Brevet FR2475215A1 — publié le 19810807

la présente invention concerne les indicateurs de mesure. On connaIt des indicateurs de mesure utilisant des logomètres, c'est-àdire des appareils à aiguille capables de délivrer une indication qui est une fonction d'un rapport de deux courants. ;n particulier, on con- naIt des indicateurs de niveau de liquide fonctionnant avec une résistance électrique variable en fonction du déplacement d'un flotteur, la résistance étant connectée È entre un point milieu du logomètre et un point extrême, et les deux points extrêmes étant alimentés par une tension continue (une construction de logomètre consiste à disposer géométriquement de manière croisée deux bo- bines placées électriquement en série, les bornes extré- mes du groupe de bobines étant alimentées par une tension continue et le poinz commun de jonction entre les bobines étant couplé à un capteur délivrant une inrormation variable). Dans ces conditions, on obtient le résultat intéressant que l'indication du logomètre devient une fonction de la résistance indépendante (dans une cer- taine gamme et avec une certaine tolérance) de la tension d'alimentation continue entre les bornes extrêmes du lo- gomètre. Vans le cas d'un véhicule automobile jauge de niveau de liquide), on peut connecter simplement les bornes extrêmes du logomètre à la batterie du véhicule, sans se préoccuper de la tension qu'elle délivre, et le point commun à la résistance variable qui constitue la jauge et qui est couplée au flotteur, pour obtenir une déviation de l'aiguille du logomètre en fonction du niveau de liquide mais independamment de la tension de batterie. La Demanderesse s'est aperçue que dans certains cas, il était intéressant de conserver un logomètre pour afficher une indication de mesure, en laissant les bornes extrêmes de celui-ci connectées à la batterie du véhicule pour ne pas changer la constitution interne des circuits du tableau de bord, mais en couplant au point commun du logomètre non pas un simple capteur résistif mais un capteur électrique fournissant une grandeur électrique active (tension ou courant par exemple). Si on connecte directement un tel capteur au logomètre, l'intérêt défini ci-dessus du logomètre disparaît, c'est- à-dire que l'indication de l'aiguille n'est plus indé- pendante de la tension d'alimentation continue de la batterie. La présente invention propose donc de réaliser un indicateur de mesure à logomètre qui conserve cette propriété dtindépendance vis à vis de la tension et qui peut être couplé à un capteur fournissant une grandeur électrique active. A cet effet l'invention prévoit un indicateur de mesure à logomètre, destiné à être couplé à un capteur fournissant une grandeur électrique active, et à une source d'alimentation en tension continue, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de production d'un courant moyen proportionnel à la grandeur électrique et à ladite tension d'alimentation, le logomètre ayant un point milieu relié à la sortie de ce moyen de production de courant et deux points extrêmes reliés à ladite source de tension continue. Le moyen de production d'un courant comprend par exemple une source de courant ayant deux bornes d'ali- mentation en énergie électrique, reliées à laaite source d'alimentation en tension continue, une borne d'entree de réglage de courant connectée au capteur, et une borne de sortie reliée au point milieu du logomètre; la source de courant est alors constituée de telle manière que le courant qu'elle délivre soit proportionnel à la fois - à la tension qui l'alimente et à la tension présente à la borne d'entrée de réglage de courant. On peut réaliser une telle source de courant en utilisant un générateur de tension en dents de scie, un comparateur recevant à la fois la sortie du généra- teur de tension en dents ne soie et la sortie du capteur, et im intégrateur connecté a la sortie du comparateur et al)imenté par la source ne tension continue, la sortie de l'intégrateur étant reliée au point milieu du logomètre. -n variante, le moyen de production d'un courant peut comprendre un générateur d'impulsions de tension constante et de rapport cyclique proportionnel à la grandeur électrique issu du capteur, un interrupteur commandé et une résistance en série étant prévus entre le point milieu et un point extrême du logomètre; l'in- terrupteur est commandé par le générateur d'impulsions, de sorte que le courant moyen parcourant la résistance est proportionnel non seulement à la tension continue d'alimentation connectée entre les bornes extrêmes du logomètre, mais aussi à la grandeur électrique issue du capteur. Dans ce cas, le générateur d'impulsions de rapport cyclique variable comprend un générateur de tension en dents de scie et un comparateur dont une entrée est connectée au générateur de tension en dents de scie et l'autre au capteur. L'interrupteur commandé peut être simplement un transistor dont le circuit col- lecteur-émetteur est placé en série avec la résistance entre le point milieu et un point extrême du logomètre, la base du transistor étant quat à elle couplée au générateur d'impulsions. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente le schéma général de l'invention; - la figure 2 représente très schématiquement une possibilité de réalisation plus particulière dtun indicateur de mesure selon l'invention, - la figure 3 représente un schéma détaillé d'un premier mode de réalisation; - la figure 4 représente un schéma détaillé d'un deuxième mode de réalisation correspondant à la figure 2. A la figure 1, un logomètre à bobines à champs croisés est désigné par la référence 10. Il comprend deux bornes extrêmes A et B et une borne commune ou point milieu U. Les deux bobines qui le composent sont dis- posées géométriquement croisées et électriquement en sé- rie l'uneavec l'autre entre les bornes A et B, leur point de jonctionétant connecté à la borne 0C L'aiguille indicatrice du logomêtre se déplace selon le rapport du courant dans les deux bobines, et plus précisément elle tend à s'aligner dans la direction du champ magnétique résultant de la composition des champs dans les deux bobines. Le logomètre est en général gradué de telle manière que si l'on connecte une résistance entre la borne commune 0 et l'une des bornes A et ô, la déviation de l'aiguille soit une certaine fonction prédéterminée de la résistance R ou d'un autre paramètre lié a cette résistance: par exemple, dans le cas d'un logomètre utilise pour une jauge de niveau de liquide à capteur résistif, on peut prévoir que l'indication de l'aiguille du logomètre est une fonction à peu près linéaire du niveau de liquide. Lorsque c'est une résistance qui est connectée entre la borne U et la borne b., l'indication du logomètre est indépendante de la tension d'alimentation Ua entre les bornes A et B. Dans la présente invention, on désire connecter au logomètre non pas une résistance mais un capteur élec- trique '12 iournissant une grandeur électrique active, c'est-à-dire une tension ou un courant électrique. Par exemple, le capteur 12 fournit une tension uc qui est fonction d'un paramètre à mesurer. Si l'on connectait directement le capteur 12 entre les bornes C et B du logomètre, on aurait une indication de l'aiguille fonc- tion de la tension Uc en sortie du capteur, mais cette indication ne serait pas indépendante de la tension d'alimentation Va. Pour utiliser la même disposition de logomètre avec des bornes A et B connectées à une source continue d'alimentation et une borne commune O destinée à recevoir un signal variable agissant sur la déviation de l'ai- guille, on prévoit d'interposer entre le capteur 12 et la borne U du logomètre un générateur de courant 14 ayant deux entrées dont l'une est connectée à la sortie du capteur et reçoit donc la tension Uc, dont l'autre est 3u connectée à la tension d'alimentation et reçoit donc cette tension Va, et ayant une sortie connectée à la borne U du logomètre. Le générateur de courant est de plus capable de fournir à sa sortie un courant moyen l proportionnel aux tensions qu'il reçoit sur ses deux entrées, c'est-à-dire un courant moyen l = kUcUa. Avec une telle disposition, on remarque que les courants dans les deux bobines du logomètre dépendent uniquement des valeurs de deux sources d'énergie, à savoir une source de tension de valeur Ua et une source de courant de valeur l = k UcUa. On peut alors dire, étant donné la proportionnalité du courant I à la tension Ua que les courant dans les bobines du logomètre sont en pratique des combinaisons linéaires des valeurs de la source de tension Ua et de la source de courant I et que par conséquent ces courants sont tous deux pro- portionnels à Ua et leur rapport est indépendant de Ua. Uomme l'indication de l'aiguille est fonction uniquement du rapport des courants dans les bobines, cette indica- tion est bien indépendante de la source de tension Ua comme on le cherche. A la figure 2 on a représenté une variante de l'invention dans laquelle les moyens de production dtun courant proportionnel à la tension Uc du capteur 12 et à la tension Ua de la source d'alimentation sont cons- titués par un générateur d'impulsions 16 qui délivre des