Brevet FR2518743A1 — publié le 19830624

La présente invention se rapporte à une balance fonctionnant selon le principe de la compensation ou équili- brage électromagnétique des forces et comportant au moins une bobine qui se trouve dans l'entrefer d'un système stationnaire à aimant permanent et qui reçoit, par l'inter- médiaire d'un détecteur de position et d'un amplificateur de réglage, un courant continu de compensation ou d'équili- brage dépendant de la contrainte imposée à la balance; une résistance de mesure qui est parcourue par le même courant continu d'équilibrage et aux deux extrémités de laquelle un signal dépendant de la contrainte de ladite balance peut être capté et transmis à un convertisseur analogiquenumérique; et un générateur de tension alternative dont l'amplitude est réglée par un circuit de réglage et qui fait passer au moins dans ladite bobine un courant alternatif en plus dudit cou- rant continu d'équilibrage. Wne balance de ce type a été décrite dans la demande DE-A-3 002 462 déposée par la Demanderesse. Le courant alternatif supplémentaire doit provoquer, au moins dans la bobine, une surtempérature indé- pendante de la charqe imposée Pour régler l'amplitude du gélié- rateur de tension alternative, le document précité propose de brancher en série, avec la bobine et la résistance de mesure, une résistance chauffante dont la surtempérature est mesurée par une sonde thermométrique ou bien dont l'intensité de rayonnement (lorsqu'elle est réalisée sous la forme d'un fil incandescent) est mesurée par un détecteur de rayonnement et réglée à une valeur constante L'amélio- ration qui peut être apportée à ces montages réside dans le fait que, en présence de balances de faible charge maximale (et par conséquent de faible courant continu d'équilibrage), la puissance électrique disponible pour la résistance chauf- fante est très faible, de sorte qu'il devient difficile d'obtenir une surtempérature mesurable de façon satisfai- sante ou bien une intensité de rayonnement suffisante. L'invention a donc pour objet de proposer pour équiper la balance du type précité, un montage simple qui permette d'obtenir, indépendamment de la grandeur du courant continu d'équilibrage, un réglage fin de l'amplitude du générateur de tension alternative. Selon les caractéristiques essentielles de l'invention, il est prévu en parallèle avec la bobine et la résistance de mesure un circuit diviseur de tensionpré- sentant au moins une résistance fortement dépendante de la température, le courant continu et le courant alternatif passant par cette résistance fortement dépendante de la température étant proportionnels aux courants continu et alternatif passant par la bobine; de plus, le circuit de réglage de l'amplitude du générateur de tension alternative assure un réglage tel que la valeur résistive de cette résis- tance fortement dépendante de la température demeure la plus constante possible. Ainsi, pour régler l'amplitude du générateur de tension alternative, il est prévu une ligne qui, parallèle à la bobine et à la résistance de mesure,-est parcourue - par des courants continu et alternatif qui sont par exemple 10 fois plus grands que ceux passant par ladite bobine et ladite résistance de mesure, ce qui permet de disposer d'une puissance électrique considérablement plus grande Cette ligne parallèle renferme en outre une résistance fortement dépendante de la température et elle est réalisée sous la forme d'une branche d'un montage en pont, de telle façon que la valeur résistive de cette résistance fortement dépen- dante de la température puisse être directement déterminée dans ce montage et délivre le-signal d'entrée du circuit de réglage de l'amplitude du générateur de tension alterna- tive - Avantageusement, la résistance fortement dépendante de la température est constituée par le fil incan- descent d'une ampoule à incandescence Dans ce cas,-il est possible d'obtenir une surtempérature très élevée, ce qui permet en revanche de négliger d'éventuelles variations de la température ambiante. Dans une forme de réalisation avantageuse, la sortie du générateur de tension alternative est raccordée par l'intermédiaire d'un premier condensateur à une prise centrale de raccordement de la bobine et, par l'intermédiaire d'un second condensateur, au point central du diviseur de tension Dans cette forme de réalisation, l'inductance de