Brevet FR2518742A1 — publié le 19830624

La présente invention se rapporte à une ba- lance fonctionnant selon le principe de la compensation ou de l'équilibrage électromagnétique des forces, et comportant au moins une bobine qui se trouve dans l'entre- fer d'un dispositif 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 est fonction de la charge de ladite balance; une résistance de me- sure qui est parcourue par le même courant continu d'équi- librage, et aux deux extrémités de laquelle un signal dépendant de la charge placée sur ladite balance peut être capté et transmis à un convertisseur analogique-numérique; une résistance chauffante qui est branchée en série avec ladite bobine et ladite résistance de mesure; et un générateur de tension alternativedont l'amplitude est réglée par un circuit de réglage et qui fait traverser ladite bobine, ladite résistance de mesure et ladite résistance chauffante par un courant alternatif en plus du courant continu d'équilibrage. Une balance de ce type a été décrite dans le document DE-A-3 002 462 déposé par la Demanderesse. Le courant alternatif supplémentaire a pour fonction de provoquer dans la bobine et dans la résis- tance de mesure une surtempérature indépendante de la charge 'n vue de régler l'amplitude du générateur de tension alternative, le document Drécité DE-3 002 462 prévoit ou bien une sonde thermométrique (par exemple sous la forme d'une résistance à coefficient de tempéra- ture négatif, qui détermine la température de la résis- tance chauffante), ou bien un détecteur de rayonnement qui détermine la brillance de la résistance chauffante réalisée sous la forme d'un fil à incandescence Ce document mentionne en outre la possibilité d'une commande numérique par l'intermédiaire d'un microprocesseur Toutes ces formes de réalisation sont susceptibles d'amélioration, car elles sont relativement plus onéreuses et compliquées et nécessitent des composants onéreux. L'invention a donc pour objet de proposer un circuit associé à la balance précitée et dans lequel il est suffisant de prévoir des composants simples et peu onéreux. Selon les caractéristiques essentielles de l'invention, la résistance chauffante présente une va- leur fortement dépendante de la températureet le cir- cuit de réglage règle-l'amplitude du courant alternatif supplémentaire, de telle façon que la valeur de ladite résistance chauffante reste la plus constante possible. La valeur de la résistance chauffante, for- tement dépendante de la température, est par conséquent directement utilisée comme grandeur d'entrée du circuit de réglage Cette valeur de la résistance chauffante est, par exemple, déterminée dans un circuit en pont, l'alimentation en tension de ce pont étant alors assurée soit par le courant continu d'équilkbrage, soit par le courant alternatif supplémentaire. La résistance chauffante fortement dépendante de la température se présente commodément sous la forme du fil à incandescence d'une lampe à incandescence Dans ce cas la surtempérature est très élevéece qui fait que d'éventuelles petites variations de la température- ambiante n'exercent pratiquement aucune influence Toute- fois, il est également possible d'utiliser en guise de- résistance chauffante une résistance à coefficient de température positif ou à coefficient de température né- gatif. En outre, il est judicieux de raccorder capa- citivement la sortie du générateur de tension alternative à la prise centrale de branchement de la bobine, car l'inductance des deux moitiés de cette bobine s'accroit alors pour correspondre au courant alternatif supplémen- taire. Avantageusement, la mesure de la valeur de la résistance chauffante a lieu dans un circuit en pont, 2518 ? 42 qui peut être réalisé d'une manière particulièrement simple lorsque ladite résistance chauffante est branchée entre la bobine et la sortie de l'amplificateur de ré- glage. L'invention va à présent être décrite plus détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 représente une première forme de réalisation de la balance électrique; et la figure 2 illustre une seconde forme de réalisation de cette balance. La balance électrique de la figure 1 comporte un réceptacle 3 de charges monté mobile, qui supporte un plateau 7 de charge et est relié à une partie fixe 1 de ladite balance par l'intermédiaire de deux bras articulés 5 et 6 formant un agencement de guidage paral- lèle Des lames de ressort 5 a, 5 b et 6 a, 6 b montées aux extrémités des bras articulés respectifs 5 et 6 servent d'articulations Le réceptable de charges 3 supporte sur un bras 4 en porte-à-faux une bobine 9 qui est en relation d'échange avec le champ d'un dispositif station- naire 2 à aimant permanent Un détecteur Il de position détecte la position du réceptacle 3 et, par l'inter- médiaire d'un amplificateur de réglage 12, il délivre le courant nécessaire à la compensation de contrainte. Ce courant continu de compensation ou d'équilibrage est introduit dans la bobine 9 en passant par des conducteurs mobiles d'alimentation 10 b et 10 c, et il parcourt égale- ment une résistance chauffante 20 et une résistance de mesure 13 Une tension de mesurage proportionnelle au courant est captée sur la résistance de mesure 13, elle est convertie numériquement dans un convertisseur analo- gique-numérique 14 (A/D), elle est traitée dans un circuit ou unité numérique de calcul 15 et