Brevet FR2522155A1 — publié le 19830826

La présente invention concerne un dispositif permettant de mesurer les valeurs crêtes d'un phénomène non périodique à récurrence fai- ble et constitue un perfectionnement au dispositif selon la demande de brevet principal n O 79 25 598 du 15 10 79. On a décrit dans celui-ci une réalisation appliquée plus par- ticulièrement à l'indication de l'état de décharge d'une batterie de trac tion au plomb On sait que la mesure de la force électromotrice, fonction linéaire de la densité de l'électrolyte, est représentative de cet état. Dans le chariot de manutention, la force électromotrice de la batterie décroit en 7 à 8 heures de façon à peu près linéaire de 2,15 volts à pleine charge jusqu'à 1,95 volts par élément, correspondant à une diminution de 80 % de la capacité nominale de cette batterie En aucun cas, celle -ci ne doit être déchargée au delà, sous peine d'usure prématurée. D'o la nécessité d'une mesure précise, stable et fiable. En pratique, la mesure directe par un voltmètre est exclue, car si théoriquement la décroissance de la tension intégrée dans le temps est linéaire, pratiquement elle varie de façon discontinue par paliers successifs Ceux-ci sont séparés par des intervalles de temps de durée aléatoire, au cours desquels la tension peut descen- dre très en dessous de la tension mini admissible Cependant, la durée de chacun desdits intervalles est faible par rapport à la durée totale de décharge Il s'avère donc nécessaire d'intégrer les valeurs crê- tes de la tension, tout en cherchant à obtenir une décroissan- ce de celle-ci par rapport au temps selon une pente déterminée correspon- dant à l'usage qui est fait de la batterie au cours de sa décharge. Dans le brevet principal, on décrit le cas d'un chariot de manutention utilisant une batterie dont la décroissance de la force électromotrice en fonction du temps est en moyenne de quelques micro volts/ seconde. Afin d'obtenir une réalisation de faible coût, on a éliminé tous les systèmes faisant appel aux techniques numériques, et autres réa- lisations analogiques sophistiquées, et selon l'invention, il a été préféré une mesure analogique utilisant un condensateur de mémorisation des crêtes de tension dont la décharge est ramenée à une valeur aussi faible que pos- sible grâce à l'utilisation d'amplificateurs opérationnels à forte impé- dance d'entrée et à faible courant de polarisation Dans les intervalles o le système de levage est utilisé, la force électromotrice tombe à une valeur très faible, comme il a été dit plus haut Le condensateur de mé- moire se décharge alors d'une quantité faible, mais supérieure 5 celle nor- malement admissible pour suivre la pente préalablement fixée de décharge 2522 1 55 ue la batterie sur 7 ou 8 heures Cette décharge de l'ordre d'une centaine de microvolts/seconde est inévitable dans le cadre d'une réalisation bon marché et amène une erreur sur la lecture de l'ordre de 2 % environ. A la fin de cette période, le condensateur est rechargé lors de la remontée de la force électromotrice et l'erreur pratiquement annulée. Le cycle recommence ainsi jusqu'à décharge complète laquelle a pour effet d'actionner un dispositif d'alerte quelconque ou de bloquer éventuellement le système de levage Cette forme de réalisation convient donc parfaitement dans le cadre d'une utilizsetion habituelle du chariot de manutention. Cependant, on peut souhaiter se servir d'un tel dispositif dans le cas o la pente réelle de décharge moyenne de la batterie par rapport au temps est plus faible ou plus forte, ce qui amène à controler la décroi- ssance de la tension en sortie soit en l'augmentant soit en la diminuant. C'est le dispositif permettant cette amélioration qui fait l'objet de la présente demande d'addition. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limita- tif et dans lesquels: la figure 1 est le diagramme représentatif du phénomène à mesurer. la figure 2 est un schéma du circuit électronique selon l'invention. Dans le diagramme de la figure 1, on fait apparaître une cer- taine pente de décroissance ( droite dl) qui est la pente de décharge normale d'une batterie de manutention durant 7 à 8 heures (A Usl faible) Comme il été dit plus haut, on utilise pour mémoriser les crêtes supérieures de la tension batterie, un condensateur 14 (fig 2) lequel se décharge au cours des creux de tension, selon une branche d'exponentielle d 2 de pente P Celui-ci est au temps zéro, chargé à Us mfx et se décharge ensuite suivant la formule:Log Usmax s o CR est la constante de UsmaxK s 1 = CR temps et dt l'intervalle de temps nécessaire pour atteindre une tension égale à Us max 8 Usl en l'absence de crête de tension batterie 4 Usl correspond à une étendue de mesure pleine échelle sur l'indicateur de sortie Si on augmente a Usl de façon telle que i Us 2 = kf Usl, L est augmenté d'un facteur k'dt C k',CR à CR constant. L'indicateur de sortie étant alors en butée, on le régle pour se retrouver dans les conditions précédentes. Ainsi, l'aiguille de l'indicateur mettra un temps plus long que dans le premier cas pour atteindre le bas de l'échelle. 