la bobine reste sans aucune influence, ce qui permet d'obtenir le courant alternatif nécessaire dès lors même que les amplitudes du générateur de tension alternative sont faibles. De surcroît, le courant alternatif supplémentaire parcourant la bobine N engendre aucune force appliquée au système de pesage et, de ce fait, il ne peut pas provoquer d'oscillations. De plus, pour maintenir faible la résistance au courant alternatif, la résistance de mesure peut être court-circuitée capacitivement. L'invention va à présent être décrite plus en détails en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 représente schématiquement une première forme de réalisation de la balance électrique et la figure 2 montre une seconde forme de réali- sation de cette balance. La balance électrique de la figure 1 comporte un récepteur mobile 3 de charges, qui supporte un plateau 7 de charge et est relié, par l'intermédiaire de deux bras articulés 5 et 6 constituant un moyen de guidage parallèle, à une partie fixe 1 de la balance Des lames de ressort respectives 5 a, 5 b et 6 a, 6 b placées aux extrémités des bras 5 et 6 servent d'articulations Le récepteur 3 de char- ge supporte sur un bras 4 en porte-à-faux une bobine 9 qui est en liaison d'échange avec le champ d'un système station- naire 2 à aimant permanent Un détecteur Il de position détecte la position du récepteur 3 de charges et, par l'intermédiaire d'un amplificateur 12 de réglage, il délivre le courant continu de compensation ou d'équilibrage nécessaire pour équilibrer la contrainte Ce courant est délivré à la bobine 9 par l'intermédiaire de conducteurs mobiles d'ali- mentation 10 et il traverse également une résistance 13 de inr'sure Une tension de mesurage proportionnelle au courant est captée dans cette résistance 13, elle est convertie numériquement dans un convertisseur 14 analogique-numérique (A/D), elle est traitée dans un circuit 15 de calcul numérique et elle est affichée dans un dispositif 16 d'affichage numé- rique. Dans un circuit de réglage 18,il est prévu un premier circuit 21, 22 diviseur de tension qui, parallèle à la bobine 9 et à la résistance de mesure 13, consiste en une résistance fortement dépendante de la température, se présentant sous la forme du fil incandescent d'une ampoule à incandescence 21, ainsi qu'en une résistance fixe 22. Un deuxième circuit diviseur de tension, comprenant deux résistances fixes 23-et 24, est en outre raccordé à la sortie de l'amplificateur de réglage Il est en outre prévu un générateur 17 de tension alternative qui, par l'intermédiaire d'un condensateur 19, fait passer capacitivement un courant alternatif supplémentaire aussi bien par la bobine 9 et par la résistance de mesure 13, que par le diviseur de tension 21, 22, ainsi que par le diviseur de tension 23, 24 La sortie de l'amplificateur de réglage 12 est alors réalisée sous la forme d'une source de courant de forte valeur ohmique, ce qui fait qu'aucun courant alternatif ne peut s'écouler - par l'intermédiaire de cette sortie A l'aide d'une résistance additionnelle 26, le circuit est équilibré de telle sorte que soient égaux les rapports pour du courant continu et du'courant alternatif les rapports des courants passant, d'une part, par le diviseur de tension 21, 22 et, d'autre part, par la bobine 9 et la résistance de mesure 13 Lorsque le courant continu parcourant le divi- seur de tension 21, 22 doit, par exemple, être dix fois plus fort que le courant continu passant par la bobine 9 et la résistance de mesure 13, le courant alternatif passant par ledit diviseur-21, 22 doit alors, lui aussi, être dix fois plus fort que le courant alternatif qui parcourt ladite bobine 9 et ladite résistance 13 Lorsque le courant continu d'équilibrage parcourant la-bobine 9 est constant, un ren- forcement de la résistance additionnelle 26 fait passer par le diviseur de tension 21, 22 un courant continu plus grand, mais en revanche, un courant alternatif plus faible (lorsque l'amplitude du générateur 17 de tension alternative est également réputée constante), si bien qu'un équilibrage est possible grâce à cette résistance additionnelle 26. Les deux circuits 21,22 et 23,24-diviseurs de tension sont dimensionnés de telle sorte que le pont qu'ils forment soit équilibré au point efficace de consigne de la résistance 21 fortement dépendante de la température la tension différentielle à