On utilise l'organe de réglage de concentration de réactif 13 pour faire en sorte que le compteur 16 affiche la concentration et le facteur du réactif, sous forme de valeurs de dosage et de mesure corrigées (pg, mg ou mil- liéquivalents) de sorte qu'un coefficient de correction - désiré est fixé dans l'organe de réglage de concentration -5- de réactif 13 pour multiplier l'entrée d'impulsion arri- vant au multiplicateur 14. La figure 3 montre la structure d'un exemple de mul- tiplicateur 14 comprenant un générateur d'impulsions 17 qui engendre une impulsion à haute fréquence de l'ordre de 1 à 10 MHz et un circuit de porte ET 18, un compteur préréglé 19, un diviseur de fréquence 20 et des multivi- brateurs monostables 21 et 22. Ces éléments sont fabriqués sous forme de circuit intégré. Plus particulièrement, les sorties du générateur d'impulsions 17, des multivibrateurs monostables 21 et 22 et du compteur préréglé 19 sont appli- qués aux entrées du circuit de porte ET 18 et la sortie de celui-ci est amenée au compteur préréglé 19 et au divi- seur de fréquence 20. La sortie du multivibrateur monosta- ble 21 est aussi amenée au compteur préréglé 19 et la sortie du multivibrateur monostable 22 est appliquée au multivibrateur monostable 21 et au compteur préréglé 19. En service, on établit, dans l'organe de réglage de concentration de réactif 13, une concentration (un facteur) du réactif de titrage. Chaque fois qu'une impulsion arrive du convertisseur 8 au multivibrateur monostable 22, le compteur préréglé 19 est remis à zéro par la sortie du multivibrateur monostable 22. Puis, sous l'effet de la sortie du multivibrateur monostable 21, la valeur établie dans l'organe de réglage de concentration de réactif 13 est introduite en tant que préréglage dans le compteur 19 eten même temps, le circuit de porte ET 18 est habilité de manière à appliquer au compteur préréglé 19 l'impulsion à haute fréquence engendrée par le générateur d'impulsions 17, de sorte que le compteur recule jusqu'à ce que la valeur préréglée soit réduite à zéro. Puis, par un signal de sortie d'emprunt du compteur préréglé 19, le circuit de porte ET 18 est inhibé, bloquant l'impulsion à haute fréquence. L'impulsion à haute fréquence appliquée au compteur préréglé 19 et comptée par celui-ci est aussi appliquée au diviseur de fréquence de manière à subir une division de sa fréquence par 1O-n (n = 1, 2, 3....) et la sortie du -6diviseur de fréquence 20 est envoyée au compteur 16 qui joue aussi le r8le de dispositif d'affichage. Le rapport de division du diviseur de fréquence 11 est choisi égal à l'unité exprimé par le chiffre le moins significatif à établir dans l'organe de réglage de concentration 13. L'opération effective de titrage avec l'appareil des figures 2 et 3 est généralement le même que dans le mode d'exécution de la figure 1. Il est évident que l'appareil de titrage de l'inven- tion est applicable non seulement à la mesure de l'humi- dité mais encore à un titrage automatique utilisant un réactif de titrage liquide ou gazeux, par exemple à un titrage de neutralisation, à un titrage d'oxydation-réduc- tion, à un titrage de chélate, à un titrage par précipita- tion etc... Comme indiqué plus haut, dans l'appareil de titrage automatique de l'invention, on peut effectuer une commande proportionnelle dans laquelle, au début, on effectue le titrage à une grande vitesse (en grande quantité) selon la concentration du liquide à titrer, puis, en approchant du point de virage, on effectue le titrage à une petite vitesse (en petite quantité) et au point de virage, on ramène la vitesse de titrage à zéro, ce qui arrête automa- tiquement le titrage. Cela éliminebllindétermination du virage qui existait dans l'appareil de la technique anté- rieure. En outre, en comparaison d'une commande arithmé- tique de fonctionnement utilisant un ordinateur ou d'une commande intermittente de temps d'attente, l'invention permet d'effectuer le titrage plus facilement, à de plus grandes vitesses et avec une plus grande efficacité. En outre, on peut effectuer numériquement la mesure et l'affichage de la quantité titrée, par des moyens simples, en volume, en poids ou de façon équivalente, en comptant simplement le nombre d'impulsions. -7- REVENDICATIONS 1.- Appareil de titrage automatique caractérisé par le fait qu'il comprend un détecteur 3 servant à détecter électriquement un état du système de titrage pour engen- drer un signal électrique, un amplificateur 4 servant à amplifier le signal électrique, un organe commandé de réglage du point de virage du système de titrage 5, un soustracteur 6 servant à soustraire une sortie de l'organe commandé de réglage du point de virage 5 d'une sortie de l'amplificateur 4, un convertisseur servant à convertir une sortie du soustracteur 6 en une impulsion de sortie proportionnelle à celle-ci, un moteur à impulsions 9 excité par l'impulsion de sortie, une burette de titrage entrainée par le moteur à impulsions et un compteur 16 servant à compter le nombre d'impulsions. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le compteur 16 joue aussi le rôle d'affi- chage. 3.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un multiplicateur 14 branché entre le convertisseur 8 et le compteur 16 et un organe de réglage de concentration 13 de réactif de titrage, le multiplicateur multipliant l'impulsion de sortie du convertisseur 8 par une concentration d'un réactif de titrage, fixée par l'organe de réglage de concentration 13 de réactif de titrage. 4.- Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un poten- tiomètre 7 branché entre le soustracteur 6 et le conver- tisseur 8 et agissant de manière à diminuer la sortie du soustracteur 6. 5.- Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le multiplicateur 14 comprend un généra- teur dtimpulsions à haute fréquence 17 et un compteur 19 qui est préréglé à une valeur de consigne de l'organe de réglage de concentration de réactif 13 chaque fois qu'une impulsion est engendrée par le générateur d'impulsions à haute fréquence 17 et recule alors en partant de la valeur préréglée conformément à l'impulsion.