Brevet FR2597597A1 — publié le 19871023

Dispositif de dosage pondérai rapide. L'invention concerne les dispositifs de dosage pondérai qui sont de plus plus utilisés dans l'industrie pour le remplissage de fûts, de sacs, et de divers conditionnements. La rentabilité de tels dispositifs de dosage est liée en premier lieu à la précision du dosage et à la rapidité de celui-ci, exigences qui sont la plupart du temps contradictoires, mais également en second lieu aux possibilités d'automatisation du dosage luimême, des 10 réglages, et d'opérations annexes de gestion impliquant l'acquisition de données par ordinateur. On connatt tout d'abord les dispositifs de dosage pondéral mécanique utilisés principalement en ensachage. Lorsque le poids désiré est atteint, un dispositif à échappement fait basculer un 15. contrepoids, ce qui obture l'orifice d'arrivée du produit de remplissage. Ces dispositifs sont relativement rapides et fiables, mais dotés de peu de précision, et ils présentent une dérive de régjage dans le temps qui nécessite des interventions fréquentes et non automatiques. En outre, ils n'offrent aucune sortie d'acquisition de 20 données. On connaît par ailleurs des dispositifs de dosage dynamométrique électroniques analogiques utilisant en général des jauges de contrainte et correspondant au schéma général de la figure 1. Apres amplification, le signal de mesure est comparé à une consigne qui est 25 élaborée à partir d'une tension de référence, et le réglage est obtenu à l'aide d'un afficheur potentiométrique de précision. Lorsque le poids désiré est atteint, le signal amplifié devient égal à la consigne, le comparateur change d'état et actionne une sortie pour stopper l'arrivée de produit de remplissage. Ces dispositifs présen30 tent l'avantage d'un faible coût, d'une assez bonne fiabilité et d'une assez grande rapidité. Par contre ils ne présentent pas de possibilité de calage ou de tarage simple, ce qui affecte leur précision, et ils ne présentent pas de possibilités d'automatisme ni de sorties d'acquisition de données numériques. 35 On connaît également des dispositifs de dosage pondéral à logique programmée qui utilisent comme les précédents des jauges de contrainte avec amplification, mais le signal de mesure est converti par un convertisseur analogique/numérique pour permettre le traite5 ment ultérieur sous forme numérique par un microprocesseur. Les dispositifs de ce type répondent au schéma général représenté sur la figure 2. La valeur de consigne est introduite au moyen du clavier C-et elle se trouve enregistrée dans la mémoire M par le microprocesseur MIC. Ce microprocesseur MIC fait l'acquisition de la 10 mesure, soit par scrutation du convertisseur analogique/numérique AN, soit sur réception d'un signal délivré par ce convertisseur pour indiquer que la mesure est prête. L'utilisation de jauges de contraintes J dans le pesage conduit au traitement de signaux de très faible amplitude, amplifiés au préalable par l'amplificateur A, mais permet une précision de mesure très élevée. Ce résultat impose pour le convertisseur AN l'utilisation de la technologie à intégration à double rampe ratiométrique. Les convertisseurs de ce type sont d'un coût réduit, sont faciles à implanter dans un environnement à microprocesseur, et sont de grande 20 précision. Ils ont cependant l'inconvénient d'être très lents, puisque le temps de conversion est dans le meilleur des cas de 40 ms (soit 25 mesures par seconde). La présence d'un microprocesseur rend possible par programme tout traitement informatique de la mesure. Un cycle d'automatisme devient réalisable par logiciel, et toutes les entrées-sorties souhaitées sont possibles, par exemple les sorties sur un dispositif de visualisation V ou un dispositif d'entrées-sorties ES, pouvant inclure par exemple une imprimante. Une des possibilités particulièrement intéressante d'un tel 30 dispositif est de pouvoir caler automatiquement le zéro de l'appareil, ce qui est largement utilisé en pesage pour tarer ce dispositif doseur. Il faut