Brevet FR2622068A1 — publié le 19890421

Filtre analogique, en particulier pour appareil de mesure électronique La presente invention concerne un filtre analogique, en particulier pour un appareil de mesure électronique tel qu'une balance, dans lequel le signal de mesure analogique est constitué par une composante continue proportionnelle à la grandeur à mesurer, à laquelle vient se superposer une composante alternative due aux perturbations de l'environnement. Lorsque l'on utilise un appareil de mesure électronique, une balance par exemple, il en sort une tension de mesure instable, même quand le paramètre à mesurer est constant, comme c'est le cas d'un poids. Cette tension de mesure est en effet la somme d'une tension continue qui représente le paramètre constant et d'une tension alternative qui représente les perturbations dues à l'environnement. Il s'agit le plus souvent de vibrations, mais aussi d'autres phénomènes comme des résidus alternatifs sur le courant d'alimentation. Il s'ensuit qu'en milieu très perturbé, par exemple en milieu industriel, il devient impossible d'atteindre les performances nominales de l'appareil de mesure, c'est-à-dire son écart-type standard, simplement parce que l'écart-type du aux fluctuations d'environnement devient égal ou supérieur à celui de l'appareil lui-même. La présente invention a donc pour but principal de remédier à cet inconvénient et, pour ce faire, elle a pour objet un filtre analogique qui se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend un circuit de filtrage RC suivi d'un circuit inverseur et d'un circuit sommateur inverseur, le signal de mesure étant appliqué simultanément à l'entrée du circuit de filtrage RC et à l'entrée du circuit sommateur inverseur. Ainsi, la composante alternative du signal de mesure, séparée par le circuit RC, se trouve mise en opposition avec elle-même et disparaît. On obtient donc à la sortie une tension continue débarrassée de sa composante alternative. De préférence, un filtre passe-haut actif est interposé entre le circuit de filtrat RC et le circuit inverseur0 permettant ainsi d'attaquer ce circuit inverseur avec une impédance d'entrée constante. De préférence également, le circuit sommateur inverseur est suivi d'un second circuit inverseur, afin d'obtenir à la sortie un signal de même polarité que le signal de mesure appliqué à l'entrée du filtre analogique. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, des moyens sont prévus pour isoler le condensateur du circuit de filtrage RC entre chaque mesure. Le condensateur conserve ainsi sa charge, ce qui permet d'effectuer beaucoup plus rapidement des mesures répétitives. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique est un schéma d'un filtre analogique conforme à l'invention. Ce filtre comprend tout d'abord à l'entrée E un circuit de filtrage RC constitué d'un condensateur série C chargé par une résistance R en parallèle. Ce circuit RC est suivi d'une chaine de quatre amplificateurs opérationnels A1, A2, A3 et A4. Une résistance Rl est connectée entre A1 et A2 une résistance R2 entre A2 et A3 et une résistance R3 entre A3 et A4, dont la sortie constitue la sortie S du filtre. De plus, l'amplificateur A2 est associé à une résistance variable RV1, l'amplificateur A3 à une résistance fixe R4 et l'amplificateur A4 à une résistance variable RV2. Enfin, l'entrée E du filtre est également reliée à l'entrée de l'amplificateur A3 par l'intermédiaire d'un cinquième amplificateur opérationnel As suivi d'une résistance R5. Le fonctionnement de ce filtre est le suivant La tension VE appliquée à l'entrée du filtre est issue d'un appareil de mesure et comprend une composante continue proportionnelle au paramètre à mesurer et une composante alternative représentant les perturbations de 1 'environnement. Le condensateur C situé à l'entrée a précisément pour but de séparer la composante continue, à laquelle il oppose une impédance infinie, de la composante alternative, à laquelle il oppose une impédance d'autant plus faible qu'il a une capacité plus grande. Ce condensateur est chargé par la résistance R et on obtient donc une fréquence de coupure F = 1/2 RC. La composante alternative de fréquence supérieure à F transite ainsi par l'amplificateur A1 fonctionnant en tant que filtre passe-haut actif et par l'amplificateur A2 fonctionnant en inverseur, jusqu'à l'amplificateur A3. Simultanément, la composante continue, à laquelle est superposée la composante alternative, se trouve appliquée à l'entrée du même amplificateur A3 par l'intermédiaire de l'amplificateur As fonctionnant en suiveur. Cet amplificateur A3, en association avec les résistances R2, R4, Rs, joue le rôle de sommateur inverseur. La composante alternative se trouve ainsi mise en opposition avec elle-même dans le sommateur inverseur et disparait, de sorte que l'on obtient finalement à la sortie une tension Vs qui est débarrassée de sa composante alternative de fréquence supérieure à F. De plus, cette tension Vs a la même polarité que la tension d'entrée VE, gracie à l'amplificateur AA fonctionnant également en inverseur. Les résistances variables RV1 et RV2 ajustent le gain des amplificateurs correspondants. RV1 permet ainsi de réduire la distorsion à un minimum, tandis que RV2 permet d'obtenir une tension de sortie Vs qui soit égale à la tension d'entrée VE. Le filtre analogique qui vient d'être décrit rend donc possible l'utilisation de l'appareil de mesure en milieu très perturbé. Il est avantageusement utilisé conjointement avec un ordinateur et un logiciel de filtrage numérique éliminant les fréquences inférieures à la fréquence de coupure F. L'ordinateur permet également de corriger les dérives d'étalonnage provoquées par le filtre. Il convient par ailleurs de noter que la capacité du condensateur C détermine la fréquence de coupure du filtre, et donc son efficacité, mais aussi son temps de réponse. Lorsque le système qui utilise ce filtre est destiné à des mesures répétitives, il faut une grande vitesse de mesure,mais, en revanche, les résultats de chaque mesure sont très proches de ceux de la mesure précédente. Il est donc utile de conserver au condensateur C sa charge entre deux mesures. Ainsi, d'une mesure à l'autre, le temps de mesure ne sera que celui de l'ajustage d'une valeur à la précédente, et non celui de l'ajustage depuis zéro. A cet effet, on peut insérer aux points M et N situés de part et d'autre du condensateur C, des portes, par exemple à transistor, commandées par l'ordinateur de mesure. A la fin de chaque mesure, ces portes sont ouvertes, ce qui isole le condensateur et lui permet de conserver sa charge. Pour la mesure suivante, on referme les portes et le condensateur peut ajuster sa charge à la nouvelle valeur à mesurer. On peut ainsi atteindre une très grande vitesse de mesure, dans le cas de mesures répétitives comme celles qui se présentent par exemple lors du contrôle pondéral de qualité. REVENDICATIONS 1. Filtre analogique, en particulier pour un appareil de mesure électronique tel qu'une balance, dans lequel le signal de mesure analogique (VE) est constitué par une composante continue proportionnelle à la grandeur à mesurer, à laquelle vient se superposer une composante alternative due aux perturbations de l'environnement, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de filtrage RC suivi d'un circuit inverseur (A2) et d'un circuit sommateur inverseur (A3), le signal de mesure (VE) étant appliqué simultanément à l'entrée du circuit de filtrage RC et à l'entrée du circuit sommateur inverseur (A3). 2. Filtre analogique selon la revendication l, caractérisé en ce qu'un filtre passe-haut actif (A1) est interposé entre le circuit de filtrage RC et le circuit inverseur (A2). 3. Filtre analogique selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce que le circuit sommateur inverseur (A3) est suivi d'un second circuit inverseur (A4). 4. Filtre analogique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des moyens (M, N) sont prévus pour isoler le condensateur (C) du circuit de filtrage RC entre chaque mesure.