3 2522155 C'est comme si la constante de temps du circuit avait été augmentée d'un même facteur k' Ce fait est l'une des caractéristiques principales de l'invention. Dans le demèande de brevet principal, on exploite directement 6 Us aux bornes de la batterie, qui est, comme on l'a vu plus haut de 0,2 v/ élément Selon l'invention, on va donc augmenter ou diminuer cette varia- tiona Us, tout en conservant la méme constante de temps CR, qu'il est ma- tériellement difficile d'augmenter sans complication onéreuse. Le schéma de réalisation est indiqué à titre d'exemple en fig 2 La tension batterie à mesurer est appliquée aux bornes d'un ensem- ble de 2 résistances 1 et 2, Ri étant réglable de façon à ramener la tension en A aux environs de la tension zéner 19. Cette tension est comparée dans l'amplificateur 8 à une autre tension fixe prélevée sur le curseur du potentiomntre 4 en série avec la résistance 5, le tout aux bornes de la diode zéner 19 alimentée par la résistance 3. Le gain de la comparaison effectuée par l'amplificateur 8 entre VA et VB est réglé par la résistance 7, montée en contre réaction sur cet ampli U est prélevé aux bornes de la diode Zéner 10 L'ensemble R 9 et Z 10 assure la limitation de U à la valeur Vz 10, dans le cas o la tension VA attein- drait une valeur prohibitive, notamment lorsque la batterie est en cours de recharge. La partie du schéma, comportant les amplificateurs 11 et 18 est identique à celle du brevet principal L'amplificateur il compare la tensionde sortie Us à U La sortie de celui-ci est raccordée à une diode 12, à faible fuite, et une résistance 13 à travers lesquels passe le cou- rant de recharge du condensateur de mémorisation 14, lorsque la tension U est supérieure à Us (paliers supérieurs) Lorsque U rieurs) le condensateur 14 se décharge La tension V, mémorisée, est appli- quée à l'entrée positive de l'amplificateur 18, monté en gain de 1 Les résistances 15, 16 et 17 procurent une augmentation de l'impédance d'entrée. On a ainsi: Us ' V et V l' U max. La variation de tension à la sortie de l'amplificateur 18, e Us, en fonction du temps dépend de 2 facteurs: l'un est non réglable; c'est la décharge du condensateur 14 dans l'étage d'entrée de l'amplificateur 18. l'autre est réglable; c'est l'amplitude de la variation de la tension batterie au cours du temps (a U) En se reportant à la figure 1, on voit que la pente théorique moyenne de C Us 1 décharge d'une batterie au plomb (anglec) est égale az s, dans le cas de son utilisation normale dans un chariot de manutention. 4 2522155 e U =U max U min C 0,2 v/élément. L'amplification de A Uet donc de A Us en sortie équivaut à augmenter arti- ficiellement la pente théorique de décharge de cette batterie (angle ce) et inversement Il devient ainsi possible d'adapter cette pente à la pente de décharge P du condensateur 14 En d'autres termes, durant le temps o la tension batterie au cours d'une décharge intensive atteint un palier infé- rieur, U " Us, la pente de décroissance de V peut être identique à la pente théorique souhaitée, ce qui minimise évidemment les erreurs (A re- marquer que par effet de réciprocité, on peut dire aussi que c'est la cons- tante de temps de décharge de C 14 qui a été augmentée) La variation de Us en sortie (A Us) est exploitée par un appareil de mesure 20 Le régla- ge de l'étendue de mesure est effectué par un réglage de la résistance 21. Ce mode d'indication est donné à titre d'exemple non limitatif On peut également utiliser des diodes électroluminescentes (LEDS) ou des lampes, ou encore un afficheur à cristaux liquides, ou électroluminescent, de fa- çon à réaliser un affichage comportant des repères successifs équidistants et disposés de façon rectiligne ou circulaire sans rien changer au carac- tère de l'invention (Fig 3) 2 5 2 2 1 5 5 R E V E N D I C A T IO N S 1 Dispositif de mesure des valeurs crêtes d'un phénomène non périodique à récurrence faible, dans lequel une variable décroît de façon discontinue, en fonction du temps, par paliers successifs séparés par des intervalles de durée aléatoire, au cours desquels ladite variable dé- croît de façon non significative, la durée de ch-cun des intervalles étant faible par rapport à la durée totale de la décroissance, Caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur de ten- sion dont le facteur d'amplification est réglable recevant sur son entrée positive la tension représentative de la tension à mesurer, et sur son en- trée négative une tension stabilisée réglable, le résultat de la comparai- son étant appliqué à l'entrée positive d'un deuxième comparateur de tension lequel reçoit sur son entrée négative la tension issue d'un circuit adap- tateur d'impédance, présentant une haute impédance d'entrée et une faible impédance de sortie sur l'entrée duquel est branchée un circuit de charge et décharge comportant une diode à faible courant inverse et une résistance de charge, en série avec la sortie du comparateur de tension, suivis d'un circuit de décharge formé d'un condensateur et d'une résistance branchée entre la borne haute du condensateur et un pont diviseur formé de deux résistances connectées en série sur la sortie de l'amplificateur monté en gain de un, réalisant l'adaptation d'impédance. 2 Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé en ce que le phénomène à mesurer est la force électromotrice d'une batterie d'accumulateur au plomb. 3 Dispositif selon la revendication 1 et 2, Caractérisé en ce que le montage comporte entre la sortie du premier comparateur et l'entrée positive du second un circuit limiteur de tension constitué d'une résistance et d'une diode zéner. 4 Dispositif selon la revendication 3-, Caractérisé par le fait qu'il comporte en sortie un indi- cateur constitué par un voltmètre, comportant un moyen d'ajustement de la course de l'aiguille. Dispositif selon la revendication 4, Caraîctérisé en ce que l'indicateur de sortie peut être réalisé par des barres ou des points distinctifs superposés, disposés ho- ri Lontalement ou verticalement, l'amplitude de la variable étant matériili- sée soit par 1- position d'un repère sur l'échelle, soit par un nombre de repères.