cependant noter que le signal analogique fourni par A au convertisseur AN est découplé de la mesure traitée par le microproces35 seur MIC, de sorte que, lorsqu'une mise à zéro est effectuée, le signal analogique reste toujours le même. De ce fait la comparaison entre la mesure et la consigne ne peut être réalisée que sous forme numérique par le microprocesseur et à chaque rafraîchissement du poids, c'est-à-dire d'une manière discontinue. Il en résulte un inconvénient extrêmement important qui va être illustré par un exemple: On suppose par exemple que la durée de conversion du convertisseur AN est de 40 ms, c'est-à-dire une des meilleures valeurs possibles comme indiqué plus haut, que la précision recherchée est de 3000 10 points, et la durée de remplissage de 5000 ms. - La courbe continue représentée sur la figure 3 montre l'évolution en fonction du temps du signal S à l'entrée du convertisseur AN. La courbe en escalier montre ce que voit le microprocesseur MIC par ses acquisitions successives sur l'étendue de mesure de 3000 points. 15 La valeur T représente la durée de conversion du convertisseur, c'est-à-dire 40 ms dans l'exemple choisi. A une valeur de consigne Cons illustrée sur la figure 3 correspondrait théoriquement, d'après la courbe continue, un temps de coincidence to. Mais en fait le microprocesseur ne peut détecter la coîncidence qu'au temps tl. Le début de l'opération de dosage avec la première conversion du convertisseur à partir de cet instant n'étant pas synchrone, et l'évolution du débit avec le temps n'étant pas d'une précision rigoureuse, le retard de détection tl - tO varie de manière aléatoire d'une mesure à l'autre et reste compris entre O et T. Cette erreur maximale, rapportée aux 3000 points, est égale à la durée de conversion 40 ms rapportée à la durée de remplissage 5000 ms, soit 0,8% de 3000 points, ou encore 24 divisions. Or la législation impose que l'erreur ne dépasse pas en plus ou en moins 1,5 division. On voit que les dispositifs de ce type, malgré les grands avantages indiqués plus haut, ne permettent pas de concilier la précision et la vitesse de remplissage à des valeurs convenables. L'objet de l'invention est de surmonter cet inconvénient majeur et de réaliser un dispositif de dosage à microprocesseur dans lequel 35 le temps de conversion analogique/numérique ne soit plus un obstable à la précision. L'invention consiste à réaliser la comparaison entre la mesure et la consigne, non plus sous forme numérique par la microprocesseur, mais sous forme analogique par un comparateur analogique auquel une valeur analogique de consigne est fournie par au moins un convertis5 seur numérique analogique recevant en entrée des valeurs numériques élaborées par le microprocesseur. Ce comparateur analogique peut alors directement commander le dispositif d'entrées/sorties. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple10 et représenté sur la figure 4 du dessin annexé. Dans ce dispositif on retrouve comme précédemment les jauges de contraintes J montées en pont et l'amplificateur A élaborant le signal analogique S qui est fourni en entrée au convertisseur analogique numérique AN. Comme précédemment il s'agit d'un dispositif ratiométrique, c'est-à-dire qu'un signal de référence REF est fourni simultanément à la diagonale d'entrée du pont J et au convertisseur analogique numérique AN. Les sorties numériques de ce convertisseur sont transmises par un bus B au microprocesseur MIC qui est connecté comme dans l'exemple précédent à sa mémoire M, au clavier C et aux 20 périphériques V et ES. La différence avec l'état de la technique des figures 2 et 3 est essentiellement que la comparaison entre la mesure et la consigne n'est pas effectuée sous forme numérique par le microprocesseur, mais au contraire sous forme analogique par un comparateur analogique CA 25 qui reçoit en entrée directement le signal analogique S et une valeur de consigne élaborée également sous forme analogique par au moins un convertisseur numérique/analogique NA1, la valeur de