Brevet FR2583973A2 — publié le 19870102

FR 2583973 A2 19870102 FR 8509773 A 19850627 Dispositif de pesage de personnes sur siège de WC. L'invention concerne des perfectionnements au dispositif de pesage de personnes décrit dans le brevet principal. On connait déjà depuis longtemps des pèse-personne. Ceux-ci sont des appareils encombrants, rarement utilisés alors que le poids d'un individu est lié à son état de santé général. Pour maintenir cet état de santé, il est nécessaire de surveiller régulièrement les fluctuations de ce poids. On connait également des moyens de pesage sur siège de WC tels lue décritsdans les brevets: - USA n" 2 057 024 revendiquant un système mécanique de pesage à partir de quatre appuis articulés 47,48,49,50 agissant par l'intermédiaire de leviers 61,65 sur un mécanisme à ressort entrainant un secteur d'affichage 32.L'articulation de la lunette 18 comporte une ouverture oblongue 21 pour éviter les contraintes parasites; - DE 2.219.108 revendiquant un couvercle 10 de lunette de WC fonctionnant en pese-personne avec des moyens de pesage purement mécaniques; - DE 2.452.348 revendiquant un système de pesage hydraulique monté sur une cuvette de WC, la mesure de pression hydraulique correspondant au poids de l'utilisateur peut être effectuée par un capteur hydraulique, mécanique ou électrique transmettant un signal converti en poids lu sur un moyen d'affichage. Ces systèmes de mesure présentent les inconvénients suivants: - USA 2 057 024, un tel mécanisme de pesage est imprécis et ne peut correspondre aux normes internationales de pesage. De plus, l'humidité régnant dans cet environnement provoque rapidement la corrosion des axes de pivotement des pièces en mouvement, ce qui introduit rapidement des distorsions dans la mesure et rend le système inutilisable. - DE 2 452 348, ce brevet revendique un système hydraulique de pesage présenté de façon extrêmement schématique. Les capteurs ne sont pas décrits, le moyen de mesure présenté semble être un manomètre bien qu'il soit cité également un moyen de mesure électrique. Ce système est imprécis eu égard aux normes internationales de poids et mesures. I1 en est de même pour le système du brevet DE 2 219 108. L'objet de la présente addition au brevet principal est de fournir un moyen de mesure plus fiable et plus précis et des perfectionnements satisfaisant pleinement les criteres de précision de la normalisation internationale des poids et mesures, ne présentant pas de risques d'usure et de corrosion comprables à ceux des moyens mécaniques. Selon une première réalisation du dispositif suivant l'invention, la mesure du poids est effectuée électromécaniquement en trois points au moyen de trois lames actives équipées de jauges de contrainte montées en sommateur et constituant un unique capteur, chaque lame, en alliage léger, est équipée de deux jauges dont l'une fonctionne en compression et l'autre en traction. Les jauges de compression sont montées en série dans une branche d'un pont de Wheatstone, les jauge de traction sont montées en série dans u e seconde branche, et deux jauges témoin rebou dent le pont. Selon une seconde réal-sation du dispositif suivant l'invention, la mesure du poids est effectuée électromécaniquement en quatre points au moyen de quatre lames métalliques équipées chacune d'une jauge de contrainte en traction ou en compression, montées chacune dans une branche d'un pont de wheatstone, deux branches étant positives et deux branches négatives pour compenser les décalages de poids autour du centre de gravité virtuel de la charge. Le système de pesage selon l'invention présente les avantages suivants: - simplicité de mise en oeuvre; - fiabilité et précision de la mesure, - compensation des porte-à-faux par rapport au centre de gravité de la charge. L'invention est décrite en détail dans le texte qui suit en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels: - les figures. 1 et 2 montrent l'implantation d'un capteur de mesure de poids et le schéma électronique correspondant d'un exemple de pesage comportant trois lames actives; - les figures 3 et 4 montrent un exemple de bloc se fixant sous la lunette et supportant une lame active à orientation réglable par rapport à la surface d'appui de la cuvette; est - la figure 5/un exemple de forme ergonomique de lunette définissant le centre de gravité de la charge ; - la figure 6 montre un exemple de barre repose-pieds; - les figures 7 et 8 montrent un exemple de moyen pour rapporter un bossage d'appui de capteur notamment sur l'avant des cuvettes ne possédant pas de surface d'appui horizontale;; - la figure 9 montre l'implantation d'un capteur comportant quatre supports de jauge de contrainte; - la figure 10 montre un exemple de schéma électronique du capteur suivant la figure 9, les fig.10 et il montrent une variante des fig.1 et 2. Tel qu'il est représenté sur les figures l et 2, le capteur de mesure de poids à jauges de contrainte effectue une mesure électromécanique en trois points au moyen de trois lames actives A,B,C rendues solidaires de la lunette 1 et en appui chacune sur le dessus de la cuvette au moyen d'une butée 2, les trois lames sont orientées par rapport au centre de gravité de la charge; elles sont réalisées en alliage d'aluminium, toutes les trois sont équipées chacune de deux jauges, une fonctionnant en traction Al,Bl,Cl, I'autre fonctionnant en compression A2,B2, C2, la lame A comportant deux jauges témoin A3,A4. Ces jauges de contrainte sont montées en sommateur et ensemble constituent un unique capteur. Les jauges de traction A1,Bl,Cl, sont montées en série dans une branche d'un pont de Wheatstone, les jauges de compression A2,B2,C2 sont montées en série dans une seconde branche du pont, et les jauges témoin A3,A4 sont montées chacune dans les deux autres branches du pont pour le reboucler. La tension d'alimentation continue est de l'ordre de 9 volts, et la tension de mesure est de l'ordre de 20 mV pour l'étendue de la mesure (environ 140 kg). L'ensemble de mesure, qui fonctionne de façon quasi statique, est protégé de l'humidité et des projections corrosives, soit par un revêtement de protection, vernis, résine ou autre, ou mieux, par un capotage des blocs porte-lame les recoubrant complètement et comportant par exemple une bulle en élastomere très souple au niveau de la butée en appui sur le dessus de la cuvette pour éviter d'introduire des contraintes parasites risquant de fausser ladite mesure. Sur les figures 3 et 4, on a montré un exemple de réalisation de lame active A,B,C , de leur support et du mode d'appui sur la cuvette. Le support de chaque lame active A,B,C est un bloc 6, solidaire du corps de lunette 1, comportant un axe 7 d'articulation de la lame A,B,C correspondante et une vis 8 de blocage de la lame au moyen d'un écrou 9 se déplaçant dans une rainure semi-circulaire 10 pour permettre de 11 régler la position de la butée/su le dessus de la cuvette Cette butée peut être de la largeur de la lunette lorsque les lunettes sont étudiées en même temps que la cuvette, et dans ce cas il n'est pas nécessaire de prévoir les lames orientables.Par contre, dans le cas ou l'on adapte la lunette sur n'importe quel type de cuvette, il est nécessaire de pouvoir régler la position de.la butée pour qu'elle puisse s'appuyer sur le dessus de la cuvette, de plus, la face supérieure des lunettes est parfois légèrement arrondie, dans ce cas, pour éviter la torsion des lames, il est préférable de s'appuyer ponctuellement au moyen d'une butée cOnique 11 sur la surface 13. L'extrémité de la butée 11 peut être légèrement sphérique; la butée est en matériau légèrement déformable élastiquement cequi lui permet de prendre sa place sans provoquer de torsion des lames. La partie active des lames A,B,C est figurée par la distance d entre l'extrémité du bloc 6 et l'axe de la butée 11, distance sur laquelle sont mesurées les déformations au moyen des jauges de contrainte.Pour éviter une distorsion de la mesure dûe à la flexion de la lame sur le support, il peut être intéressant d'ajouter une contreplaque Co comportant egalement le rayon R du bloc à lame orientable. Pour obtenir une bonne rigidité de la lunette, il est prévu d'effectuer un moulage dit en nid d'abeille. Pour obliger l'utilisateur du W.C. à s'asseoir toujours au meme endroit sur la lunette pour permettre d'équilibrer la charge sur le capteur de mesure, on a prévu une lunette plus épaisse avec un dessus de forme ergonomique comportant une partie creuse 15 qui recentre automatiquement le fessier de l'utilisateur qui glisse dans la partie creuse, figure 5. Pour éviter la fatigue de lever les pieds du sol pour permettre une mesure précise du poids, notamment pour les personnes âgées, on a prévu une barre repose pieds 16 articulée sur les côtés de la lunette figure 6. Certaines cuvettes 12 comportent, notamment à l'avant, un profil montré en coupe sur les figures 7 et 8. Pour permettre un appui convenable de la butée de la lame A du capteur de mesure, on a prévu de rapporter par moulage en matériau approprié, un petit bloc d'appui 17 au moyen d'un petit moule 18 dont on ajuste le profil avant 19 sur celui de la cuvette, ensuite on verse la matière, par exemple de la résine dans le moule positionné et maintenu à la main pendant les quelques minutes nécessaires à la polymérisation, ensuite on ponce le dessus pour obtenir une planéité convenable. Sur la figure 9 on a montré un exemple de capteur électronique de mesure du poids constitué au moyen de quatre lames actives 20,21,22,23 supportant chacune une seule jauge de contrainte fonctionnant en traction ou en compression. Les jauges identiques J1,J2,J3,J4 sont montées en sommateur dans les branches d'un pont de Wheatstone suivant le schéma de la figure 10. On a prévu une résistance 24 de compensation de température ainsi que des résistances R1,R2 de correction de pente. On a également défini des + et des - pour compenser les décalages de poids selon que l'utilisateur se penche en avant, en arrière, à droite ou à gauche et modifie la position de son centre de gravité par rapport à celui défini par la position des quatre lames qui sont orientées vers le centre de gravité virtuel C. L'alimentation s'éffectue par les bornes Al et la mesure du poids par les bornes ME. Ce montage présente, par rapport à celui de la figure 2, les avantages suivants: - réduction du porte-à-faux au moment de la mise en charge du capteur; -réduction du coût du capteur (quatre jauges au lieu de huit); - simplification du montage. On peut également constituer un capteur de poids sur la lunette au moyen d'un transformateur différentiel sur lequel on recueille une tension directe correspondant au poids de l'utilisateur. Une variante de capteur de mesure de poids sur la lunette peut être réalisé par variation de self ou par variation de capacité dans les mêmes conditions. Une autre variante de capteur de mesure de poids peut être réalisée sur la lunette au moyen de fibres optiques détectant les variations de flexion d'une lame par la mesure de quantité de lumière en provenance d'une première fibre, réfléchie par la lame et reçue par une seconde fibre optique de comparaison, cette variation de quantité de lumière par rapport à celle émise traduisant le poids de l'utilisateur. La mesure peut également être effectuée par des capteurs pièzo-électriques coopérant avec au moins un amplificateur opérationnel. En variante des figures 1 et 2, chacune des trois lames identiques porte un pont de jauges complet sur une face. Chaque lame est un capteur complet qui mesure la proportion 1 de la charge. Les connexions et l'équilibre thermique sont automatiquement réglés à l'intérieur de chaque pont. Les lames et les ponts ne sont cependant pas identiques, pour chacun on a VSi = Va (Ai ti P+ z i). - Les constantes Ai contiennent les dimensions et caractéristiques élas tiques de la lame et son coefficient de jauge k = t-ff- / R - La constante 0 est la tension mesurée quand P = 0 les trois résistances ne sont jamais rigoureusement égales. - Pour que le signal soit indépendant de la répartition des charges, il faut que A1 = A2 = A3 alors Vs = Va A(t1 +CY2 +cl3) P+ z = Va A P + z Pour tenir compte des constantes propres à chaque lame et éliminer les sources d'erreurs du fait que la condition A1 = A2 = A3 est très difficile à réaliser, on peut utiliser un microprocesseur dans lequel les constantes propres de chaque lame Ai et zi sont mémorisées.Le système sait alors calculer la force enregistrée par chaque capteur = ci P = (Vsi - zi ) 1 et en faire la somme ( i +cX2 +oc3) P = P 7a Dans le cas ou l'don utilise pas de microprocesseur, les lames doivent être standardisée au moins en ce qui concerne leur sensibilité, par exemple avec une résistance ou un potentiomètre modifiant sa tension 1 Vsi