Brevet FR2482724A1 — publié le 19811120

La présente invention concerne les instruments de pesage du type à transducteur capacitif. Des exemples d'instruments de pesage de ce genre sont décrits notamment dans les demandes de brevet français NO 79 08218, 79 11457, 79 28300 ainsi que 8Q 02377 au nom de la demanderesse. D'une manière générale, le transducteur capacitif est constitué de deux armatures sensiblement paralleles. La distance entre armatures, notée généralement e, présente une valeur minimale eo pour une charge nulle, et une valeur maximale emax pour la charge maximale. Le récepteur de charge, avec ses caractéristiques de déformation en réponse a la charge appliquée, est agencé de telle sorte que l'écartement e varie linéairement dans liintervalle utile eo - emax où la charge P varie de O a Pmax. On peut donc écrire P = c (e - eo) Mais le coefficient c n'est pas connu avec exactitude, car, en fabrication de série, il s'établit aléatoirement a l'intérieur d'une fourchette au demeurant assez étroite. Ensuite, l'électronique de mesure est agencée pour élaborer une fréquence F proportionnelle a l'écartement e, avec un facteur de proportionnalité ajustable k. On a donc F=k. e Enfin, la mesure proprement dite ne porte que sur la partie de la fréquence F (définie généralement par des impulsions ! qui dépasse un seuil fixe Fo, qui doit être égal à k . eo. M = F - Fo L'une des difficultés pratiques rencontrée avec ce genre d'appareils consiste à fixer 5'une manière simple les deux armatures de façon à satisfaire l'ensemble des conditions ci-dessus. En particulier, si l'on définit à priori l'épaisseur eo, et que l'on met en place et fixe les armatures avec interposition d'une cale a l'épaisseur voulue eo, il faut plusieurs retouches avant d'arriver a un compromis satisfaisant, compte-tenu notamment du caractère aléatoire du paramètre c a l'intérieur de sa fourchette de valeurs possibles. La présente invention apporte un moyen nettement plus simple et pratique de réaliser le parallélisme et l'écartement correct entre les deux armatures de la capacité de mesure (ou sensible) d'un instrument de pesage. Selon l'invention, on applique, en un point choisidu récepteur de charge, un effort d'intensité prédéterminée dans le sens inverse au sens habituel d'application de la charge;on met alors les deux armatures du condensateur de mesure en place, au contact l'une de l'autre (écartement zéro), on les fixe en cette position; puis on relâche l'effort appliqué au récepteur de charge. La demanderesse a observé que l'on obtient ainsi directement la relation voulue entre les valeurs mesurées M et les charges P, le réglage du coefficient k n'ayant plus alors qu'à définir le gain du système de. pesage , c'est-àdire, 1c rapport de l'unité de mesure M à l'unité de charge p En pratique,- un ajustement peut encore s'avérer nécessaire, mais il s'agit alors d'un ajustement fin, n'ayant rien à voir avec les nombreuses approximations nécessaires selon la technique antérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'in Invention apparaîtront a la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue latérale dDQn premier exemple de récepteur de charge équipé d'un parallélogramme dêformable avant la forme générale d'un anneau, et auquel peut s'appliquer l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un pèse-personne dont le récepteur de charge comporte une lame de flexion et auquel peut s'appliquer l'invention ; - la figure 3 est une vue partielle de dessus du pèse-personne de la figure 2. L'invention s'applique, notamment, aux récepteurs de charge dont le rappel élastique est défini a l'aide d'un parallélogramme déformable. Sur la figure 1, un parallélogramme déformable de géométrie annulaire, désigné par la référence générale 10, est défini par quatre arcs 11, 13, 15 et 17, séparés par quatre étranglements 12, 14, 16 et 18, qui fournissent le rappel élastique. Le reste du récepteur de charge comprend tout d'abord une pièce inférieure 20, comportant en partie basse deux pieds 22 et 26 coopérant avec le bâti de l'appareil, et en partie haute deux plaques verticales, telles que 24 e formant fourche. De la même marnière, le haut du récepteur de charge comporte une pièce 40, définie par deux plaques telles que 44 formant elles aussi fourche, et deux saillies supérieures 42 et 46 qui viennent se fixer sur un plateau porte-charge 60, qui reçoit une charge QO Les deux plaques 24 viennent se fixer par des chevilles 21 et 23 dans l'arc 11 de l'organe massif annulaire. De l'autre côté, les deux plaques 44 viennent se fixer par des chevilles 41 et 43 dans l'arc 13 de l'organe massif annulaire. De ce même côté, deux autres dispositifs de fixation 71 et 73 viennent solidariser une fourchette sur l'arc 13, et cette fourchette se prolonge par une membrure horizontale 70t dans laquelle viennent se fixer par exemple par soudage des tiges verticales solidaires d'une première électrode 80. A son tour, l'arc 11 de l'organe