Brevet FR2533312A1 — publié le 19840323

La présente invention se rapporte i un(e al ne( électronique de haute résolution, comportant un détecteur de valeurs mesurées, un microprocesseur assurant le trai- tement numérique de signaux, ainsi qu'un affichage numéri- que. Les balances connues de ce type doivent être ajustées horizontalement, après chaque modification de leur lieu d'emplacement, par l'observation d'un niveau à bulle d'air incorporé En général, cet ajustement est assuré par une variation de la hauteur d'au moins deux pieds Cet ajus- -tement horizontal doit avoir lieu de manière assez précise car, par exemple, un défaut de positionnement de 0,5 degré - d'angle provoque déjà une erreur de 40 d lorsqu'une balance d'une résolution de 106 d subit une charge maximale Cepen- dant, cette manière de procéder est assez compliquée et elle est par conséquence fastidieuse lorsque le lieu d'implan- tation varie souvent De plus, avec une charge maximale augmentant à partir de quelques kilogrammes, il en résulte très souvent une modification du lieu d'implantation de balances-dès que la charge y est déposée, cette modification étant due à la souplesse de la surface de l'appui Cet écart de l'alignement horizontal, dépendant de la charge, échappe très souvent à l'attention de l'opérateur et-entraine ainsi des erreurs de mesure. L'invention a donc pour objet de perfectionner une balance du type précité, de telle manière que des écarts à partir de la position normale horizontale prévue n'exercent aucune influence sur le résultat de la mesure. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait qu'un mesureurélectrique d'inclinaison, incorporé dans la balance, compense les erreurs de cette balance dépen- dant de l'inclinaison. Selon d'autres formes de réalisation avantageuses de l'invention le mesureur électrique d'inclinaison peut ren- fermer une masse suspendue mobile; ce mesureur électrique d'inclinaison peut com- porter un récipient qui est empli partiellement de liquide en formant une bulle de gaz; il peut être prévu des moyens auxiliaires op- tiques pour détecter la position de cette bulle de gaz; le mesureur électrique d'inclinaison peut com- porter une sphère dont la position stable d'équilibre sur une surface concave varie en fonction de l'inclinaison; le signal de sortie du mesureur électrique d'inclinaison peut influencer la sensibilité et le point zéro de la balance; et ce signal de sortie du mesureur électrique d'inclinaison peut être numérisé et être appliqué au mi- croprocesseur en vue de la correction numérique des er- reurs de la balance dépendant de l'inclinaison. L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins schématiques annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 illustre en coupe les parties es- sentielles d'une balance électronique munie d'un mesureur d'inclinaison la figure 2 représente une autre forme de réali- sation d'un mesureur d'inclinaison; et la figure 3 montre une autre variante de réalisa- tion d'un tel mesureur d'inclinaison. La balance électronique de la figure 1 consiste en une partie de support 1 assujettie au boîtier, et à la- quelle un récepteur de charge 2 est assujetti mobile dans le sens vertical par l'intermédiaire de deux bras articulés 4 et 5 présentant des zones d'articulation 6 Dans sa partie supérieure, le récepteur de charge supporte un plateau de charge 3 destiné à recevoir la matière à peser et, par l'in- termédiaire d'un élément d'accouplement 9 comportant des zones amincies 12 et 13, il transmet au bras le plus court d'un levier démultiplicateur 7 la force correspondant à la masse de la matière à peser Le levier démultiplica- teur 7 est monté sur la partie de support 1 par une arti- culation élastique 8 à croisillon La force de compensation, appliquée au bras le plus long du levier démultiplicateur 7, est engendrée par une bobine 11 parcourue par du courant, 1 2533312 dans l'entrefer d'un système 10 à aimant permanent L'in- tensité du courant de compensation est régulée, de manière connue-par un détecteur de positions '16 et un amplifica- teur de réglage 14, de telle manière qu'il règne un équi- libre entre le poids de la matière à peser et la force électromagnétique de compensation Le courant de compensa- tion provoque dans une résistance de mesure 15 une tension de mesurage qui est appliquée à un convertisseur analogique- numérique 17 Le résultat numérisé est saisi par un micropro- cesseur 18 et il est affiché sous une forme numérique dans une unité d'affichage 19 ' Un mesureur électrique d'inclinaison 20 est en outre incorporé dans la balance Il consiste en un réci- pient transparent 21 qui est empli partiellement d'un li- quide 22, si bien qu'il se forme une bulle de gaz 23 dans la région la plus haute du récipient Du fait de la cour- bure de la surface supérieure de délimitation du récipient 21, là position de cette bulle de gaz 23 est fonction de la position inclinée de la balance; sur la figure 1, cette courbure est illustrée avec une forte exagération dans un but de clarté Une diode électroluminescente 24, occupant une position centrale au-dessous du récipient 21, projette son rayonnement d'émission perpendiculairement vers le haut en traversant la paroi inférieure du récipient, le liquide 22, la bulle de gaz 23 et la paroi supérieure 23 dudit ré- cipient A cet endroit, le rayonnement non absorbé est en- registré-par un récepteur photosensible 25 (par exemple une photodiode) à symétrie de rotation, qui occupe égale- ment une position centrale Le liquide 22 est sélectionné ou coloré de telle façon qu'il absorbe partiellement le rayonnement de, la diode électroluminescente, ce qui fait que la quantité de rayonnement parvenant au récepteur pho- tosensible 25 dépend fortement de la densité du liquide traversé par le rayonnement, et donc de la position de la bulle de gaz 23 La diode électroluminescente 24 est alimentée en courant-continu par une unité 28 d'alimenta- tion électrique Le signal de sortie du récepteur photo- sensible 25 est amplifié dans un amplificateur 26 e L nlis sous forme numérique dans un convertisseur analogique- numérique 27 Ensuite, à partir de ce signal et de la courbe caractéristique connue du mesureur d'inclinaison, le micro- processeur 18 peut calculer la position d'inclinaison de la balance, et corriger en conséquence la valeur mesurée du système de pesée qui est délivrée par le convertisseur analogique-numérique 17. Dans ce cas, on présuppose que le mesureur d'in- clinaison 20 est ajusté, par rapport au boîtier (partie de support 1) du système de pesée, de manière que la direc- tion de mesurage de ce système de pesée coïncide avec la perpendiculaire lorsque la bulle de gaz 23 est située au centre Dans ce cas, un écart du résultat de la mesure du système de pesée dépend seulemenitde la grandeur de la posi- tion d'inclinaison, mais pas de la direction de cette der- nière Il en va de même pour le signal du récepteur photo- sensible 25, qui ne dépend pas de la direction de l'excur- sion de la bulle de gaz 23. La figure 2 illustre une autre forme de réalisa- tion d'un mesureur électrique d'inclinaison 34 Dans ce cas, une masse se présentant sous la forme d'une sphère est mobile en suspension sur une mince tige 33 de section carrée En cas d'inclinaison de la position, cette tige 33 est sollicitée à la flexion et, par l'intermédiaire de jauges extensométriques 31-dans l'une des directions et 32 dans la direction perpendiculaire, cette flexion est respectivement convertie en un signal électrique d'une ma- nière connue et par conséquent pas représentée Tout comme dans l'exemple de la figure 1, ces deux signaux sont ampli- fiés, numérisés et appliqués au microprocesseur 18 Dans ce microprocesseur, il est ensuite possible de calculer, sur la base de ces deux signaux, aussi bien l'amplitude que la direction de la position oblique Cela est par exem- ple avantageux lorsqu'il convient de compenser non seulement la sensibilité de la balance, mais également son point zéro. Du fait de la conception asymétrique du système de guidage parallèle 2, 4 et 5 et du levier démultiplicateur 7 de la balance de la figure 1, une position oblique parallèle ou perpendiculaire à l'axe de rotation de ce levier démulti- plicateur 7 et des bras articulés 4 et 5 se répercute plus ou