Brevet FR2523296A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne la métrologie et a notamment a pour objet une échelle lumineuse à décharge dans un gaz pour un appareil de mesure. Les échelles lumineuses à décharge dans un gaz sont utilisées généralement dans des appareils de mesure électri- quesdestinés à mesurer le courant, la tension et d'autres paramètres électriques dans les systèmes de contrôle et de commande. Les échelles analogiques existantes ne permettent pas une lecture sans erreur, par l'opérateur, des indications de l'appareil, ce qui diminue sensiblement la valeur informative des appareils dans les classes de précision de 0,5 à 1,5 L'utilisation d'échelles opto-électroniques améliore les qualités ergonomiques des appareils, mais la graduation rectiligne ou circulaire n'évite pas à l'opérateur les erreurs lorsque la lecture s'opère à raison d'environ 1 signe par seconde Les élechelles linéaires qui présentent l'information sous forme d'une bande rectiligne uniforme ont, de plus, l'inconvénient de mal renseigner l'opérateur, et l'erreur de lecture est de 0,5 % En cas de graduation circu- laire, l'erreur de lecture n'est limitée à quelques centièmes pour cent que sur une petite partie de l'échelle, tandis que sur le reste de celleci elle constitue 0,3 % A cause des erreurs de lecture se produisant lors de la lecture des indications, l'opérateur ne peut utiliser complètement les appareils de mesure et de contrôle. Il existe une échelle lumineuse à décharge dans un gaz pour un indicateur (cf "Indicateurs à échelle discrets" par V G Samorodov, Institut central de recherches "Electronika", Moscou, 1977, p 31) comportant deux rangées rectilignes de cathodes servant de traits de graduation. Un trait sur cinq est mis en relief, c'est-à-dire décalé suivant la verticale par rapport aux traits voisins. Les cathodes qui se présentent sous forme de couches de nickel déposées sur un revêtement di 6 lectrique d'une plaque de base sont regroupées en trois circuits dont chacun est raccordé à une source d'alimentation L'échelle contient une cathode auxiliaire destinée à préparer la décharge entre les cathodes de l'échelle. Lors de l'affichage, l'anode placée sur la plaque avant et le premier circuit de cathodes sont mis sous tension La première cathode, la plus proche de la cathode auxiliaire, devient le siège d'une décharge Ensuite la tension est appliquée au deuxième circuit de cathodes et la décharges s'amorce sur la deuxième cathode disposée à côté de la premièredont la décharge s'éteint Ensuite, la tension est appliquée au troisième circuit de cathodes, et la troisième cathode devient le siège d'une décharge, tandis que sur la deuxième cathode la décharge disparaît Comme la quatrième cathode est raccordée au premier circuit, la mise sous tension du premier circuit provoque l'amorçage de la quatrième cathode La propagation de la décharge le long de la graduation se poursuit jusqu'à ce que le numéro d'ordre d'une cathode devienne égale à la grandeur à mesurer Alors, l'alimentation anodique est coupée et la décharge sur l'échelle cesse Le cycle de décharges se répète à plusieures reprises et la luminescence des cathodes est preçue par l'opérateur comme une bande de lumière continue. Ladite échelle se prête mal à une lecture sans erreur, et ce, à cause de l'équidistance de ses traits de graduation. Il existe également une échelle lumineuse à décharge dans un gaz pour un dispositif de mesure, comportant un assemblage étanche d'une plaque avant avec une anode transparente et d'une plaque de base portant au moins une rangée de cathodes servant de traits de graduation et dont les intervalles, depuis la première et jusqu'à la dernibre cathode, sont parcourus par la décharge lors de l'affichage des paramètres mesurés (cf "Indicateurs à échelle discrets" par V G Samorodov, Institut Central de Recherches "Elektronika", Moscou, 1977, P 34). Ladite échelle lumineuse à décharge dans un gaz est circulaire, c'est-àdire que ses traits se situent suivant les