Brevet FR2642555A1 — publié le 19900803

L'invention concerne les pesons mécaniques d ressorts de compression ou d'extension, avec affichage digital du poids mesuré. Ces pesons sont surtout utilises hors commerce, comme instruments d'évaluation. A -partir d'une capacité de pesée supérieure & quelques kilogrammes, cette estimation est génralement faite par tranches de cent grammes. La finesse de résolution est naturellement fonction du maximum envisage de poids & peser, d'une part, et de la longueur de la courbe de flexion ou d'extension du ou des ressorts utilises, d'autre part. Jusqu'à ce Jour ces appareils, pour transformer le déplacement de lWextrémité du ou des ressorts soumise d faction de ce poids en une valeur électrique traitée ensuite par des composants adéquats jusqu' & l'affichage final, utilisent un capteur constitué généralement par un potentiomètre a glissière å variation dite linéaire, dont le curseur est relié plus ou moins directement à cette extrémité. Les versions les plus simplifiées mesurent directement sur la sortie du curseur les variations d'une tension convenable appliquée aux bornes du .potentio- mètre, par le moyen d'un voltmètre electronique situé en aval, ou les variations de la résistance de sortie de ce potentiometre, qui servent à faire varier la fréquence d'un système oscillateur, fréquence mesurée elle-meme et convertie en poids par un appareillage approprie. Mais si l'industrie, dans son état actuel, peut fabriquer en série répétitive des ressorts dont la courbe de compression ou d'extension est pratiquement linéaire et constante, il n'en est pas de même pour les potentiomètres, pour lesquels des écarts de six pour cent de part et d'autre de la courbe, et sur seulement soixantedix pour cent de l'étendue de celle-ci, sont couramment admis. Il en résulte des écarts de pesée parfois importants, et une inconstance inacceptable d'un modèle à l'autre. En outre, la présence de composants ultérieurs et leur agencement détermine une augmentation sérieuse du prix de revient final, souvent incompatible avec les moyens financiers des utilisateurs. La présente invention a pour but de remédier å tous ces inconvénients, et de réaliser un instrument plus précis et de prix de revient minima, tendant plus abordable l'acquisition de l'appareil par la généralité des usagers Elle est principalement caractérisée en ce qu'un élément formant partie de contacteur, directement ou indirectement solidaire de l'extrémité mobile du ou des ressorts, active électriquement directement les connexions de retour des segments d'afficheur à diodes ou & cristaux, ou des diodes discrètes de signalisation qui valentes de l'appareil, en provoquant ainsi leur luminescence ou leur apparition, et leur extinction, sans éléments intermédiaires autres que ceux de modification de tension ou d'intensité, ou de mise en forme éventuelles, en cas d'utilisation d'afficheurs s cristaux liquides, par exemple t'invention comporte en outre des moyens de guidage et d'alimentation de la partie mobile du contacteur, de suppression des frottements inutiles entre contacts, de tarage, d'adaptation aux courbes de flexion ou de compression non linéaires éventuelles des ressorts, et de construction simplifiée, moyens qui seront exposés dans la description qui va suivre, et dans les dessins annexés qui représentent un exemple de réalisation. Dans cet exemple préferé mais non limitatif d'application de l'invention, fonctionnant sur pile ou petit accumulateur, établi pour peser de O & 6 kilos, par la flexion sur 4 centimetres de deux ressorts jumelés de 6 centimètres de hauteur, la pièce formant partie de contacteur multiple se présente sous la forme d'un r teau fixé directement sur l'extrémité des deux tiges d'une armature, coulissantes å l'intérieur des ressorts de compression étalonnés, chacune des dents flexibles convenablement profilées ou équipées de ce rateau commandant l'état électrique d'un segment d'afficheur en fermant ou non un contact avec un plot correspondant. Dans ces desssins très sensiblement å l'echelle: La figure 1 représente le support des deux afficheurs, de leurs connexions et des plots de contacts correspondants, formant la partie fixe du commutateur. Les figures 2 et 3 représentent respectivement l'ensemble de l'armature mécanique, de face et de profiL La figure 4 montre l'ensemble de l'appareil ouvert sur un côté. Dans la figure I, le support, qui est constitué par un circuit imprimé simple face, est annoté 1. La face visible est le côté cuivre, gravé suivant un des procédés classiques. On voit en haut les trous de fixation des afficheurs 2, lesquels se trouvent de l'autre côté, sur la face avant. Les connexions 3 relient chacun de ces trous dans lesquels sont soudées les pattes des afficheurs corree- pondant aux divers segments, aux plots de contact 4 qui déterminent la formation des chiffres par luminescence, apparition ou extinction des segments convenables- Tous les plots concourant F la formation d'un chiffre sont placés sur la même ligne horizontale.La largeur de ces plots, qui sont au même écartement que les lamelles du r teau, les rend facilement contactables par ces dernières, sans qu'elles puissent venir toucher les connexions, beaucoup plus minces et écartées. La distance verticale entre deux plots successifs isolés est suffisamment supérieure à l'encombrement du point de contact formé ou rapporté sur les lamelles, pour éviter