elle est affichée dans un appareil d'affichage numérique 16. Il est en outre prévu un générateur 17 de tension alternative qui est raccordé à une prise centrale 1 ia de branchement de la bobine 9 par l'intermédiaire d'un condensateur 19 Le courant alternatif supplémen- taire ainsi introduit se subdivise alors en deux courants partiels égaux dont l'un s'écoule par l'une des moitiés de la bobine et par la résistance 13 de mesure, cepen- dant que l'autre courant partiel emprunte l'autre moitié de la bobine et la résistance chauffante 20 pour gagner la sortie de faible résistance de l'amplificateur 12 de réglage Lorsque les valeurs des résistances 20 et 13 sont égales, ces deux courants alternatifs partiels sont égaux et,conjugués au courant continu d'équilibrage- qui est aussi égal pour les deux résistances, ils provoquent des contraintes thermiques égales de ces deux résistances Cela est expliqué plus en détail dans- le document précité DE-3 002 462. L'amplitude du générateur 17 de tension alter- native peut être réglée par une tension continue à une entrée 17 a Cette tension continue est délivrée par un circuit de réglage 18 Ce-dernier consiste en un ampli- ficateur 21 à intégration, qui modifie sa tension de sortie d'une manière connue, jusqu'à ce que la tension différentielle entre ses deux entrées soit nulle La tension appliquée à la première entrée de cet amplifica- teur 21 est prélevée de la sortie de l'amplificateur de réglage 12 à partir d'un diviseur de tension 22 du type 1:1 et elle représente par conséquent 50 % de la tension de sortie dudit amplificateur de réglage 12. La seconde entrée de l'amplificateur 21 est raccordée à la prise centrale 1 Oa de branchement de la bobine 9 par l'intermédiaire d'un circuit 23 de type RC (résis- tance-capacité) qui supprime la part de tension alterna- tive Du fait de l'équilibre des deux moitiés de la bo- bine et de l'égalité des-valeurs de la résistance de mesure 13 et de la résistance chauffante 20 -au point efficace de consigne, 50 % de la tension de sortie de l'amplificateur de réglage 12 sont par conséquent aussi appliqués, à l'état équilibré, à la seconde entrée de l'amplificateur 21 L'amplitude du générateur 17 de ten- sion alternative n'est donc pas modifiée dans ce cas. Comme il résulte de ce qui vient d'être dit, la résistance chauffante 20 se trouve dans un circuit en pont dont l'une des branches du pont est formée par la résistance chauffante 20, par les deux moitiés de la bobine 9 et par la résistance de mesure 13, et dont l'autre branche du pont est constituée par le diviseur de tension 22 La tension d'alimentation de ce pont est délivrée par l'amplificateur de réglage 12, cependant que l'amplificateur 21 forme la diagonale de pontage et, lorsqu'il se produit un déréglage du pont, réajuste l'amplitude du générateur 17 de tension alter- native de telle manière que la température de consigne et donc la valeur de consigne de la résistance chauffante soient de nouveau atteintes. Lorsque, par exemple, une charge plus forte est brusquement imposée à la balance dans une me- sure telle que l'amplificateur de réglage 12 délivre un plus grand courant continu d'équilibrage, la dissipa- tion de puissance augmente dans la résistance chauffante et elle accroît la valeur de cette dernière (sur la figure 1, lors de la polarisation de l'amplificateur 21, il a été prévu une résistance chauffante 20 à coef- ficient de température positif) L'équilibre du pont s'en trouve ainsi perturbé, et-le diviseur de tension 22 délivre une plus grande tension que le diviseur de tension comprenant la résistance chauffante 20, la bo- bine 9 et la résistance de mesure 13 Il en résulte une baisse de la tension de sortie de l'amplificateur 21 à intégration (donc aussi de l'amplitude du générateur 17 de tension alternative), jusqu'à ce que la dissipation de puissance dans la résistance chauffante 20, donc la valeur de cette résistance, atteignent de nouveau leurs valeurs initiales. La figure 2 représente une autre forme de réalisation de la balance électrique Les organes iden- tiques à ceux de la figure 1 ont été affectés des mêmes références numériques La valeur de la résistance chauf- fante 20 est alors déterminée dans un circuit de pontage à tension alternative Le-générateur 17 de tension alter- native délivre la tension d'alimentation du pont L'une des branche du pont est formée par l'une des moitiées de la bobine 9 entre des prises de raccordement 10 a et b et la résistance chauffante 20 (il est est prévu encore une sortie à faible valeur résistive de l'ampli- ficateur de réglage 12)-, l'autre branche du pont étant constituée par l'autre moitié de ladite bobine 9 entre des prises de raccordement 1 ia et 10 c et la résistance de mesure 13 La tension de la diagonale du pont est découplée capacitivement par l'intermédiaire dé-deux condensateurs 24 et 25, elle est redressée par deux re- dresseurs 26 et 27, elle est' filtrée par deux circuits 28 et 29 de type RC et elle est transmise sous la forme d'une valeur différentielle à l'amplificateur 21 à intégration - Au point efficace de consigne de la résistance chauffante, les rapports des diviseurs de tension des deux branches du pont sont égaux, ce qui fait que les tensions alternatives découplées capacitivement aux condensateurs 24 et 25 sont égales et donnent, après. le redressement et le filtrage, une tension différentielle égale à zéro pour l'amplificateur 21 Dans le circuit selon la figure 1, un écart de-la valeur de la résistance chauffante 20 par rapport à la valeur de consigne est rectifié par une modification de l'amplitude du généra- teur 17 de tension alternative. Le circuit de la figure 2 comportant le pont à tension alternative présente, par rapport au circuit de la figure 1 comportant le pont à tension continue, l'avantage que tous les organes de commutation sont cou- plés capacitivement et ne peuvent pas ainsi fausser le courant continu d'équilibrage En revanche, dans le cir- cuit selon la figure 1, la résistance à l'entrée de l'am- plificateur 21 forme une dérivation pour une partie de la bobine 9 et pour la résistance de mesure 13 Cette tension d'entrée doit par conséquent être forte pour empêcher un affaiblissement de la précision de la balance. En outre, le circuit selon la figure 2 présente l'avan- tage que, lorsque l'amplitude du générateur 17 de tension alternative est grande, il se produit aussi une grande sensibilité de mesurage du pont résistif de mesure, si bien que de grandes amplitudes peuvent être réglées d'une manière particulièrement précise A l'inverse, le pont. résistif de mesure selon la figure 1 possède sa sensibi- lité maximale en présence de grands courants continus d'équilibrage, donc en présence d'une plus faible ampli- tude de la tension alternative La sensibilité diminue lorsque le courant continu d'équilibrage s'affaiblit et c'est pourquoi, dans ce circuit, ledit courant continu d'équilibrage ne doit pas baisser en deçà d'une certaine- valeur et ne doit pas non plus changer de signe Il est possible de réduire le nombre'relativement plus éle- vé des composants du circuit de la figure 2 lorsque les tensions alternatives captées par l'intermédiaire des condensateurs 24 et 25 sont directement appliquées aux entrées d'un amplificateur différentiel et que la tension alternative de sortie, en fonction de son signe, provoque un couplage conjugué ou inversé de tension al- ternative dans le générateur 17. Dans les deux circuits, la résistance chauf- fante 20 est commodément formée par le fil incandescent d'une ampoule incandescente A son état de légère incan- descence au rouge, ce fil incandescent présente un grand coefficient positif de température, d'o il résulte une grande sensibilité de mesurage Du fait de la grande surtempérature, des variations de la température ambiante n'exercent une influence que dans de très faibles propor- tions Toutefois, il est aussi possible d'utiliser-d'autres résistances à coefficient de température positif ou à coefficient de température négatif en guide de résis- tance chauffante Naturellement, lorsqu'on utilise une résistance à coefficient-de température négatif, la pola- risation de l'amplificateur 21 sur les figures I et 2 doit être choisie inversée afin de contrebalancer le signe opposé du coefficient de température. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la balance électrique décrite et représentée, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Balance fonctionnant'selon le principe de la compensation ou de l'équilibrage électromagnétique des forces, comprenant au moins une bobine qui se trouve dans l'entrefer d'un dispositif stationnaire à aimant permanent et qui reçoit, par l'intermédiaire d'un détec- teur de-position et d'un amplificateur de réglage, un courant continu de compensation ou d'équilibrage dépen- dant de la charge placée sur ladite balance peut être de mesure qui est parcourue par le même courant continu d'équilibrage et aux deux extrémités de laquelle un-signal dépendant de la charge placée sur-ladite balance peut être capté et transmis à un convertisseur analogique- numérique; une résistance chauffante qui est branchée en série avec ladite bobine et avec ladite résistance de mesure; ainsi qu'un générateur de tension alternative, dont l'amplitude peut être réglée par un circuit de réglage et qui fait passer, par ladite bobine, par ladite résistance de me- sure et par ladite résistance chauffante, un courant alternatif en plus du courant continu d'équilibrage, balance caractérisée par le fait que ladite résistance chauffante ( 20) présente une valeur fortement dépendante de la température;et par le fait que ledit circuit de réglage ( 18) règle l'amplitude du courant alternatif supplémentaire de telle sorte que la valeur de ladite résistance chauffante ( 20) reste la plus constante pos- sible. 2 Balance selon la -revendication 1, caractérisée par le fait que la résistance chauffante ( 20) est consti- tuée par le fil incandescent d'une ampoule à incandescence. 3 Balance selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la résistance chauffante ( 20) consiste en une résistance à coefficient de température positif. 4 Balance selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la résistance chauffante ( 20) consiste en une résistance à coefficient de température négatif. Balance selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée par le fait que la sortie du générateur ( 17) de tension alternative est raccordée capacitivement à une prise centrale de raccordement ( 10 a) de la bobine ( 9). 6 Balance selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisée par le fait que la résistance chauffante ( 20) est branchée entre la bobine ( 9) et la sortie de l'amplificateur de réglage ( 12).