rayons, et les extrémités des traits, sur l'arc du cercle Un trait sur cinq est mis en relief par un excès de longueur Les cathodes se présentent sous forme de couches conductrices déposées sur le revêtement diélectrique de la plaque de base Les cathodes sont regroupées en trois cir- cuits, les traits mis en relief formant un seul circuit dont le courant de décharge dépasse celui des autres circuits à cause de la plus grande surface des traits mis en relief L'échelle comporte une cathode auxiliaire ayant pour rôle de préparer la décharge. En vue de l'affichage, on met sous tension l'anode placée sur la plaque avant et le premier circuit de cathodes. Sur la première cathode, la plus rapprochée de la cathode auxiliaire, s'amorce la décharge Ensuite la tension est appliquée au deuxième circuit de cathodes, et ainsi de suite. La décharge sur le deuxième trait est amorcée par la région de décharge du premier trait Le troisième trait s'allume au pas suivant de commutation d'alimentation A tout instant il y a décharge sur une seule cathode La propagation de la décharge le long de la graduation se poursuit jusqu'au moment o le numéro d'ordre d'une cathode devient égal à la grandeur à mesurer La luminescence successive des décharges sur les cathodes apparalt à l'opérateur comme une bande de lumière oontinue. La graduation étant circulaire, l'erreur de lecture est importante, surtout surles parties d'échelle o l'inclinaison des traits par rapport à la verticale dépasse Ces parties occupent près de la moitié de l'échelle, aussi, pour les échelles circulaires, l'erreur de lecture est-elle de quelques dixièmes pour cent. La présente invention vise par conséquent une échelle lumineuse à décharge dans un gaz pour un dispositif de mesure, dont les traits de graduation seraient disposés de manière à éviter l'erreur de lecture sur toute la longueur de l'échelle. Ce but est atteint à l'aide d'une échelle lumineuse à décharge dans un gaz pour un dispositif de mesure, comportant un assemblage étanche d'une plaque avant avec une cathode transparente, et d'une plaque de base dotée d'au moins une rangée de cathodes servant de traits de graduation et entre lesquelles la décharge est transférée de la première successivement aux suivantes lors de l'affaichage des paramètres à mesurer, ladite échelle étant, selon l'invention, caractérisée en ce que le disposition des cathodes est telle que leurs extrémités se situent sur au moins quatre segments d'une courbe en pente douce, les rayons de courbure desdits segments étant inférieurs d'au moins un ordre de grandeur à celui de la ligne qui joint les points extrêmes des segments, et en ce que, entre les cathodes extrêmes, disposées sur les segments voisins de la courbe en pente douce, est disposé un moyen de transfert de décharge en vue d'assurer l'amorçage de la pre- mière cathode placée sur le segment d'échelle suivant à partir de la cathode précédente. Il est raisonnable que le moyen de transfert de décharge se présente sous forme d'une cathode en forme de triangle dont les côtés latéraux sont disposés à proximité immédiate des traits adjacents des segments voisins de la courbe en pente douce. Il est utile que les extrémités des cathodes se situent sur les segments d'une courbe dont la convexité des courbures est orientée dans un même sens. L'échelle lumineuse à décharge dans un gaz, selon l'invention, a des qualités ergonomiques élevées et supprime totalement les erreurs de lecture Chaque trait se distingue du voisin par sa disposition sur le segment de la courbe en pente douce D'un segment à l'autre, les groupes de traits sont faciles à distinguer les uns des autres et se dénombrent aisément par suite de la courbure importante des segments L'opérateur perçoit la bande de-lecture comme une bande en arcs répétés Chaque trait d'un groupe se situe sur l'un des rayons divergents, l'inclinaison de tout rayon par rapport à la verticale ne dépassant pas un certain angle. La longueur de l'arc de cercle de chaque segment constitue 800 et