tout chevauchement -intempestif du contact sur ces plots, pouvant laisser subsister sur le chiffre affiché un ou plusieurs segments du chiffre voisin. Dans les figures 2 et 3, 5 désigne le rameau de contact et ses lames flexibles, 6 ia pièce de guidage du rbteau pour le maintenir toujours horizontalement droit, comme expliqué plus loin, 7 les ressorts, ici jumelés pour doubler leur -force, 8 la plaque d'appui et de fixation dans le boîtier, et 9 les tiges de -l'arsature métallique, munie d'un arceau pour le crochet de suspension détachable de la masse å peser, non figuré. La figure 4 représente une vue mise & l'horizontale de l'intérieur de l'ensemble de l'appareil, dans son boîtier 10, côté de face enlevé. Outre les parties déj & mentionnées, on y voit de profil une lame conductrice 11, fixée sur des tétons 12, et alimentée par la connexion 13 d'une pile 14, dont l'autre pôle 15, alimente, par son contact avec une lamelle flexible fixée en 16 de la platine 1, l'électrode commune & tous les segments d' afficheurs, lors de la fermeture du boîtier. Une fenêtre 16 percée dans ce dernier permet de voir les chiffres affichés au travers d'une lame de plastique coloré transparent 17. La lame conductrice 11, dont les deux bords latéraux, non visibles, sont rabattus vers le bas, est enfourchée étroitement par les deux flancs parallèles du guide 6, solidaire du rbteau 5, qui est donc maintenu toujours perpendiculaire aux connexions et parallèle aux lignes de plots 4 dans ses déplacements. Par ailleurs la pression des lamelles arrière du rameau 5 sur la lame 11 compense ici celle des lamelles avant sur les plots 4 du circuit 1, tout en leur communiquant directement le courant de retour de l'alimentation. Les flancs du guide 6 sont suffisamment longs, et les deux trous de passage des tiges & travers la mince plaque-support 8 assez grands pour pouvoir jouer le rôle d'axes transversaux virtuels, et permettre å ces tiges, donc å la partie mobile du contacteur multiple, d'osciller dans un plan perpendiculaire A. celui du support des plots, lorsque le poids b peser se trouve en place. Il suffit donc, pendant la pesée, d'incliner légèrement l'appareil en avant, pour supprimer toute pression des lamelles sur le circuit des plots, le retour à la verticale faisant apparaître directement le poids mesuré. Pour faciliter encore cette inclinaison, il est possible de supprimer toutes les lamelles arrière de contact sur la plaque Il, le retour commun s'effectuant alors par le contact entre les bords de cette plaque et les flancs du guide 6, ou par la mise de ce retour à l'armature sur la plaque 8 , ou par une lamelle et une connexion supplémentaires sur le r & eau et le support 1. Cette disposition permet de réduire considérablement l'usure des lamelles et des plots minces gravés sur le circuit, la consommation de l'appareil, et supprime complètement l'effet de freinage dû au frottement. Elle devient indispensable lorsque L'appareil doit mesurer de faibles poids, pour lesquels le poids de l'armature ne peut contre-balancer ce freinage. Une simplification de construction et de.fonctionnement consiste par ailleurs å supprimer tout interrupteur séparé de courant d'alimentation, en supprimant simplement les premières lignes -de plots du début de pesée, qui n'ont ici aucune importance. La pesée commence donc & 0,4kg. De ce fait, le retour des ressorts au repos provoque celui des lamelles de contact sur la surface isolante, et l'extinction automatique de l'appareil. Un grand avantage de l'invention réside encore dans la possibilité de faire coincîder exactement l'affichage avec le poids pesé, en cas de ressorts ne présentant pas une courbe exactement linéaire de flexion ou d'extension, en- décalant simplement les lignes de plots, suivant la courbe réelle des ressorts utilisés. Pour pouvoir, le cas échéant, tarer ou réajuster le peson, il suffit de faire glisser le support 1 , fixe sur les tétons du -demi-boStier supérieur par des vis coulissant dans des boutonnières allongées verticalement, et serrées après ajustage Ou, avec, par exemple pour une possibilité permanente de réglage, une molette extérieure tournant sur une tige filetée traversant le boitier 10 ,un ressort inséré intérieurement entre la paroi du boîtier et le chant supérieur du support 1, et fixée en haut de ce dernier. Le fonctionnement du peson découle de source: si l'on ne fait pas Jouer l'avantage de l'inclinaison en avant, la descente de la partie mobile du contacteur multiple avec la flexion des ressorts sous l'action du poids å mesurer, provoque dans la fenêtre avant 16 l'apparition successive des poids intermédiaires, jusqu'au poids final, par la succession des contacts des labelles sur les lignes de plots correspondants. Le fonctionnement avec inclinaison a déjà été envisage.precédemment. L'invention est naturellement susceptible de s'appliquer-å d'autres modes de réalisation, suivant les besoins et les possibilités d'emploi. Le circuit imprimé simple face, choisi ici pour la simplicité de la fabrication et du fait de la place disponible, peut, par exemple, être remplacé, en cas d'enccmbrement plus réduit, par un circuit double-face, les plots alors également réduits pouvant communiquer avec les connexions situées en face derrière le circuit, par un des moyens de liaison classiques et connus. De même, en cas de miniaturisation, cette platine de contacts pourrait-elle etre constituée de lamelles sur chant, profilées convenablement, et séparées par de minces lamelles d'isolant, maintenues par tout moyen ou noyées dans un isolant, les parties émergentes formant plots. Pour plus de précision, les lamelles du râteau frotteur, qui est dans cet exemple d'application, découpé d'une seule pièce dans un métal souple et mince, inox ou chrysocale etc.., pourraient naturellement hêtre munies de petits plots de contacts poir.tus, ou l'ensemble du rateau constitué par des pistons pointus poussés par des ressorts en fil roulé ou a lames et situés dans des logements pratiqués dans une tete massive ou emboutie, ou traversant une plaque-guide convenablement percée, ou tout autre dispositif convenable, tei, pour réduire le frottement, celui constitué par une roulette massive ou fractionnée en rondelles et roulant sur les plots, etc...A l'inverse, un cylindre massif gravé, ou formé de rondelles convie nablement profilées et empilées, entraSné solidairement avec l'extriklité active du ou des ressorts par une orémaillère ou par un cable pouvant éventuellement servir d'attache b leur extrémité inférieure pour le crochet de pesée, cylindre tournant sur des lamelles correspondantes aux connexions, ou les contactant en fin d'oscillation, pourrait faire l'objet d'une autre réalisation. De meme, les deux parties du contacteur pourraient être inversées, le support 1 ou sa partie contacteur pouvant ,sous n'importe quelle forme et de n'importe quelle façon, etre solidaire de l'extrémité mobile du ou des ressorts, et glisser sur des lamelles fixes, ou venir en contact après oscillation. On voit que toutes les formes d'application de l'invention sont possibles, sans sortir de l'esprit de cette invention, qui consiste dans l'activation électrique directe des connexions reliées aux segments des afficheurs, ou aux composants de remplacement de ces derniers, par tout dispositif de contact solidaire, directement ou non, de l'extrémité active des ressorts de pesée. Revendications. 1. Dispositif d'affichage digital pour pesons mécaniques à ressorts d'extension ou de compression, caractérisé en ce qu'un élément contacteur, directement ou indirectement solidaire de l'extrémité mobile du ou des ressorts, active électriquement et directement les connexions de retour des segments d'afficheurs d diodes ou à cristaux, ou des dindes discretes de signalisation équivalentes, sans éléments intermédiaires autres que ceux de modification de tension ou d'intensité, ou de mise en forme éventuelles du courant d'alimentation. 2. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel les connexions, leurs plots de contact etles trous de fixation des afficheurs sont aménagés sur un meme support, constitué d'un circuit imprimé simple ou double face, gravé par tout procédé. 3. Dispositif suivant la revendication 2, dans lequel les plots de contact cor respondant & un même chiffre d'afficheur ou & une même diode sont disposés en ligne, de façon å etre contactés simultanément et convenablement par le contacteur, suivant la courbe de flexion ou de compression du ou des ressorts utilisés. 4. Dispositif suivant la revendication 2, dans lequel le support peut être déplacé dans les sens aller ou retour du mouvement. du contacteur, afin de pouvoir, définitivement ou en permanence, tarer ou ajuster l'appareil pour une lecture exacte. 5. Dispositif suivant la revendication 3, dans lequel les premières lignes de plots correspondant au début de mesure sont supprimées, afin de couper le courant d'alimentation au repos. 6. Dispositif suivant la revendication 2, dans lequel le support de plots est remplacé par des lamelles convenablement profilées, isolées et placées sur chant, les parties émergentes formant plots, pour présenter un encombrement minimal. 7. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel l'élément mobile du conta teur présente la forme d'un râteau ou d'un rouleau massif ou fractionne, dont les lamelles ou rondelles convenablement profilées ou munies de contacts en pointe, ferment les circuits des segments d'afficheurs par contact avec les plots reliés avec les connexions correspondantes de l'élément fixe. 8. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel l'élément mobile du contac teur est constitué par des pistons pointus, ou par de petites billes, poussés par ressorts et logés dans des trous convenablement disposés d'une tête massive ou emboutie, ou d'une plaque percée convenablement, les extrémités des ressorts alors profilées convenablement pouvant faire elles-memes ou non office de contacts. 9. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel les éléments du contacteur peuvent s'écarter, par oscillation ou tout autre moyen, pendant la mobilité du processus de pesée, et revenir en contact lors de la stabilisation du processus. 10. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel un des deux éléments du contacteur est un cylindre fixe massif gravé, ou constitué de rondelles convena- blement profiles, frottant, ou mis en contact , avec les lamelles, plots ou connexions de l'autre élément, et dont la rotation est rendue concordante avec la course du ou des ressorts, par tous moyens comportant ou non l'anneau de pesée. 11. Dispositif suivant la revendication i, dans lequel la fonction des éléments des contacteurs décrits dans les revendications précédentes se trouve inversée. 12. Tous appareils, dispositifs ou procédés de fabrication suivant l'invention.