massif annulaire soutient par deux dispositifs de fixation 91 et 93 une fourchette soli- daire d'une plaque horizontale allongée 90 qui définit l'autre électrode, ou soutient un matériau propre a constituer la seconde électrode. Dans ce qui précède, l'organe massif est constitué sous la forme d'un anneau. Une telle structure a déja été décrite dans la demande de brevet français N 79 28300, a laquelle on se référera pour de plus amples détails. L'organe massif peut avoir- en variante la géométrie d'un véritable parallélogramme. Des exemples d'une telle géométrie sont décrits dans la demande de brevet N 79 08218, au nom i~a~~o demanderesse. L'invention s'applique également a de nombreuses autres réalisations de récepteur de charge a transducteur capacitif. Dans de nombreux cas, en particulier celui des pèse-personnes, il est avantageux d'utiliser une lame de flexion pour définir la force antagoniste. La figure 2 illustre l'application d'un récepteur de charge a lame de flexion au cas particulier d'un pèse-personne plat (demande de brevet N 79 11457). Définie par des génératrices parallèles, et illustrée ici en section droite, la lame de flexion possède deux parties 211 et 213, séparées par un étranglement 212. Au voisinage de 11 étranglement 212, d'un côté de celui-ci, ici en partie supérieure, vient se fixer le support 270 d'une première électrode 280. De l'autre côté de l'étranglement 212, et en partie inférieure, vient se fixer le support 290 d'une seconde électrode 292. Dans l'exemple représenté, l'électrode 280 possède des tiges qui permettent de régler sa position par rapport a son support 270, alors que l'électrode 292 est fixée directement sur son support 290. Le pèse-personne comporte un plateau supérieur porte-charge 260, et un bâti inférieur 265 muni de pieds. Des moyens d'articulation 230 et 250, ainsi que 239 et 259 (figure 3) sont définis par des charnières élastiques, constituées d'une tôle mince munie d'étranglements. Ainsi, en partie gauche de la figure 2, on voit une telle double charnière élastique, désignée par la réfé- rence générale 230, une autre double charnière.du même genre étant désignée par la référence générale 250. Les rférences numériques varient dans les deux cas de vingt unités.On ne décrira donc que la double charnière 230, qui comporte une première partie 231, solidaire du plateau porte-charge 260 ; cette première partie 231 est séparée par un étranglement allongé 232 d'une partie centrale 233, laquelle est solidaire d'une pièce-levier désignée par la référence générale 220 A son tour, la partie centrale de la charnière élastique 233 est reliée par un étranglement 234 a la partie terminale 235, qui vient s'appuyer sur le bâti inférieur 265 au niveau de l'un des pieds. Comme on le voit sur la figure 3, les doubles charnières ainsi conçues sont au nombre de quatre, et les étranglements sont alignés deux a deux, par exemple entre la pièce 231 et la pièce 239 de la figure 3. Ces pièces 231 et 239 de la figure 3 viennent soutenir le bras transversal 226 de la pièce-levier 220, et ce bras transversal 226 est solidaire de deux bras obliques 220 et 224, qui viennent se réunir au centre de la figure pour former une sorte de fourchette entourant la lame de flexion 210, et se fixer à celle-ci par des chevilles 291 et 293. Le même montage est réalisé en ce qui concerne 'autre pièce- levier 240, dont le bras transversal 246 s'appuie en articulation sur les éléments 250 et 259. La encore, ce bras transversal 246 est solidaire de deux bras obliques 242 et 244, qui viennent se réunir pour entourer l'autre extrémité 211 de la lame de flexion 210, et se fixer a celle ci par des chevilles 271 et 273. On va maintenant décrire la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans les exemples ci-dessus l'armature du transducteur capacitif qui est du côté du bras 90 (figure 1) ou 290 (figure 2) est solidaire de son bras. Par contre, l'autre armature est mise en place d'une manière réglable, a l'aide de tiges que l'on soude par exemple a l'autre bras (70 ou 270). Avant soudage de cette autre armature (désignée par 80 ou 280, avec son éventuel support électriquement non conducteur) on applique un effort d'intensité prédéterminée (Préf, F', Réf) en un point choisi du récepteur de charge en sens inverse des efforts dûs aux charges. Par exemple, un anneau 98 peut être fixé a la base du plateau supérieur 60, pour être sollicité vers le haut. Inversement, on peut accrocherle plateau supérieur a un support quelconque, et tirer sur les parties de base 20 ou 22 du récepteur de charge, en y accrochant un poids de la même intensité. On peut encore agir au niveau de l'anneau en sollicitant vers l'extérieur l'un au moins de ses bras 15 et 17, ou vers l'intérieur l'un au moins de ses bras 11 et 13. On laisse alors le porte-armature 80 (280) descendre de façon que son armature vienne au contact de l'autre armature solidaire du support 90 (290). On soude les deux tiges du porte-armature 80 (280) sur le bras 70 (270), en cette situation. Enfin, on relâche l'effort appliqué au récepteur de charge. L'intensité de l'effort Préf peut être déterminée expérimentalement. Bien entendu, on peut aussi partir d'une première valeur estimée, puisque le coefficient c qui définit la réponse élastique du récepteur de charge ne varie, aléatoirement, qu'a l'intérieur d'une fourchette étroite. On a alors Préf = - c . eo Le signe moins indique que l'effort Préf s'applique en sens inverse des charges Q.La relation ci-dessus suppose que l'effort Préf est appliqué au récepteur de charge de la même manière que les charges Q Si on applique cet effort ailleurs qu'au plateau porte-chargea ou au plateau inférieur d'appui, par exemple directement sur l'anneau (compression entre 11 et 13 ou traction entre 15 et 17) @ il faut tenir compte de la différence des bras de levier Là encore, cela peut sa faire expérimentalement, éventuellement en s'aidant dune estimation du changement de bras de levier, par le calcul ou par tout autre moyen. En pesage, la capacité définie par le transducteur capacitif est ensuite transformée en une fréquence proportionnelle a l'écartement entre armature avantageusement de la manière décrite dans la demande de brevet N 80 02376 de la demanderesse. On peut donc écrire pour cette frdm quence F F = k e Définie par des impulsions, la fréquence est ensuite mesurée, la valeur mesurée M = F - Fo étant repré sentative de la charge Q. En procédant comme indiqué ci-dessus pour la fla xation des armatures, on assure une colinéarité excellente entre, d'une part, les variations de l'écartement e en fonction de la charge Q, et d'autre part, les variations de la fréquence Fa donc de la mesure M de la charge Q, en fonction de l'écartement e. Il Bien est pas du tout de même si l'on cherche a fixer les armatures en l'absence de charge avec un écartement choisi eo. Dans le cas du pèse-personnes des figures 2 et 3, on peut procéder de lBune quelconque des manières décrites plus haut. Sur la figure 2, l'effort p'réf est appliqué à titre d'exe@ple sur l'un (211) des côtés de la lame de flexion a travers un @erçage du plateau porte-charge 260 Leffort p'réf est appliqué vers le bas, étant observé qu'une charge Q sollicite la lame de flexion vers le haut. Dans ce qui précède on ne fixe de manière générale que l'une des armatures, l'autre étant définitivement solidaire de son support. Bien entendu, on peut dans certains cas avoir avantage- a mettre en place par soudage les deux armatures. Plus généralement, l'invention s'applique a tout instrument de pesage équipé d'un transducteur a condensateur dont la capacité est transformée en une fréquence qui lui est inversement proportionnelle (donc directement proportionnelle a l'écartement entre armatures). Il importe peu, qu'au cours du pesage, les armatures pivotent légèrement l'une par rapport a l'autre (figure 2) dès lors qu'elles restent sensiblement parallèles. La mise en oeuvre préférentielle de l'invention se résume comme suit - par construction, on a P = c* (e - eo*) pour la mécanique, avec c1 # c*# c2 et eo14 eo eo* avec k* ajustable. - on règle d'abord l'écartement entre électrodes a zéro pour P = - Pref e = 0 pour P = - Pref - ensuite, on règle k pour P = O de façon a avoir une fréquence Fo pour P = O, F = k* Pref = Fo c I1 vient alors F = Fo P + Fo Pref AF Fo On voit que l'échelle de l'appareil - = est réglée en même temps que le "zero" F = Fo. Pref REVENDICATIONS 1. PrOcédé de fabrication d'un instrument de pesage a transducteur capacitif, selon lequel on fixe de manière ajustable l'une au moins des armatures qui défi- nissent le transducteur capacitif, après avoir assemblé le récepteur de charge de l'instrument de pesage, caractérisé par les opérations suivantes - On applique en un point choisi du récepteur de charge un effort d'intensité prédéterminée (Préf, 2'rif) dans le sens inverse du sens normal de l'effort existant zou point choisi lors de l'application d'une charge (Q3 a l'instrument de pesage, - - On met alors en place les deux armatures (80 280 ; 90, 290) du transducteur capacitif au contact IBune de 11 autre, et on les fixe en cette position, et - On relâche l'effort appliqué au récepteur de charge. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'écartement eo des armatures en l'absence de charge est la moitié de l'écartement emax pour la charge maximale correspondant a la pleine échelle de mesure, caractérisé par le fait que l'intensité prédéterminée est proportionnelle à la charge maximale, le coefficient de proportion- nalité tenant compte du rapport des bras de levier existant pour le plateau porte-charge d'une part, et le point d'ap- plication choisi d'autre part, a l'égard de l'organe de rappel antagoniste incorporé au récepteur de charge. 3. Instrument de pesage a transducteur capacitif, caractérisé par le fait que son récepteur de charge comporte un point d'appui ou d'ancrage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.