l'entrée d'un amplificateur 25 à intégration est alors nulle, si bien que sa ténsion de sortie ne varie pas Cette tension de sortie est appliquée à une entrée de commande 17 a du générateur 17 de tension alternative et elle détermine l'amplitude de ce dernier, laquelle reste également constante Le document précité DE-3 002 462 donne des explications plus détaillées au sujet du circuit de montage de ce générateur 17. Lorsqu'une charge supplémentaire est, par exemple, imposée au plateau 7 de charge, le courant continu d'équilibrage délivré par l'amplificateur de réglage 12 augmente Il en résulte un accroissement de la perte de puissance dans la bobine 9, dans la résistance 13 de mesu- re, dans la résistance 21 fortement dépendante de la tempé- rature et dans les résistances fixes 22,23 et-24 Dans ladite résistance 21, cela provoque une variation de résistance et, lorsque cette résistance 21 est réalisée sous la forme du fil incandescent d'une ampoule à incandescence à coeffi- cient de température positif (figure 1), cela entraîne une augmentation de la résistance Dans ces conditions, le pont formé par les résistances 21 à 24 n'est plus équilibré et l'amplificateur 25 à intégration reçoit une tension continue différentielle (provenant de la part de tension alternative libérée par des organes 32 et 33 du type RC résistance/ca- pacité -), d'o il résulte que la tension de commande du générateur 17 de tension alternative (et donc l'amplitude de la tension alternative de ce dernier) s'abaissent jusqu'à ce que la perte de puissance dans la résistance 21 fortement dépendante de la température ait de nouveau atteint sa valeur de consigne Du fait de la proportionnalité des courants continu et alternatif d'une part dans la bobine 9 et dans la résistance de mesure 13 et, d'autre part, dans la résis- tance 21 fortement dépendante de la température, la perte de puissance dans ladite bobine 9 et dans ladite résistance 13 conserve ainsi également sa valeur de consigne. La figure 2 illustre une autre forme de réali- stion de la balance électrique Les parties identiques à celles de la figuie 1 ont été affectées des mêmes références numériques Dans cette forme de réalisation, la sortie du générateur 17 de tensi'on alternative est raccordée par l'inter- médiaire d'un condensateur 19 à une prise centrale de raccor- dement 10 a de la bobine 9 Dans ce cas, le courant alternatif supplémentaire s'écoule, à partir de la prise de raccordement 1 ia, d'une part à travers l'une des moitiés de la bobine et à travers la résistance de mesure-13 et, d'autre part, à travers l'autre moitié de ladite bobine, à travers une résistance de symétrie 20 et à travers la sortie de l'ampli- ficateur de réglage 12, laquelle présente une faible valeur ohmique dans cette forme de réalisation La résistance de symétrie 20 est équilibrée de telle sorte que ces deux cou- rants partiels soient égaux. Par ailleurs, la sortie du générateur 17 de tension alternative est raccordée par l'intermédiaire d'un condensateur 29 à un point central 27 du diviseur de tension 21, 22, de sorte qu'un courant alternatif supplémen- taire parcourt également la résistance fixe 22 et la résis- tance 21 fortement dépendante de la température Un potentio- mètre d'équilibrage 30 est ajusté de telle sorte que les courants continu et alternatif parcourant la bobine 9 et la résistance de mesure 13 soient de nouveau proportionnels aux courants continu et alternatif traversant la résistance 21 fortement dépendante de la température. Les résistances 21 à 24 et 31 formeaunt de notivea un pont résistif de mesurage qui est alimenté en tension par la sortie de l'amplificateur de réglage 12 Lorsque la valeur résistive de la résistance 21 fortement dépendante de la température accuse des écarts par rapport à sa valeur de consigne, l'amplificateur 25 à intégration réajuste l'amplitude du générateur 17 de tension alternative jusqu'à ce que cette valeur de consigne soit de nouveau atteinte. Du fait de la proportionnalité entre les courants continu et alternatif d'une part dans la résistance 21 et, d'autre part, dans la bobine 9 et la résistance 13, une perte cons- tante de puissance dans ladite résistance 21 signifie aussi uneperte constante de puissance dans ladite bobine 9 et ladite résistance 13. Des variantes de ces montages apparaîtront de manière évidente à l'homme de l'art Par exemple, à la place