consigne étant en fait fournie par le microprocesseur MIC sous forme numérique par le bus B à ce convertisseur NA1. De préférence on utilise deux convertisseurs numériques analogiques NA1 et NA2 dont les sorties analogiques sont couplées par un additionneur analogique AA qui fournit la consigne analogique au comparateur CA. Dans ce cas NA1 est utilisé pour fournir la consigne proprement dite, tandis que NA2 est utilisé pour les corrections 35 imposées par les actions de tarage, de demande de zéro et de zéro suiveur. On comprend dès lors que le signal analogique de consigne fourni par AA est pratiquement constant ou ne varie que d'une manière infime en fonction des corrections apportées d'une mesure à une autre, de sorte que lorsque la valeur du signal analogique S franchit la valeur de la consigne, le comparateur CA bascule et envoie le signal de détection D directement et sans retard au dispositif d'entrées/sorties ES, ce qui évite complètement l'imprécision indiquée plus haut due au retard des conversions analogiques/numériques, aussi bien que numériques/analogiques. Par contre le microprocesseur continue à effec10 tuer toutes les autres tâches, plus l'élaboration des valeurs numériques de commande de NA1 et NA2. Comme dans l'exemple précédent, la consigne est introduite par le clavier C dans la mémoire M et la valeur de décalage est également mémorisée. Chaque action de tarage, de demande de zéro ou de modifi15 cation de zéro suiveur est prise en compte et modifie cette valeur de décalage. Le microprocesseur présente alors au convertisseur NA1 une valeur numérique correspondant à la consigne et au convertisseur NA2 une valeur numérique calculée selon les erreurs déduites des résultats de mesure précédents. Naturellement les deux convertisseurs 20 numériques analogiques NA1 et NA2 reçoivent également la valeur de référence de REF. Le dispositif selon l'invention est ainsi tout aussi rapide que le dispositif purement analogique de la figure 1, et en même temps tout aussi puissant dans ses possibilités d'automatisation et de 25 traitement numérique que le dispositif des figures 2 et 3, tout en étant à peine plus complexe et à peine plus onéreux que ce dernier, mais beaucoup plus précis puisque sa précision ne dépend plus du temps de conversion ni de la durée du pesage. REVENDICATIONS 1. Dispositif de dosage pondérai incluant des jauges de mesure (J), un amplificateur (A), un convertisseur analogique/numérique (AN) et un microprocesseur (MIC) avec sa mémoire (M) et ses périphériques 5 (C, V, ES), ce dispositif étant destiné en particulier à élaborer un signal de détection (D) pour commander l'actionneur d'un dispositif de remplissage, caractérisé par le fait qu'il comporte un comparateur analogique (CA) recevant d'une part le même signal analogique que celui fourni audit convertisseur analogique numérique (AN), et d'autre part une valeur de consigne analogique élaborée par au moins un convertisseur numérique/analogique (NA1, NA2) dont les valeurs d'entrées numériques proviennent du microprocesseur (MIC), ce comparateur (CA) fournissant un signal de détection (D) qui est transmis directement 15 au dispositif de sortie sans passer par le microprocesseur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux convertisseurs numériques/analogiques (NA1, NA2) dont les sorties analogiques sont couplées par un additionneur analogique (AA) qui fournit en sortie le signal de référence au compara20 teur analogique (CA) , ces convertisseurs étant affectés l'un à la conversion de la valeur de consigne proprement dite, et l'autre à la valeur de décalage élaborée et éventuellement réactualisée par le microprocesseur. 3. Dispositif selon une des revendications précédentes, caracté25 risé par le fait que tous les convertisseurs analogique/numérique (AN) et numériques/ analogiques (NA1, NA2) reçoivent la même tension de référence (REF), qui est fournie également aux jauges de mesure (J), de manière que le dosage soit insensible aux variations éventuelles de cette valeur de référence. 30