d'entrée. Alors &alpha;i P = A ( Va - zi ) La somme zl + z2 + z3 de signaux à charge P = 0 peut être mesurée et mémorisée temporairement à chaque pesée. Cette dernière variante est illustrée par les figures 11 et 12. La fig. 11 montre un exemple de chacune des lames équipée de son pont complet (30,31,32) de jauges 34,35,36,37 et de sa butée d'appui 38 de même largeur que la lame de façon à lui permettre de pouvoir s'appuyer à n'importe quel endroit du dessus de la cuvette. Cette butée est située à une distance constante de l'axe du pont de jauges. La figure 12 montre un exemple de schéma du capteur de mesure du poids. Les ponts de jauges sont connectés à un bloc électronique 39 de sommation, d'amplification et de traitement des signaux de mesure attaquant un bloc d'affichage du poids 40. REVENDICATIONS: 1 - Dispositif de pesage de personne sur siège de W.C. selon la revendication 1 du brevet principal dans lequel la mesure du poids est effectuée au moyen d'un capteur électrique, caractérisé en ce que le capteur électrique de mesure effectue cette mesure électromécaniquement en trois points au moyen de trois lames métalliques actives (A,B,C) rendues solidaire de la lunette (1) et en appui chacune sur le dessus (13) de la cuvette (12) au moyen d'u e butée (2,11), et en ce que les lames (A,B,C) sont préférablement orientées par rapport au centre de gravité C de la charge, et en ce que les trois lames sont équipées chacune de deux jauges de contraintes en traction et en compression (A1,B1,C1 et A2,B2,C2), et en ce que la lame A comporte en outre deux jauges témoin (A3,A4), et en ce que lesdites jauges sont montées en sommateur pour constituer un capteur unique, les jauges de contrainte de traction (A1,B1,C1) sont montées en série dans une branche d'un pont de Wheaststone, les jauges de contrainte de compression sont montées en série dans une seconde branche, les jauges témoin (A3,A4) sont montées dans les deux autres branches du pont pour le reboucler. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure du poids est effectuée electromagnétiquement en quatre points au moyen de quatre lames métalliques (20,21,22,23) équipées chacune d'une jauge de contrainte en traction ou en compression, montée chacune dans une branche d'un pont de Wheatstone, et en ce que deux branches sont positives et deux branches négatives pour compenser les décalages de poids autour du centre de gravité virtuel de la charge C. 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les lames support des jauges de contrainte sont rendues orientables horizontalement sur leur bloc de fixation et sont immobilisées au moyen d'une contreplaque Co. 4 - Dispositif selon les revendications 1,2 et 3, caractérisé en ce que les blocs de mesure comportant le support (6) des lames (A,B,C-20,21,22, 23) avec leur butée (11) sont entierement protégés de l'humidité par un capotage étanche, et en ce que la libre flexion de la lame est assurée au moyen d'une bulle en matériau très souple enveloppant ladite butée. 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de la lunette (1) est renforcée par un moulage en nid d'abeille comportant des bossages recevant les blocs support de lame active et leur capotage. 6 - Dispositif selpn la revendication 1, caractérisé en ce que le dessus de la lunette est prévu de façon ergonomique avec une forme en creux (15) positionnant le centre de gravité de l'utilisateur toujours à la même place. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu une barre repose-pieds (16) articulée sur l'avant de la lunette. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour les cuvettes de W.C. ne présentant pas de face supérieure plane pour supporter la butée d'appui des lames actives de jauge de contrainte, il est prévu de rapporter, par moulage en kit, au moyen d'un coffrage (18) ajustable au profil de la cuvette (19), un bloc d'appui (17). 9 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de mesure du poids comporte trois lames identiques portant chacune un pont complet (30,31,32) de jauges (34,35,36,37) connecté à un bloc électronique (39) de sommation, d'amplification et de traitement des signaux de mesure attaquant un bloc d'affichage du poids (40), et en ce que la butee d'appui (38) est de même largeur que la lame.