Brevet FR2461241A1 — publié le 19810130

BALANCE ELECTRONIQUE. La présente invention se rapporte à une balance élec- tronique comprenant un pont de mesure formé de jauges de contrainte disposées sur au moins un élément de mesure, deux échelles de pesée et des moyens pour changer l'échelle, agencés de manière que les limites supérieures des échelles sont dans un rapport déterminé et que le signal de sortie du pont de mesure est une fonction linéaire du poids. Le but de la présente invention est de prévoir une ba- lance de conception simple dans laquelle le changement d'é- chelle permet un élargissement important de la plage de me- sure. A cet effet, la balance selon l'invention est caracté- risée en ce que le rapport entre la pente du signal de sor- tie du pont de mesure en fonction du poids de l'échelle in- férieure et celle en fonction du poids de l'échelle supérieu- re est égal audit rapport déterminé. Cette disposition permet de n'avoir qu'un seul appa- reil pouvant, par exemple, servir à la fois de balance de cuisine (jusqu'à 15 kg) et de pèse-personne (jusqu'à 150 kg). Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, trois formes d'exécution de la balance selon l'in- vention. Les figures 1 à 3 sont chacune des vues en coupe verti- cale de la partie de la balance destinée à la mesure de la déformation des trois formes d'exécution. Les figures 4 et 5 sont des graphiques illustrant la variation du signal de sortie en fonction du poids pour les différentes formes d'exécution. La balance représentée partiellement à la figure 1 com- prend un premier bras 1 de pesée équipé de jauges de con- trainte 2, destinées à mesurer la déformation du bras 1 lors- que celui-ci est soumis à une contrainte verticale représen- tée par la flèche F. Deux jauges travaillent en extension et deux en compression, les quatre jauges étant reliées entre elles pour former un pont de mesure. Un deuxième bras 3 est -2- disposé parallèlement au premier 1 et est susceptible d'être solidaire du premier lorsqu'un organe de liaison 4 est dispo- -sé entre les deux comme représenté en traits interrompus a la figure 1. Le principe de fonctionnement est le suivant Lorsque l'organe de liaison 4 est écarté, comme montré à la figure 1, la contrainte F due à la pesée s'exerce unique- ment sur le bras 1, le signal de sortie du pont de mesure for- mé des jauges de contrainte 2 est proportionnel à la force exercée. La plage de mesure est relativement faible, par ex- emple de 0 à 15 kg. Lorsque l'organe de liaison rend les deux bras 1 et 3 solidaires, la résistance à la contrainte est plue élevée, la force F s'exerçant sur les deux bras à la fois. Le tout est agencé de manière que la plage de mesu- re soit dix fois plus grande, soit 0 à 150 kg. L'affichage du résultat de la pesée se fait par tout moyen connu. A la figure 4, on a représenté le signal de sortie du pont de mesure en fonction du poids pour les deux échelles prévues. Dans les deux cas, la limite inférieure est 0 kg. Les limites supérieures sont dans un rapport de 1: 10, tout en gardant les mêmes valeurs du signal de sortie, ces valeurs étant données à titre d'exemple. Les formes d'exécution représentées aux figures 2 et 3 permettent un changement automatique d'échelle de mesure lorsqu'on atteint, lors d'une pesée, la limite supérieure de l'échelle inférieure. La balance représentée partiellement à la figure 2, comprend un bras de mesure 20 et un anneau de mesure 21. Cet anneau 21 est monté entre un couteau 25 et une bille 27, re- posant sur le bras. Ceci permet d'éviter tout glissement et frottement. Chaque élément de mesure est équipé de jauges de contrainte 22, respectivement 23, montées respectivement en ponts de mesure, chacun assurant la mesure d'une échelle. Le tout est agencé de manière que la contrainte transmise par un plateau de pesée 24, sur l'anneau 21, par l'intermédiaire du couteau 25, soit dans un premier temps aussi transmise au bras 20, les jauges 22 mesurant la déformation de ce bras 20. Ceci détermine la petite échelle. Lorsque la pesée est telle (par exemple 15 kg) que le bras 20 vienne en contact avec une butée 26 solidaire du bâti de la balance, la force de pesée s'exerce uniquement sur l'anneau 21 dont la défor- mation est mesurée par les jauges de contrainte 23. L'anneau 21 est choisi de manière à présenter une déformation variant linéairement dans une proportion de 1 à 10 par rapport au bras 20, Quant au pont de mesure formé par les jauges de contrainte 23, il présente un signal de sortie linéaire dont la valeur maximale est égale à celle du signal de sortie du pont de mesure formé par les jauges de contrainte 22, la plage de mesure étant 10 fois plus grande. Il est évident que la balance est équipée de circuits électroniques pour le tarage, l'affichage, éventuellement'la remise à zéro, et d'- un circuit assurant la commutation automatique d'un pont de mesure à l'autre lorsque le bras 20 entre en contact avec la butée 26 et qu'ainsi l'échelle de mesure est changée. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3, c'est d'abord un bras 30 équipé de jauges de contrainte 31 qui est sollicité lors d'une pesée. Le bras 30 est solidaire, par une extrémité, d'une extrémité d'un bras 33 qui,lui,est solidaire du bàti par l'autre extrémité. Lorsque le bras 30 atteint une certaine déformation, il entre en contact (en 32) avec le second bras 33 équipé également de jauges de contrainte 34. Le principe de fonctionnement reste le même; les contraintes exercées d'abord sur le bras 30 déterminent l'échelle de mesure inférieure, et celles exercées ensuite sur le bras 34 déterminent l'échelle de mesure supérieure, la transition se faisant automatiquement. Les remarques con- cernant les circuits électroniques pour la balance de la fi- gure 2 s'appliquent à celle de la figure 3. Il est à remarquer que dans ces deux dernières formes d'exécution, l'anneau 21 et le bras 30 subissent déjà une lé- gère déformation lors d'une pesée dans le domaine de l'échel- -4- le inférieure. Ce n'est en fait qu'à partir du moment o l'on passe à l'échelle supérieure que la pente du signal ae sortie du pont de mesure est dans le rapport choisi des li- mites supérieures; dans les exemples décrits, ce rapport est de 10: 1. Ce qui précède est illustré à la figure 5, représentant la variation du signal de sortie en fonction du poids pour les deux formes d'exécution représentées aux figures 2 et 3. On voit donc que le même instrument de mesure peut être utilisé simplement pour deux fonctions aussi différen- tes que la pesée d'une personne ou d'ingrédients de cuisine tout en conservant une bonne précision grâce à une mesure linéaire, le rapport entre les deux limites supérieures des échelles n'étant pas nécessairement de 1: 10. -5- R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Balance électronique comprenant un pont de mesure formé de jauges de contrainte (2) disposées sur au moins un élément de mesure (1), deux échelles de pesée et des moyens (3, 4) pour changer l'échelle, agencés de manière que les limites supérieures des échelles sontdans un rapport déter- miné et que le signal de sortie du pont de mesure est une fonction linéaire du poids, caractérisée en ce que le rapport entre la pente du signal de sortie du pont de mesure en fonction du poids de l'échel- le inférieure et celle en fonction du poids de l'échelle su- périeure est égal audit rapport déterminé. 2. Balance selon la revendication 1, caractérisée en ce que les valeurs respectives des deux limites inférieures des échelles de pesée sont égales. 3. Balance selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend deux bras (1, 3), les jauges de contrainte (2) étant disposées sur l'un des bras (1), et un organe de liaison (4) susceptible d'être disposé entre les deux bras (1, 3), le tout étant agencé de manière, qu'en l'absence du- dit organe (4), la contrainte au moment de la pesée s'exerce sur le seul bras (1) portant les jauges (2), déterminant la plus petite échelle et que, lorsque l'organe (4) est en pla- ce, la contrainte s'exerce sur les deux bras (1, 3) à la fois, déterminant l'échelle la plus grande. 4. Balance selon la revendication 1, comprenant deux é- léments de mesure (30, 33), chacun équipé de jauges de con- trainte (31, 34), le tout étant agencé de manière que la contrainte au moment de la pesée s'exerce d'abord sur l'un des éléments (30) jusqu'à ce que celui-ci entre en contact avec une butée (32), la déformation maximale obtenue mesurée par le pont correspondant à la limite supérieure de l'échelle inférieure, puis sur le second élément (33), présentant une résistance à la contrainte plus élevée que le premier (30), déterminant la seconde échelle de mesure, caractérisée en ce que les deux éléments sont constitués par deux bras (30, 33) -6- disposés parallèlement l'un à l'autre, la butte (32) étant située sur le second bras (33), la force sur le second bras (33) s'exerçant par l'intermédiaire du premier (30). 5. Balance selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend deux éléments de mesure (20, 21), chacun équipé de jauges de contrainte (22, 23), le tout étant agen- cé de manière que la contrainte au moment de la pesée est transmise d'abord à l'un des éléments (20) par l'intermé- diaire de l'autre (21), jusqu'à ce que le premier élément (20) entre en contact avec une butée (26), la déformation maximale du premier élément (20) mesurée par le pont corres- pondant à la limite supérieure de l'échelle inférieure, puis s'exerce uniquement sur le second élément (21), déterminant l'échelle supérieure de mesure. 6. Balance selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite butée (26) est solidaire-du bâti de la balance. 7. Balance selon la revendication 6, caractérisée en ce que le premier élément est un bras (20) solidaire du bâti, et le second élément un anneau de mesure (23) disposé entre le bras et un couteau (25), la résistance à la contrainte de flexion du bras (20) étant plus faible que celle de l'anneau (23). - - 4",---. -.1 -. f ___ - __I!2