ces arcs sont disposés le long de l'horizontale Une erreur de lecture minimale est obtenue du fait que l'incli- naison maximale par rapport à la verticale des rayons suivant lesquels sont disposés les traits ne dépasse pas 40 . L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références au dessin unique non limitatif annexé dans lequel: la figure 1 représente l'échelle lumineuse à décharge dans un gaz pour un dispositif de mesure (vue de face) selon l'invention; la figure 2 représente la coupe suivant II-II de la figure 1, selon l'invention; et la figure 3 illustre un mode de réalisation parti- culier du moyen de transfert de décharge (à échelle agrandie), selon l'invention. L'échelle lumineuse à décharge dans un gaz pour un appareil de mesure comporte une plaque avant 1 en verre (figures 1 et 2) sur la surface de laquelle est déposée une anode transparente 2, et une plaque de base 3 La plaque de base 3 porte au moins une rangée de cathodes 4 se présentant sous forme de plaquettes métalliques ou de couches de métallisation déposées sur une couche isolante (non représentée) fixée sur la plaque de base 3 + Les cathodes 4 constituent les traits ou marquej de graduation, les extrémités desdits traits étant disposées suivant une courbe La courbe se compose d'au moins quatre segments en pente douce 5, dont le nombre est déterminé par celui des traits de graduation Le nombre de trai 4 ts de graduation correspond à son tour à la classe de prec 1 S n du dispositif de mesure. Les rayons de courbure des segments 5 de la courbe en pente douce sont inférieurs d'au moins un ordre de grandeur à celui de la ligne 6 qui joint les points extrêmes des segments 5 Les traits sont disposés par groupes sur les différents segments 5 La forme de chaque segment 5 est proche de celle d'un arc de cercle et mesure de 300 à 800. Une telle longueur d'arc permet de distinguer nettement les uns des autres les segments voisins 5 et, en conséquences les groupes de traits voisins, ce qui assure une meilleure précision de lecture. Entre les traits des segments voisins 5 il y a un moyen de transfert de décharge 7 servant à amorcer la première cathode 4 du segment suivant de l'échelle, à partir de la cathode 4 précédente. Le moyen 7 se présentedans l'exemple considéré, sous forme d'une cathode en forme de triangle dont les côtés latéraux se situent à proximité immédiate des traits adjacents. Suivant une variante de réalisation, les cathodes extrêmes des groupes voisins sont munies de cornes 8 (figures 3) placées tout près l'une de l'autre pour former le moyen de transfert de décharge 7. La convexité des segments 5 de la courbe suivant laquelle sont disposées les extrémités des traits est orientée dans un même sens (figure 1). L'échelle comporte une cathode auxiliaire 9 destinée à amorcer la décharge sur la première cathode 4 de l'échelle, la plus proche de cette cathode 9, au moment initial de la lecture. Les cathodes 4 de l'échelle sont reliées électrique- ment entre elles de façon à former trois circuits distincts, reliés à une source d'alimentation (non représentée), de manière que les première, quatrième, septième, etc, cathodes constituent le premier circuit, que les deuxième, cinquième, huitième,etc, cathodes constituent le deuxième circuit, que les troisième, sixième, neuvième, etc, cathodes constituent le troisième circuit. L'échelle comporte des traits mis en relief dont la fonction est, en l'occurrence, rempliepar des cathodes du moyen de transfert de décharge 7 Le chiffrage de l'échelle est facultatif; parfois, pour faciliter la lecture, les chiffres sont portés sur la plaque avant 1 à côté des traits mis en relief. Le numéro d'ordre de chaque trait dépend de son groupe géométrique et desa position dans le groupe L'angle entreld'une part, le rayon suivant lequel est disposé l'un quelconque des traits, et d'autre part, la verticale, ne dépasse pas 400, ce qui assure une haute précision de la lecture. Le fonctionnement de l'échelle lumineuse à décharge dans un gaz selon