Brevet FR2561767A1 — publié le 19850927

La présente invention concerne les transducteurs du type qui donne un signal de sortie qui dépend du déplacement relatif de deux corps. Certains transducteurs de ce type déjà réalisés comporte des condensatEurs ayant deux jeux d'électrodes rigides imbriqués l'un dans l'autre et disposés de manière que le déplacement relatif ds deux corps fasse varier la distance de séparation des électrodes, avec création d un signal de sortie dont la valeur dépend des positions relatives des corps. Cette disposition présente un incon- vénient car la capacité est inversement proportionnelle a' la distance séparant les électrodes si ben que le signal dc sortie ne varie pas linéairement avec le aéplacement. La présente invention concerne un mode de réalisation de transducteur dans lequel cet inconvénient peut être supprimé. Selon l'invention, un transducteur du type précité, comportant un condensateur qui comprend deux jeux d'électrodes rigides imbriquées les unes dans les autres, en étant séparées les unes des autres, permettant ainsi la production d'un signal sortie lorsqu'une tension oscillante est appliquée an condensateur, cette tension dépendant des positions relatives des deux jeux d'électriodes, est caractérisé en ce que les deux jeux d'électrodes sont mobiles l'un par rapport à l'autre en direc- tion telle que l'espacement reste sensiblement constant, et ia configuration et/ou la disposition des électrodes sont telles qu'un signal de sortie provenant dune électrode intermédiaire, lorsqu'une tension oscillante est applIquée aux bornes du condensateur, varie avec les variations des positions relatives des deux jeux d'élec- trodes Lors de l'utilisation, les deux jeux d'élec- trodes sont destinés à être montés sur deux corps mobiles l'un par rapport à l'autre ou à être couplés à de tels corps afin que leur déplacement relatif soit mesuré ou contrôlé, le montage ou le couplage étant tel que les jeux d'électrodes ne peuvent se déplacer mutuellement que d'une manière telle que la distance les séparant reste sensiblement constante. On a constaté qu'une telle disposition pouvait etre réalisée afin qu'elle donne un signal de sortie dépendant d'une manière pratiquement linéaire du déplacement, contrairement aux transducteurs de déplacement du type connu à condensateur dans lesquels la distance séparant les électrodes varie. La fixation d'un jeu de plaques à un ressort d'un type quelconque permet l'utilisation d'un transducteur selon l'invention comme transducteur de force. Les électrodes sont de préférence planes, et leur déplacement relatif est réalisé dans le plan des électrodes. Il peut s'agir d'un déplacement rectiligne ou d'une rotation autour d'un axe perpendiculaire aux plans des électrodes. Cependant, dans certains cas, les deux jeux d'électrodes peuvent avoir une configuration courbe, et peuvent être disposés coaxialement l'un à l'autre, un premier jeu pouvant tourner par rapport à l'autre autour d'un axe commun. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une perspective schématique illustrant le principe de fonctionnement d'un transducteur selon l'invention les figures 2 à 4 sont respectivement une perspective, une élévation et une coupe transversale de différents modes de réalisation de transducteur mettant en oeuvre ce principe de fonctionnement ; et la figure 5 est un schéma d-'un appareillage de pesée réalisé selon l'invention. On se réfère d.'abord à la figure 1 .qui représente, sous forme schématique, un transducteur ayant cinq électrodes A, B, C, D et E qui sont distantes l'une de l'autre. La seconde et la quatrième électrode B et D sont reliées électriquement l'une à l'autre et, lors du fonctionnement, elles sont toutes deux mises à la terre ou toutes deux maintenues à un même potentiel, par connexion par exemple à la prise centrale d'un transformateur ou d'une bobine, relié à une source de courant alternatif.Ces électrodes B, D sont montées sur une première structure représentée schématiquement par le trait mixte 1, mobile par rapport à la seconde structure, représentée par le trait mixte 2, portant les électrodes A, C et E, le déplacement s'effectuant parallèlement aux plans des électrodes comme indiqué par les flèches F si bien que la distance séparant les électrodes reste sensiblement constante. Les électrodes mobiles B et D sont décalées l'une par rapport à l'autre dans le sens de déplacement de manière que, lorsque la région de l'électrode B comprise entre les électrodes A et C augmente, cellé de l'électrode D qui est