Brevet FR2670017A1 — publié le 19920605

DISPOSITIF DE CIRCUITS POUR L'ETALONNAGE DE SIGNAUX EN INSTRUMENTATION INDUSTRIELLE La présente invention concerne un dispositif de circuits pour l'étalonnage des signaux en instrumentation industrielle. Il est connu que dans le domaine de la régulation industrielle les tolérances de référence pour l'étalonnage d'un appareil régulateur doivent être assez réduites alors qu'il est également important que l'étalonnage puisse s'appliquer à de larges gammes de mesures. Dans ce but les circuits conçus pour assurer cette régulation doivent être capables de respecter les exigences ci-dessus de manière modulaire, continue et fiable sans nécessiter l'exécution d'ajustements onéreux, sans impliquer de changements onéreux et en même temps sans alourdir les circuits par d'autres modules qui rendraient l'ensemble de l'appareil moins fiable qu'à l'état normal. En particulier, il faut s'assurer que, en liaison avec une variable quelconque d'un processus, dans les installations industrielles les systèmes de commandes concernés soient à même de répondre à toute situation nécessitant des gammes de mesures qui sont très différentes l'une de l'autre, en pouvant ainsi s'adapter facilement aux exigences particulières de l'installation. En résumé, il faut signaler qu'il serait onéreux pour un constructeur de préparer à chaque fois des modules de circuits des commandes de variables de processus adaptés pour satisfaire différentes gammes de mesures et comportant par conséquent des circuits différents pour leur permettre d'être montés dans diverses installations ayant des fonctions et des besoins différents. Par conséquent le problème qui se trouve à la base de l'invention tient au fait que les exigences de gammes d'étalonnage de ce que l'on appelle le zéro de référence d'une variable, c'est-à-dire le début de l'échelle de référence ainsi que la régulation de la valeur de l'extrémité opposée de l'échelle, impliquent que les circuits incorporés au module d'étalonnage respectif soient capables de s'appliquer à une large gamme de signaux à l'entrée et à une valeur de gamme normalisée à la sortie Ceci est obtenu en agissant sur les réseaux résistifs qui sont incorporés auxdits circuits. Dans l'état actuel de la technique il existe des références et des solutions mais elles ne garantissent pas la possibilité d'obtenir une large gamme de mesures combinée à une simplicité des circuits qui permettent par conséquent une construction facile et fiable En fait des circuits réalisés combinent un ensemble de résistances dont les valeurs ohmiques se suivent dans un ordre binaire et qui permettent d'étalonner la gamme de mesures en fonction d'un critère à deux états (marche/arrêt), qui correspond exactement au système binaire, mais ces circuits ne garantissent pas, dans la gamme de mesures ci- dessus des valeurs appropriées et des valeurs de résistance ainsi que des liaisons en U. Plus particulièrement, pour réguler ce que l'on appelle la valeur de départ de l'échelle et pour étalonner la valeur de fin de l'échelle, neuf résistances et dix liaisons en U sont par exemple nécessaires pour obtenir cinq échelons de position, c'est-à- dire cinq échelons de référence de la gamme de mesures. Un objet de la présente invention est de supprimer les limites de la technique antérieure en proposant un dispositif de circuits pour l'étalonnage des signaux en instrumentation industrielle permettant de réduire le nombre des résistances et le nombre des liaisons de connexion en U correspondantes à prévoir dans le circuit souhaité, lequel sera combiné à des circuits amplificateurs pour définir la gamme de mesures et n'alourdira pas l'ensemble des circuits tout en les rendant fiables dans tous les cas et sans gêner le module d'étalonnage dans lequel ils seront insérés, offriront la possibilité d'industrialiser le dispositif en l'adaptant à des combinaisons utilisables dans un grand nombre d'applications. Les objets précédents ainsi que d'autres objets qui apparaîtront au cours de la description suivante sont atteints selon la présente invention grâce à un dispositif de circuits pour étalonnage des signaux en instrumentation industrielle caractérisé en ce qu'il comprend trois résistances avec trois liaisons en U de connexion, connectées dans un circuit ayant un seul potentiomètre d'appoint de régulation qui permet de régler la valeur de départ de l'échelle et un réseau de résistances ainsi que des liaisons de connexion en U connectées dans un circuit avec un second potentiomètre d'appoint de régulation pour réguler la valeur de fin d'échelle, lesdites trois résistances et le réseau de résistances étant ensuite connectés en circuit avec deux amplificateurs de circuit en cascade, de manière à définir un grand nombre de gammes de mesures de la variable que le dispositif doit étalonner dans une installation industrielle, au moyen des trois états de connexion possibles que l'on peut obtenir grâce aux trois liaisons en U. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris d'après la description d'une forme de réalisation préférée d'un dispositif de circuits pour l'étalonnage des signaux dans des systèmes de commandes donnée ci- après à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente schématiquement les éléments essentiels du dispositif de l'invention. Sur le dessin l'ensemble du dispositif est entouré par des traits interrompus qui le délimitent entièrement et il est identifié par le numéro de référence 1. Trois résistances de dimension déterminées sont désignées par 2, 3 et 4 sont montées en série avec trois liaisons de connexion en U référencées 5, 6 et 7, avec sur chacune des points de liaison respectifs désignés par 5 a, b et 5 c; 6 a, 6 b et 6 c; 7 a, 7 b et 7 c, dans le but d'étalonner des valeurs déterminées du courant en fonction d'une tension de référence préréglée appliquée aux extrémités de chaque liaison en U. Les liaisons en U 5, 6 et 7 sont ensuite reliées en parallèle à un potentiomètre d'appoint de régulation qui régule la valeur du début de l'échelle, désignée par 8. Ledit potentiomètre d'appoint est connecté en circuit à un ensemble de résistances 9, 10 et 12, qui sont ensuite reliées à un second potentiomètre d'appoint 11 régulant la valeur de l'extrémité de l'échelle. Les trois résistances 2, 3 et 4 et les trois liaisons correspondantes en U 5, 6 et 7 sont ensuite placées à l'entrée d'un amplificateur 14 ayant sa propre résistance d'entrée désignée par 13. A la sortie du premier amplificateur est montée une résistance 16 agissant comme résistance d'entrée d'un second amplificateur 15 qui comporte à son tour un réseau d'autres résistances 17 et 18 à son entrée, lesquelles sont reliées à des liaisons en U correspondantes identifiées par 20 et 21 Chaque liaison en U comporte ses propres points de liaison désignés par 20 a, 20 b et 20 c; 21 a, 21 b et 21 c. Ensuite un ensemble de résistances désignées par 23, 24 et 25 est placé aux bornes de l'amplificateur 15 pour étalonner les valeurs de sortie Deux résistances 19 et 26 agissent sur le gain de l'amplificateur 15 qui agit lui-même sur le rapport de division des résistances 24 et Les résistances 19 et 26 sont ensuite combinées avec une liaison en U 22 ayant ses points de liaison respectifs désignés par 22 a, 22 b et 22 c. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention dont la structure a été décrite ci-dessus va maintenant être expliqué. Pour mieux comprendre les principes de régulation il est nécessaire d'établir d'abord que dans une solution à deux états pour une gamme de valeurs de début d'échelle allant de 130 % à + 130 %, 26 étapes d'étalonnage de la valeur de début d'échelle sont nécessaires De la même manière, pour une gamme de valeurs de fin d'échelle allant de 100 % à 260 %, 26 étapes sont nécessaires pour l'étalonnage de la valeur de fin d'échelle Par conséquent, dans le cas particulier un grand nombre de résistances seraient matériellement nécessaires. Au contraire, avec la solution proposée qui concerne un réseau de résistances identifiées par 2, 3 et 4, et 17, 18 et 23, le nombre des résistances et des liaisons U nécessaires est inférieur Ce qui précède va maintenant être expliqué plus en détail. Pour l'étalonnage de la valeur de début d'échelle, si on considère que la valeur de fin d'échelle est de %, lorsqu'un courant donné est appliqué à la résistance 13 à l'entrée de l'amplificateur 14, la résistance 2 est traversée par un courant qui est d'environ 10 % de celui de l'entrée de l'amplificateur 14. De cette façon la résistance 9 est traversée par une valeur de courant qui correspond à 15 % de la valeur traversant la résistance 13; au contraire la valeur du courant traversant la résistance 3 est de 30 % de la valeur citée précédemment, tandis que la valeur du courant qui traverse la résistance 4 est de 90 % de la valeur du courant traversant la résistance 13. De cette façon, en agissant sur un potentiomètre d'appoint 8 on obtient une gamme comprise en 15 et + 15 à la sortie de l'amplificateur 14 qui correspond à la valeur de début d'échelle, et par conséquent une gamme comprise entre 145 % et 145 % selon les liaisons qu'il est possible d'effectuer sur les liaisons U respectives 5, 6 et 7 et évidemment selon le réglage du potentiomètre d'appoint 8 (en fait 145 s'obtient en ajoutant les contributions de 15 % pour le potentiomètre d'appoint, de %, 30 % et 90 % pour les résistances 2, 3 et 4 respectivement). Pour des questions de clarté il est précisé qu'en appliquant une valeur de tension d'entrée à l'amplificateur 14, tout ce qui peut être calibré dépend des valeurs progressives définies par les résistances 2, 3 et 4 avec les liaisons U respectives 5, 6 et 7 et en ajustant à nouveau le potentiomètre 8. Au contraire pour l'étalonnage de la valeur de fin d'échelle, la régulation fine du potentiomètre d'appoint il est employée en liaison avec une résistance 10. En ce qui concerne la liaison parallèle avec la résistance 12, lorsque le potentiomètre 1 l est réglé à 0, c'est-à-dire qu'il est mis à la masse, la valeur du courant est définie par la résistance 12. Par conséquent à la sortie de l'amplificateur 14 il y aura une valeur donnée par la configuration des résistances. Au contraire, pour ce qui est de l'opération de réglage de la valeur de fin d'échelle, on emploie l'amplificateur 15, qui subit alors l'influence de la résistance d'entrée 16 et par conséquent peut établir à la sortie, en fonction des valeurs des résistances 17, 18 et 23, 19 et 26 en association avec les liaisons U respectives 20, 21 et 22, des valeurs de résistance qui sont pratiquement des valeurs progressives allant d'un minimum de 10 % à un maximum de 90 %, comme indiqué pour les résistances 2, 3 et 4 avec les liaisons U respectives 5, 6 et 7. Par conséquent en combinant convenablement les liaisons U 21 et 20 ainsi que 22, il est possible de réaliser des étapes progressives qui, en liaison avec la résistance fixe 23 et compte tenu du diviseur résistif constitué par les résistances 24 et 25, aboutissent à la valeur de fin d'échelle souhaitée à la sortie de l'amplificateur 15. L'invention atteint les objectifs fixés. En fait en utilisant la combinaison des résistances 2, 3 et 4 avec les liaisons U 5, 6 et 7 ainsi que les liaisons 20, 21 et 22 avec les résistances 17, 18 et 26 il est possible d'obtenir une valeur d'étalonnage qui est beaucoup plus fine et beaucoup plus stable et se situe également dans une gamme beaucoup plus large. Evidemment des variations des circuits et des paramètres sont possibles dans le cadre du principe de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif de circuits pour l'étalonnage de signaux en instrumentation industrielle, caractérisé en ce qu'il comprend trois résistances avec trois liaisons en U de connexion connectées dans un circuit avec un seul potentiomètre de réglage pour réguler la valeur de début d'échelle,' et un réseau de résistances avec des liaisons en U de connexion montées dans un circuit avec un second potentiomètre de réglage pour définir la valeur de fin d'échelle, lesdites trois résistances et ledit réseau de résistances étant ensuite connectés dans un circuit à deux circuits amplificateurs en cascade, de manière à définir un grand nombre de gammes de mesures de la variable que le dispositif doit étalonner dans une installation industrielle, grâce à l'emploi de trois états de connexion possibles obtenus grâce aux trois liaisons U. 2 Dispositif de circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois résistances sont montées en série dans un circuit avec les liaisons U de connexion correspondantes, tandis que ces dernières sont connectées en parallèle avec le premier potentiomètre d'appoint de réglage. 3 Dispositif de circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau de résistances est monté en série dans un circuit avec deux résistances des liaisons U correspondantes et un diviseur résistif. 4 Dispositif de circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois résistances sont montées à l'entrée du premier amplificateur tandis que le réseau de résistances est associé au second amplificateur, lesdits amplificateurs étant ensuite montés en cascade.