de la résistance 21 fortement dépendante de la tempéra- ture et présentant un coefficient de température positif, il est possible d'utiliser une résistance fixe et, au lieu d'être réalisée sous la forme d'une résistance fixe, la résistance 22 se présente sous la forme d'une résistance à coefficient de température négatif Les deux résistances 21 et 22 peuvent même présenter un coefficient de tempéra- ture respectif de signes opposés, ce qui accroît la sensi- bilité du montage. De plus, le diviseur de tension 23,24 peut, par exemple, être supprimé lorsque la valeur résistive de la résistance fixe 22 coincide sensiblement avec la valeur de consigne de la résistance 21 fortement dépendante de la température Dans ce cas, il est possible d'utiliser le diviseur de tension du type 1:1, comprenant d'une part la résistance de symétrie 20 et l'une des moitiés de la bobine 9 et, d'autre part, l'autre moitié de cette bobine 9 et la résistance de mesure 13 Une entrée 34 de l'amplifi- cateur 25 à intégration devrait alors, pour supprimer la tension alternative, être raccordée par un organe du type RC à la prise centrale de raccordement 10 a de la bobine 9. De surcroît, en présence de balances, à faible courant continu d'équilibrage,il peut être aussi suffisant que la perte de puissance dans la bobine 9 reste indépendante de la charge imposée Dans ce cas, la résistance de mesure peut être court-circuitée par un condensateur 28 illustré sur la figure 2 Il suffit alors que-la résistance de symétrie 20 présente une très faible valeur résistive. Le potentiomètre d'équilibrage 30 devrait alors être ajusté en conséquence de manière asymétrique Cette variante présente l'avantage que, du fait de la faible résistance de symétrie , pratiquement toute la tension continue de sortie de l'amplificateur de réglage 12 est disponible pour la bobine 9 et pour la résistance de mesure 13. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent apportées à la balance électrique décrite et-repré- sentée, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Balance fonctionnant selon le principe de la compensation ou de l'équilibrage électromagnétique des forces, comportant au moins une bobine qui se trouve dans l'entrefer d'un système stationnaire à aimant permanent et qui reçoit, par l'intermédiaire d'un détecteur de posi- tion et d'un amplificateur de réglage, un courant continu de compensation ou d'équilibrage qui dépend de la contrainte imposée à la balance; une résistance de mesure, qui est parcourue par le même courant continu d'équilibrage et aux deux extrémités de laquelle un signal dépendant de la con- trainte de ladite balance est capté et transmis à un conver- tisseur analogique-numérique; ainsi qu'un générateur de tension alternative, dont l'amplitude peut être réglée par un circuit de réglage et qui fait passer, au moins par la dite bobine, un courant alternatif en plus du courant continu d'équilibrage, balance caractérisée par le fait qu'il est prévu, en parallèle à ladite bobine ( 9) et à ladite résistance de mesure ( 13), un circuit ( 21,22) diviseur de tension qui présente au moins une résistance ( 21) fortement dépendante de la température, les courants continu et alternatif par- courant cette résistance ( 21) fortement dépendante de la température étant proportionnels aux courants continu et alternatif parcourant ladite bobine ( 9); et par le fait que le circuit de réglage ( 18) règle l'amplitude dudit géné- rateur ( 17) de tension alternative de telle manière que la valeur résistive de la résistance ( 21) fortement dépen- dante de la température demeure la plus constante possible. 2 Balance selon la revendication 1, caracté- risée par le fait que la résistance ( 21) fortement dépendante de la température est formée par le fil incandescent d'une ampoule à incandescence. 3 Balance selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la sortie du générateur ( 17) de tension alternative est raccordée d'une part, par l'intermédiaire d'un condensateur ( 19), à une prise centrale de raccordement (l Oa) de la bobine ( 9) et, d'autre part, 1 (C) par l'intermédiaire d'un autre condensateur ( 29), au point central ( 27) du diviseur de tension ( 21,22). 4 Balance selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisée par le fait que-la résistance de mesure ( 13) est court-circuitée capacitivement par un troisième condensateur ( 28).