comprise entre les plaques C et E diminue, et inversement. Les trois électrodes A, Cet E sont isolées électriquement les unes par rapport aux autres et de la structure 2 de support et, lors du fonctionnement, des signaux électriques oscillants V1 et V2 sont transmis aux deux électrodes externes A et E respectivement, ces signaux ayant la même fréquence mais étant en opposition de phase. Un signal de sortie est prélevé -sur l'électrode centrale C comme indiqué par la référence O et, lorsque les électrodes B et D se déplacent par rapport aux électrodes A, C et E, elles provoquent un changement du couplage capacitif des électrodes A et C et des électrodes E et C si bien que le signal de sortie change d'une quantité qui dépend de l'importance du'déplacement des électrodes B et D.Le signal peut être transmis à un dispositif quelconque de mesure ou de contrôle, afin que celui-ci soit donne une indication sur l'impor tance du déplacement du corps sur lequel sont montées les électrodes B et D soit donne un signal d'avertissement ou d'alarme lorsqu'une valeur prédéterminée est dépassée, soit remplisse ces deux fonctions. Lors du fonctionnement, la première structure de support peut être couplée à un ressort d'un type ou d'un autre, le dispositif jouant alors le rôle d'un transducteur de force qui peut être monté par exemple dans un appareillage de pesée, le signal étant fonction de la force agissant sur les électrodes B et D malgré la force exercée par le ressort, l'appareillage comprenant un dispositif destiné à transformer le signal électrique produit en une indication visible d'un type ou d'un autre. l'arrangement présente un certain nombre d'avantages par rapport aux autres réalisations de transducteurs capacitifs. Ainsi, l'arrangement des électrodes capacitives a une construction tout à fait simple, et les résultats obtenus ne sont pas affectés notablement par les erreurs de fabrication. Les connexions électriques des électrodes ne sont pas déplacées lors du déplacement au cours du fonctionnement, et le signal de sortie dépend linéairement du déplacement, contrairement à celui des transducteurs capacitifs électrodes parallèles du type dans lequel la distance séparant les électrodes varie, la capacité étant inversement proportionnelle à la distance de séparation. En outre, le déplacement transversal des électrodes B et D en direction perpendiculaire aux plans des électrodes a peu d'effet sur le signal de sortie pourvu que tout contact avec les autres électrodes soit évité, et la composante non linéaire du champ électrique près des bords des plaques intermédiaires n'est pratiquement pas perturbée. On a en outre constaté que les effets de température sont seulement du second ordre. Un transducteur selon l'invention peut êtreréalisé de diverses manières en pratique. Un premier mode de réalisation est représenté sur la figure 2. Dans cet arrangement, les électrodes A, C et E sont sous forme de bandes métalliques rigides fixées dans des blocs isolants de-support 3 à leurs extrémités. Les électrodes B et D ont une forme rectangulaire, de largeur supérieure à celle des bandes A, C et E, et elles sont placées entre ces bandes A et C, C et E respectivement comme représenté, en étant reliées le long de leurs bords les plus grands par des entretoises conductrices 4. Une fente rectangulaire 5, 6 est formée dans chacune des deux électrodes B, D respectivement, les fentes étant parallèles aux bandes A, C, E mais étant décalées les unes par rapport aux autres si bien que leurs plus grands bords opposés 7, 8 sont alignés La structure formée par les électrodes B et D est encore mobile par rapport aux bandes A, C et E, dans la direction des flèches F et, lorsque les signaux électriques cscil- lants de même fréquence mais en opposition de phase sont appliqués aux deux bandes externes A et E, nn signal de sortie prélevé sur la bande centrale C varie avec l'importance du déplacement des électrodes B et D par rapport aux bandes A, C et E, comme dans le cas de l'arrangement de la figure 1. Cependant, il n'est pas nécessaire que les électrodes B et'D se déplacent linéairement, mais, dans certains cas, elles peuvent tourner autour d'un axe X de position convenable, qui est perpendiculaire aux électrodes comme indiqué schématiquement sur la figure 3. Un autre arrangement dans lequel les électrodes B et D sont supportées afin qu'elles tournent est représenté sur la figure 4. Dans ce cas, les électrodes ont une forme courbe et sont placées coaxialement aux deux électrodes externes A et E et à l'électrode