impulsions de commande d'un interrupteur 18 placé en série avec une résistance R, cet ensemble en série étant placé entre les bornes U et B du logomètre. L'interrup- teur 18 se ferme pendant les impulsions positives déli- vrées par le générateur 16 et il s'ouvre en l'absence de ces impulsions, de sorte que le courant moyen dans la résistance X est proportionnel au rapport cyclique de fermeture de l'interrupteur 18, c'est-à-dire au rap- port moyen du temps de fermeture de l'interrupteur sur le temps total d'ouverture et de fermeture. Comme d'autre part la résistance X est située dans un circuit o la seule source d'énergie est une source de- tension Ua, le courant moyen qui traverse X est proportionnel à Ua. Pour le rendre proportionnel également à Uc, il suffit de prévoir un rapport cyclique du générateur d'impulsions 16 proportionnel lui-même à Uc. c'est pourquoi, comme on le voit sur la figure 2, le générateur d'impulsions 16 est commandé directement par le capteur 12 pour produire des impulsions de rapport cyclique proportionnel à uc. un est donc ramené à un cas exactement similaire à celui de la figure 1, dans laquelle les bornes A et b du logomêtre sont reliées à la source ua tandis que la borne U reçoit un courant I = k UcUa, et l'indication du logomètre est bien independante de la tension Ua et est uniquement fonction de la tension délivrée par le eapteur, comme dans le cas de la figure 1. A la figure 3 est représenté un circuit détaillé correspondant à la figure 1, un oscillateur 20 constitué par un amplificateur à grand gain 22 bouclé par un cir- euit résistif et capacitif délivre des impulsions régu- lières qui sont appliquées à un générateur de tension en dents de scie 24 comportant essentiellement un intégra- teur constitué par un transistor 26 dont la sortie est reliée à une capacité 28 qui se décharge instantanément dans le transistor quand celuici est rendu conducteur par une impulsion de sortie de l'oscillateur et qui se charge linéairement à travers une résistance 30 reliée à5 une tension régulière et constante Ureg, chaque fois que le transistor 26 est bloqué. La sortie du générateur de tension en dents de scie ainsi constitué est reliée à une entrée d'un amplificateur différentiel 32 dont l'autre entrée est reliée à la sortie du capteur et reçoit donc une tension Uc, cet amplificateur différentiel 3Z jouant par conséquent le rôle d'un comparateur de la tension Uc et de la tennion en dents de scie de période constante de sorte qu'il delivre à sa sortie des créneaux de rapport cyclique proportionnel à la tension Uc. Les créneaux de rapport cyclique variable sont appliqués à un circuit j4 de réglage du niveau de ces impulsions, ce circuit de réglage recevant la tension Ua de la source d'alimentation du logomètre. Le circuit 34 est constitué par un amplificateur à transistor monté en émetteur commun et dont le collecteur est relié par l'intermédiaire de résistances à la tension Ua. Ainsi, la tension de sortie du circuit 34 est constituée par des créneaux de même rapport cyclique que les créneaux délivrés par l'amplificateur 32, mais dtamplitude propor- tionnelle à la tension Ua. Ues impulsions servent à commander une source de courant variable 36 qui est constituée essentiellement par un intégrateur (circuit RW à grande constante de. temps et amplificateur à grand gain dont la sortie est constituée par un transistor monté en collecteur commun pour assurer une puissance de sortie suffisante). la sortie de la source ce courant variable 36 est reliée a la borne C du logomètre qui reçoit donc un courant moyen proportionnel à la tension Ua et à la tension Uc, rendant ainsi l'indication du logomètre indé- pendante de la tension Ua comme onl'a expliqué en référence à la figure 1, A la figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention, qui correspond à la figure 2. Dans ce mode de réalisation, certains éléments sont rigoureusement identiques à ceux de la figure 3: il s'agit d'un.oscillateur à période constante 20, du géné- rateur de tension en dents de scie 24, du circuit de réglage 32 du rapport cyclique en fonction de la tension Uc de sortie du capteur. Dans le cas de la figure 2, la sortie du circuit 32 est reliée à un interrupteur constitué par un transistor 40 monté en émetteur commun et ayant une résistance de collecteur R reliée à la borne U du logomètre. L'interrupteur constitué par le transis- tor 40 est actionné à la fréquence de l'oscillateur 20 et avec un rapport cyclique déterminé par le circuit 32 (rapport cyclique proportionnel à Uc) , de sorte que pratiquement, la résistance moyenne équivalente présentée par l'ensemble de la résistance R et de l'interrupteur est une résistance proportionnelle uniquement à la tension Uc. On obtient donc le même résultat qu'avec un logomètre classique qui comporte une résistance montée entre les bornes C et B, la résistance étant variable en fonction d'un paramètre qui devient ici la tension Uc. L'indication du logomètre est fonction de la résistance entre U et B et indépendante de la tension Ua et le résultat cherché est donc bien obtenu encore dans ce mode de réalisation. Au lieu de prévoir, comme à la figure 1, un générateur de courant 14 délivrant un courant I = kUcUa, générateur relié à la borne C du logomètre, on peut aussi imaginer que le capteur 12 commande un générateur de tension constante V = k UcUa, ce générateur étant par conséquent également commandé par la tension Ua, et étant interposé entre la borne C et la borne B (la tension Ua étant appliquée à la borne A du logomètre). Dans ce cas, on peut toujours utiliser le rai- sonnement fait précédemment et consistant à dire qu'en régime permanent eu en régime de courant moyen, les courants dans les bobines du logomètre ne peuvent être que des combinaisons linéaires de toutes les valeurs de source de tension et courant présentes dans le circuit, et qu'ainsi les courants dans les deux branches sont proportionnels à Ua et leur rapport est donc indé- pendant de Ua. L'indication du logomètre est donc encore indépendante de Va, toujours dans une certaine gamme et avec une certaine tolérance compte-tenu des non linéarités pouvant intervenir dans le logomètre. V.bNDICATIONS 1. Indicateur de mesure à logomètre, destiné à être couplé à un capteur fournissant une grandeur élec- trique active et à une source d'alimentation en tension continue, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de production d'un courant moyen proportionnel à la grandeur électrique et a ladite tension d'alimentation, le logomètre ayant un point milieu relié à la sortie de ce moyen de production de courant et deux points extrêmes reliés à ladite source de tension continue. 2. Indicateur de mesure selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de production d'un courant comprend une source de courant ayant deux bornes d'alimentation en énergie électrique, reliées à ladite source d'alimentation en tension continue, une borne d'entrée de réglage de courant connectée au capteur, et une borne de sortie reliée au point milieu du logomètre. 3. Indicateur de mesure selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la source de courant comprend un générateur de tension en dents de scie, un comparateur recevant à la fois la sortie du générateur de tension en dents de scie et la sortie du capteur, et un intégrateur connecté à la sortie du comparateur et alimenté par la source de tension continue, la sortie de l'intégrateur étant reliée au point milieu du logomètre. 4. Indicateur de mesure selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de production d'un courant comprend un générateur d'impulsions de tension constante et de rapport cyclique proportionnel à la grandeur électrique issue du capteur, un interrupteur commandé et une résistance en-série entre le point milieu et un point extrême du logomètre, l'interrupteur étant commandé par le générateur d'impulsions. 5. indicateur de mesure selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le générateur d'impul- sions de rapport cyclique variable comprend un générateur de tension en dents de scie et un comparateur dont une entrée est connectée au générateur de tension en dents de scie et l'autre au capteur. 6. indicateur de mesure selon l'une des reven- dications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'inter- rupteur commandé est un transistor dont le circuit collecteur-émetteur est placé en série avec la résistance entre le point milieu et un point extrême du logomètre, la base du transistor étant couplée au générateur d'im- pulsions. 7. Indicateur de mesure à logomètre, destiné à être couplé à un capteur fournissant une grandeur élec- trique active et à une source d'alimentation en tension continue, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de production d'une tension moyenne proportionnelle à la grandeur électrique et à ladite tension d'alimen- tation, le logomètre ayant deux points extrêmes et un point milieu, la source de tension continue étant reliée à deux points extrêmes et le moyen de production d'une tension proportionnelle à la grandeur électrique et à la tension d'alimentation étant relié entre le point milieu et un point extrême du logomètre.