moins fortement sur' le point zéro Ainsi, à l'aide du mesureur d'inclinaison 34 selon la figure 2, il est pos- sible de corriger aussi bien le poin L zéro que Ja sensi - bilitd de la balance, même lorsqu'ils accusont des dlé'n- dances directionnelles différentes. Une autre variante de réalisation d'un mesureur électrique d'inclinaison 48 est illustrée sur la figure 3 Une sphère 40 recherche sa position stable (c'est-à- dire sa position la plus basse) sur une surface concave 41 La courbure de cette surface est de nouveau reprdsentée de manière exagérée sur la figure dans un but de clarté. Un couvercle supérieur 43 empêche la sphère de tomber lors du transport La position de cette sphère est explorée capa- citivement: une électrode 44 forme, conjuguée à une élec- trode 42 de grande superfie sur la surface concave 41, ainsi qu'à la sphère 40, un condensateur dont la capacité est fonction de l'inclinaison Une électrode annulaire 45 et une électrode annulaire complémentaire 46 forment une capa- cité constante de référence Le rapport entre ces deux ca- pacités est mesuré dans un montage en pont de tension alter- native Cela permet de compenser des effets thermiques et, par exemple, la dépendance des constantes diélectriques de l'air en fonction de l'humidité Un bloc électronique 47 renferme le générateur de tension alternative pour ali- menter le pont, ainsi que le circuit d'interprétation du désaccord de ce pont Ce bloc délivre un signal de tension continue qui, tout comme-pour l'exemple de la figure 1, est appliqué au microprocesseur par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numérique Lorsque les électrodes sont agencées avec symétrie de rotation, le signal de sortie du mesureur d'inclinaison 48 est indclpenlnlîlit (In dir;i clieot de a position inclinée, exactement comme dans la forme de réali- sation du mesureur d'inclinaison selon la figure 1. Les mesureurs d'inclinaison illllustrés sur les figurcs présentent des formes de réalisation choisies à titre d'exemples Bien évidemment, ces mesureurs d'incli- naison peuvent aussi présenter d'autres types de réalisa- tion; de même, il est par exemple possible de mesurer l'écart de position de la sphère de la figure 3 par d'au- tres procédés connus, tels que des procédés optiques ou des procédés inductifs. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la balance électronique ddécrite et rcprésentêc, sans sortir-du cadre de l'invention. ú 533312 REVENDICATIONS 1 Balance électronique de haute résolution, com- portant un détecteur de valeurs mesurées, un microproces- seur permettant le traitement numérique de signaux, ainsi qu'un affichage numérique, balance caractérisée par le fait qu'un mesureur électrique d'inclinaison ( 20; 34 '; 48), incorporé dans cette balance, compense les erreurs de celle- ci dépendant de son inclinaison. 2 Balance électronique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le mesureur électrique d'in- clinaison ( 34) renferme une masse ( 30) mobile eh suspension. 3 Balance électronique selon la revendication 1, caractérisée par -le fait que le-mesureur électrique d'incli- naison ( 20) comporte un récipient ( 21) qui est partiellement empli de liquide ( 22) en formant une bulle de gaz ( 23). 4 Balance électronique selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens auxi- liaire S optiques ( 24, 25) pour détecter la position de la bulle de gaz ( 23). 5 Balance électronique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le mesureur électrique d'incli- naison ( 48) comporte une sphère ( 40) dont la position stable d'équilibre varie en fonction de l'inclinaison sur une sur- face concave ( 41). 6 Balance électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le signal de sortie du mesureur électrique d'inclinaison ( 20; 34; 48) influence la sensibilité et le point zéro de ladite balance. 7 Balance électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par la fait que le signal de sortie du mesureur électrique d'inclinaison ( 20; 34; 48) est numérisé et délivré au microprocesseur ( 18) en vue de la correction numérique des erreurs de ladite balance dépendant de son inclinaison.