médiane C supportées par des organes isolants de montage, et les électrodes B et D sont reliées électriquement et sont montées afin qu'elles tournent autour de l'axe commun X, les électrodes B et D ayant encore des fentes décalées 5, 6 si bien qu'un signal de sortie provenant de l'électrode C, lorsque des signaux oscillant à la meme fréquence mas en opposition de phase sont appliqués aux deux électrodes externes A et E, dépend de la position angulaire des électrodes B et D. D'autres configurations sont manifestement possibles. La figure 5 représente sous forme schématique l'application de l'invention à un dispositif de pesée. Le transducteur est tel que représenté sur-la figure 2, les électrodes A,.C et E étant fixées par des supports 10 à une base 9, l'ensemble des électrodes B et D qui porte un plateau Il de balance, peut coulisser-dans des guides 12 par rapport à la base, et il est repoussé élastiquement vers le haut par un ressort 13 de compression, les guides assurant le maintien à une valeur sensiblement constante de l'espacement des deux jeux d'électrodes. Des signaux en courant alternatif sont destinés à être transmis aux électrodes externes A et E comme décrit précédemment, et un-signal de sortie est transmis par l'électrode C à un ensemble 14 d'affichage dans lequel il est transformé par un dispositif convenable en un signal vi.suel représentatif du déplacement des électrodes B et D et étalonné afin qu'il indique le poids placé sur le plateau 11 de la balance. REVENDICATIONS 1. Transducteur du type qui comprend un condensateur comportant deux jeux d'électrodes rigides (A-E) imbriquées les unes dans les autres, l'espacement des électrodes étant tel qu'un signal de sortie produit par application d'une tension oscillante aux bornes du condensateur dépend des positions relatives des deux jeux d'électrodes, caractérisé en ce que les deux jeux d'électrodes (A, C, E ; B, D) sont mobiles l'un par rapport à l'autre dans une direction telle que leur espacement reste sensiblement constant, et la configuration, la disposition-ou-la configuration et la disposition des électrodes sont telles qu'un signal de sortie tiré d'une électrode intermédiaire (C), lorsqu'une tension oscillante est appliquée aux bornes du condensateur, varie avec les variations des positions relatives des deux jeux d'électrodes. 2. Transducteur selon la revendication 1, dans lequel les électrodes sont montées sur deux corps (9, 11) mobiles l'un par rapport à l'autre ou sont couplées à de tels corps, caractérisé en ce que le montage ou le couplage est tel que les jeux d'électrodes (A, C, E ; B, D) sont obligés de se déplacer d'une manière telle que la distance les séparant reste sensiblement constante, et en ce qu'il comporte un dispositif (14) commandé par le signal de sortie et destiné à donner une indication sur le déplacement relatif des corps. 3. Transducteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif à ressort (13) destiné à s'opposer au déplacement relatif des deux jeux d'électrodes. 4. Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (A-E) sont planes, et le déplacement relatif est tel qu'il s'effectue dans les plans des électrodes. 5. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux jeux d'électrode ont une forme courbe et sont disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre, un premier jeu d'électrodes (B, D) étant destiné à tourner par rapport à l'autre autour de leur axe commun. 6. Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (A-E) sont espacées uniformément. 7. Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte cinq électrodes (A-E), la première, la troisième et la cinquième électrode (A, C, E) formant un premier jeu et la seconde et la quatrième électrode (B, D) formant un autre jeu, les deux électrodes de l'autre jeu étant reliées mécaniquement et électriquement llune à l'autre et étant mobiles par rapport au premier jeu mais étant décalées l'une par rapport à l'autre dans la direction de déplacement, les trois électrodes (A, C, E) du premier jeu étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, l'arrangement étant tel que, lorsque des signaux électriques oscillants de même fréquence mais en opposition de phase sont appliqués à la première et à la cinquième électrode (A, E), un signal de sortie prélevé sur la troisième électrode (C) varie d'une quantité qui dépend de l'importance du déplacement dudit autre jeu d'électrodes. 8. Appareil de pesée, caractérisé en ce qu'il comporte un transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes.