Brevet FR2622693A1 — publié le 19890505

Appareil de mesure électronique, en particulier balance La présente invention concerne un appareil de mesure électronique, en particulier une balance, du type dans lequel on compense la grandeur à mesurer en envoyant un courant dans un bobinage électromagnétique solidaire d'un élément mobile, au moyen d'un amplificateur commandé par un dispositif de détection de zéro. Dans les balances électroniques de ce type, le dispositif de détection de zéro est généralement constitué par deux cellules photoélectriques éclairées par une lampe à travers un occultateur solidaire de l'élément mobile ou flêau. Les deux cellules sont montées dans un pont de Wheatstone dont la tension de déséquilibre commande un amplificateur envoyant le courant nécessaire au bobinage électromagnétique de rattrapage de zéro. La mesure du courant donne la valeur de la force appliquée sur la balance et cette mesure s'effectue généralement au moyen d'un convertisseur analogique/numérique, éventuellement associé à un ordinateur. Il s'agit donc en réalité d'une balance analogique à lecture numérique, dont la vitesse de mesure est relativement lente, essentiellement en raison de la présence du convertisseur analogique/numérique. La présente invention a pour but principal de remédier à cet inconvénient et, pour ce faire, elle a pour objet un appareil de mesure du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce que le dispositif de détection de zéro fournit des informations binaires qui sont traitées par un ordinateur, et en ce que la tension de commande de l'amplificateur est fournie par un convertisseur numérique/analogique piloté par l'ordinateur. On obtient ainsi une balance entièrement numérique permettant de rattraper beaucoup plus vite le zéro. En effet, le convertisseur numérique/analogique est toujours beaucoup plus rapide qu'un convertisseur analogique/numérique et il donne directement le résultat de la mesure. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, le dispositif de détection de zéro est constitué par un laser fixe éclairant deux capteurs photoêlectroniques solidaires de l'élément mobile de l'appareil. Par suite de la finesse du faisceau laser, les deux capteurs ne sont jamais éclairés en même temps et fournissent donc des informations binaires l ou 0, selon qu'ils sont éclairés ou non par ledit faisceau laser. Dans une variante de réalisation, le dispositif de détection de zéro est constitué par une lampe fixe éclairant deux capteurs photoélectroniques fixes à travers un occultateur solidaire de l'élément mobile de l'appareil, chacun de ces capteurs étant associé à un dispositif de déclenchement à seuil. Les deux capteurs fournissent ainsi des informations binaires l ou 0, selon que leur niveau d'éclairement est supérieur ou inférieur à un seuil prédéterminé. Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont décrites ci-après à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure l est une vue simplifiée en perspective d'une balance électronique classique à compensation électromagnétique - la figure 2 est un schéma synoptique du circuit électrique de commande et de mesure de cette balance classique - la figure 3 est un schéma synoptique du circuit électrique de commande et de mesure d'une balance conforme à l'invention - la figure 4 est une vue schématique du dispositif de détection de zéro équipant la balance conforme à l'invenion ; et - la figure 5 est une vue schématique d'une variante de réalisation de ce dispositif de détection de zéro. La balance électronique représentée sur la figure l comprend, de façon connue en soi, un bras mobile ou fléau l supporté par une suspension 2 et dont une extrémité est reliée à un ressort 3, tandis que l'autre extrémité comporte un détecteur de zéro constitué ici par un occultateur 4 coopérant avec deux cellules photoélectriques fixes 5 éclairées par une lampe 6. Sur le fléau l est fixé un plateau 7 destiné à recevoir la charge à mesurer. En dessous se trouve un support 8 pour un bobinage 9 disposé dans le champ magnétique d'un aimant permanent 10. Le fonctionnement d'une telle balance est bien connu et ne sera donc pas décrit en détail ici. On rappellera simplement qu'il s'agit d'un appareil de zéro dans lequel on compense la charge à mesurer, en l'occurrence un poids, en envoyant un courant dans le bobinage 9. Comme représenté sur la figure 2, le zéro est vérifié par la mise en équilibre d'un pont de Wheastone il incluant dans ses branches les deux cellules photoélectriques 5, tandis que dans l'une des diagonales de ce pont se trouve un amplificateur 12 fournissant au bobinage 9 le courant de rattrapage nécessaire, dont la valeur est représentative de la charge à mesurer. Ce courant est mesuré par exemple au moyen d'un convertisseur analogique/numêrique 13 susceptible d'être relié à un ordinateur. Au contraire, dans la balance conforme à l'invention, et comme illustré sur la figure 3, l'amplificateur 12 est commandé directement par un convertisseur numérique/analogique 14 piloté par un ordinateur 15 qui reçoit des informations binaires des deux capteurs 5 du dispositif de détection de zéro. On obtient ainsi une balance entièrement numérique permettant de rattraper beaucoup plus vite le zéro. A cet effet, il convient cependant de modifier également le dispositif de détection de zéro, afin que les capteurs 5 fournissent des informations binaires 1 ou O à l'ordinateur 15. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, on utilise un laser fixe 16 éclairant sans occultateur deux capteurs photoélectroniques 5 constitués par exemple par des photodiodes ou des phototransistors. Ces deux capteurs sont fixés sur un support tel que 17 solidaire de l'extrémité du fléau 1 de la balance. En raison de la finesse du faisceau lumineux émis par le laser 16, et même si les deux éléments photosensibles 5 sont très proches l'un de l'autre, seul l'un d'entre eux peut être éclairé à la fois. Celui qui est éclairé fournit alors un bit 1, tandis que l'autre fournit un bit 0. L'incertitude géométrique sur le zéro est représentée dans ce cas par la distance séparant les bords des deux éléments photosensibles. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 5, on utilise une lampe fixe 18, constituée soit par une lampe ordinaire, soit encore par une diode électroluminescente, éclairant deux capteurs photoélectroniques fixes 5 à travers un occultateur 19 porté par l'extrémité du fléau 1 de la balance. Dans ce cas, pour avoir une variation nette, chaque capteur est associé à un dispositif classique de déclenchement å seuil qui fait que l'on a un 1 pour un niveau d'intensité nominal et un O pour une intensité moindre. L'incertitude géométrique sur le zéro est représentée par la différence de surface éclairée provoquant le changement d'état binaire. La balance conforme à l'invention qui vient d'être décrite fonctionne de la manière suivante De façon classique, la force de rattrapage est exercée par le courant circulant dans le bobinage 9 et ce courant est fourni par l'amplificateur 12 avec une intensité qui dépend de sa tension d'entrée. Conformément à l'invention, cette tension est générée par le convertisseur numérique/analogique 14 piloté par l'ordinateur 15. Pour compenser et mesurer une force inconnue, en l'occurrence un poids, l'ordinateur 15 envoie dans le convertisseur 14 des valeurs croissantes, ce qui se traduit par des intensités croissantes dans le bobinage 9. Tant que l'on est très en dessous du zéro, le fléau 1 se trouve en position basse et les deux capteurs 5 sont identiquement éclairés. Autrement dit, ils sont tous les deux à l'état O dans le mode de réalisation de la figure 4 et à l'état 1 dans le mode de réalisation de la figure 5. On sait alors que l'on est très loin de l'équilibre et on peut choisir des pas de rattrapage plus grands. Dès que l'on arrive près de la position d'équilibre, l'un des deux capteurs 5 change d'état. A la position d'équilibre, c'est-à-dire au zéro, et compte tenu de l'algorithme utilisé, le fléau 1 oscille entre deux positions pour lesquelles le couple de capteurs envoie à l'ordinateur 15 des couples de bits alternés 0-1 et 1-0. C'est cette alternance qui est interprêtée par l'ordinateur comme étant la stabilisation au point zéro, c'est-à-dire l'équilibre de la balance. La lecture du poids s'effectue simultanément avec la compensation, puisque l'on détecte instantanément si l'on a rattrapé le point d'équilibre. Or, à cet instant, la valeur atteinte par le courant de rattrapage se trouve déjà sous forme numérique dans l'ordinateur 15. Pour l'étalonnage, on procède comme pour une balance classique. La présente invention permet donc en définitive d'augmenter considérablement la vitesse de mesure, notamment lorsqu'il s'agit de pesées répétitives, par exemple pour le contrôle pondéral de qualité. En effet, après la pesée du premier échantillon, on sait approximativement le poids des suivants. On peut donc démarrer le convertisseur numérique/analogique 14 à la valeur précédente, ou, mieux encore, à la valeur moyenne attendue. On gagne ainsi beaucoup de temps. Par ailleurs, lorsque la balance se trouve dans un milieu perturbé, par exemple en milieu industriel, on obtient un suivi des fluctuations avec un grand nombre de valeurs par seconde, ce qui autorise l'application d'algorithmes de filtrage numérique sophistiqués et performants. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure électronique, en particulier une balance, du type dans lequel on compense la grandeur à mesurer en envoyant un courant dans un bobinage électromagnétique (9) solidaire d'un élément mobile, au moyen dtun amplificateur (12) commandé par un dispositif de détection de zéro (5) caractérisé en ce que le dispositif de détection de zéro (5) fournit des informations binaires qui sont traitées par un ordinateur (15), et en ce que la tension de . commande de l'amplificateur (12) est fournie par un convertisseur numérique/analogique (14) piloté par l'ordinateur (15). 2. Appareil de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection de zéro est constitué par un laser fixe (16) éclairant deux capteurs photoélectroniques (5) solidaires de l'élément mobile (1) de l'appareil. 3. Appareil de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection de zéro est constitué par une lampe fixe (18) éclairant deux capteurs photoêlectroniques fixes (5) à travers un occultateur (19) solidaire de l'élément mobile-(1) de l'appareil, chacun de ces capteurs étant associé à un dispositif de déclenchement à seuil.