l'invention s'effectue de la façon suivante. La lecture des indications fournies par l'appareil de mesure s'opère en régime de travail de l'échelle et commence par la mise sous tension de l'anode 2 (figure 1) et l'amorçage de la cathode auxiliaire 9 Ensuite est mise en circuit la première cathode 4, o une décharge apparait grâce à la liaison avec la région de décharge de la cathode auxiliaire 9 La décharge allumée sur la première cathode 4 est maintenue pendant un temps suffisant pour assurer la rapidité de fonctionnement requise de l'échelle et l'établis- sement du régime normal de la décharge, ensuite le circuit de la première cathode 4 est coupé et, simultanément, le circuit de la deuxième cathode 4 est mis sous tension La décharge se produit uniquement sur la deuxième cathode 4, ce qui est dû à sa proximité de la région de décharge de la première cathode 4. Après l'extinction de la deuxième cathode, l'amorçage de la troisième cathode 4 s'effectue de façon analogue et le processus se répète jusqu'à l'amorçage de la décharge sur la cathode 4 dont le numéro d'ordre est défini par la valeur de la-grandeur à mesurer; Le nombre de traits allumés correspond à la valeur à afficher, ces traits étant perçus par l'opérateur comme une bande ondulée de lumière continue. La présentation des traits de graduation mis en relief sous forme de figures dont le contour se rapproche d'un triangle permet de mieux délimiter les groupes et de dégager un trait chiffré, l'orientation des côtés desdits traits suivant les traits des groupes contigus assurant au mieux le transfert de la décharge entre les groupes de traits. Ainsi conçue, l'échelle selon l'invention assure des conditions optimales de lecture non seulement en cas o les traits se situent sur des parties de courbes dont les centres de courbure sont situés d'un même côté de la courbe, mais aussi lorsqu'une partie des traits se situent sur les parties d'une courbe périodique dont les centres de courbure sont disposés de part et d'autre de celle-ci. Les essais comparatifs de lecture de l'échelle selon l'invention et de celle de l'indicateur connu ont permis de constater qu'à la lecture de 700 indications régulièrement réparties le long de l'échelle, l'erreur relative de lecture constitue, pour l'échelle de l'indicateur connue,0,54 %, et pour l'échelle selon l'invention, 0,06 %. R E V END I C A T I O N S 1 Echelle lumineuse à décharge dans un gaz pour un appareil de mesure, du type comportant, assemblées entre elles d'une manière étanche, une plaque avant ( 1) avec une anode transparetne ( 2), et une plaque de base ( 3) pourvue d'au moins une rangée de cathodes ( 4) servant de marques de graduation entre lesquelles la décharge est trani: c de la première cathode successivement aux autres cathodes lors de l'affichage des paramètres à mesurer, caractérisée en ce que les cathodes ( 4) sont disposées de façon que leurs extrémités soient situées sur au moins quatre segments ( 5) d'une courbe à courbures douces dont les rayons de courbure sont inférieurs au moins d'un ordre de grandeur au rayon de courbure de la ligne ( 6) qui joint les points extrêmes deadits segments, et en ce que, entre les cathodes extrêmes des segments ( 5) mutuellement voisins de ladite courbe,est prévu un moyen ( 7) de transfert de décharge assurant l'amor- çage de la cathode ( 4) venant en premier sur le segment suivant de l'échelle, à partir de la cathode ( 4) précédente. 2 Echelle lumineuse à décharge dans un gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de transfert de décharge ( 7) se présente comme une cathode en forme de triangle dont les côtés latéraux se situent à proximité immédiate des cathodes adjacentes disposées sur les segments voisins ( 5) de ladite courbe à courbures douces, 3 Echelle lumineuse à décharge dans un gaz selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les extrémités des cathodes ( 4) se situent sur les segments ( 5) d'une courbe dont la convexité des courbures successives est orientée dans un même sens.