Brevet FR2832802A1 — publié le 20030530

La présente invention concerne un accéléromètre thermique. On connaît du document US 5 581 034 un accéléromètre thermique comportant une enceinte remplie de gaz dans laquelle est disposé un organe de chauffage formé par un filament chauffant ou une plaquette chauffante ayant une température qui dépend de la puissance électrique fournie par un circuit électrique d'alimentation. L'organe de chauffage est associé à un détecteur d'accélération comprenant deux résistances montées en pont de Wheastone avec des résistances fixes et reliées à un circuit de mesure fournissant un signal électrique représentatif de la température des résistances du détecteur d'accélération. En fonctionnement, un équilibre s'établit tout d'abord entre d'une part la puissance dissipée par l'organe de chauffage et d'autre part la puissance évacuée à travers la paroi de l'enceinte. Cet équilibre se traduit par un écart de température entre l'organe de chauffage et la température extérieure. Cet écart de température participe à la définition de la courbe représentative du gradient de température en fonction de la distance par rapport à l'organe de chauffage. La forme de la courbe représentative du gradient de température entre l'organe de chauffage et les résistances formant le détecteur d'accélération est par ailleurs fonction de l'accélération à laquelle l'accéléromètre est soumis de sorte qu'une mesure de la variation de température du détecteur d'accélération permet de déterminer cette accélération. En particulier, dans le cas où le détecteur d'accélération comprend deux résistances disposées de façon symétrique par rapport à l'organe de chauffage, la différence de température entre ces résistances électriques est représentative de l'accélération à laquelle l'accéléromètre est soumis. Compte tenu de l'influence des différents équilibres thermiques sur la mesure de l'accélération, la précision de cette mesure est affectée par une variation de la température extérieure. Pour diminuer cet effet d'une variation de la température extérieure, le document précité enseigne d'isoler l'enceinte de l'accéléromètre, ou encore de prévoir un chauffage auxiliaire associé à un thermostat pour maintenir l'enceinte à une température constante, l'organe de chauffage étant par ailleurs alimenté avec une puissance électrique constante. Ces dispositions nécessitent des moyens de chauffage ou d'isolation supplémentaires qui compliquent l'accéléromètre et le rendent plus coûteux. Selon l'invention, on propose un accéléromètre dans lequel le circuit d'alimentation de l'organe de chauffage comporte un moyen de modulation de la puissance électrique fournie à l'organe de chauffage, de façon à maintenir entre un signal représentatif de la température de l'organe de chauffage et un signal représentatif d'une température extérieure à l'accéléromètre, un écart égal à une consigne d'écart prédéterminée. On utilise ainsi l'organe de chauffage lui-même pour compenser les variations de la température extérieure. Selon une version avantageuse de l'invention, la modulation de la puissance électrique fournie au moyen de chauffages est effectuée à partir d'une différence entre une tension représentative de la température de l'organe de chauffage et une tension représentative de la température extérieure. Cette modulation peut ainsi être réalisée par un circuit électrique d'une grande simplicité. Selon différents aspects d'un mode particulier de réalisation, la tension représentative de la température de l'organe de chauffage est prise aux bornes d'une résistance fixe montée en pont diviseur avec l'organe de chauffage, ce dernier étant formé par une résistance électrique variable en fonction de la température, et la tension représentative de la température extérieure est prise aux bornes d'une résistance fixe montée en pont diviseur avec une sonde de température formée par une résistance électrique variable en fonction de la température. De préférence, la sonde de température est disposée dans l'enceinte et dans un mode de réalisation préféré, la sonde de température est formée par le détecteur d'accélération lui-même. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation particuliers non limitatifs, en référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique de l'accéléromètre selon l'invention et des circuits électriques associés, - la figure 2 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation du circuit d'alimentation de l'organe de chauffage, - la figure 3 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation du circuit d'alimentation de l'organe de chauffage. En référence à la figure 1, l'accéléromètre comporte de façon connue en soi une enceinte 1 remplie de gaz dans laquelle est disposé un organe de chauffage 2 relié à un circuit d'alimentation 3 apte à fournir une puissance électrique à l'organe de chauffage 2 dont la température est fonction de la puissance électrique fournie. L'accéléromètre comporte par ailleurs un détecteur d'accélération formé dans l'exemple illustré par deux résistances 4.1 et 4.2 variables en fonction de la température. Comme illustré par des flèches en trait double, les résistances 4.1 et 4.2 sont reliées à un circuit de me- sure d'accélération 5 permettant de calculer l'accélération à partir de la mesure d'une différence de température des résistances 4.1 et 4.2. Selon l'invention, l'accéléromètre comporte en outre une sonde de température 6 qui, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, est formée par une résistance additionnelle variable en fonction de la température, par exemple une résistance en platine déposée sur la face interne d'un substrat formant une paroi de l'enceinte l, c'est-à-dire à une distance suffisante de l'organe de chauffage 2 pour que la température de la sonde de température 6 soit représentative de la température extérieure. L'organe de chauffage 2 et la sonde de température 6 sont reliés à un organe de mesure 7 de l'écart de température entre l'organe de chauffage 2 et la sonde de température 6, par exemple un amplificateur différentiel. Cet écart de température est envoyé à l'entrée inverse d'un sommateur 8 dont une deuxième entrée reçoit une consigne d'écart 9. La sortie du sommateur 8 est reliée à un organe de modulation de puissance 10 qui détermine la puissance électrique à fournir à l'organe de chauffage 2, réalisant ainsi une boucle d'asservissement pour mettre l'écart de température réel en conformité avec la consigne d'écart. La figure 2 illustre un premier mode de réalisation du circuit d'alimentation de l'organe de chauffage 2. Dans ce mode de réalisation le circuit d'alimentation est alimenté par une tension alternative V permettant une séparation des circuits de puissance et de mesure comme indiqué ci-dessous. La tension alternative V est envoyée d'une part directement à la sonde de température 6 et d'autre part à l'organe de chauffage 2 par l'intermédiaire d'un sommateur il. L'organe de chauffage 2 comprend une résistance variable en fonction de la température qui est montée en pont diviseur avec une résistance 12 fixe, c'est-à-dire une résistance ayant un faible coefficient de variation en fonction de la température, pour servir de référence à la mesure d'une tension UF qui est représentative de la résistance de l'organe de chauffage 2 et donc de sa température. De la même manière, la sonde de température 6 est associée à une résistance fixe 13 permettant de mesurer la tension US représentative de la température de la sonde de température 6. Les signaux UF et US sont transmis aux bornes d'entrée de l'amplificateur différentiel 7 par l'intermédiaire d'organes de découplage 14 effectuant une séparation de la composante alternative de ces signaux, et le cas échéant en utilisant des résistances d'adaptation non représentées. Le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 7 est donc représentatif de l'écart de température entre l'organe de chauffage 2 et la température extérieure. Ce signal est mélangé avec la tension d'entrée alternative V dans un multiplieur 15 afin de restaurer la composante continue pondérée par le signal représentatif de l'écart de température. La sortie du multiplicateur 15 est reliée à l'entrée inverse du sommateur 8 qui reçoit par ailleurs la consigne d'écart 9. A titre d'exemple lorsque l'on souhaite obtenir une température de l'organe chauffant de 3000C pour une température extérieure de 25 C c'est-à-dire un écart de 275 C, on effectue une mesure en atelier pour déterminer la température correspondante de la sonde de température 6, par exemple 50 C et on en déduit la consigne d'écart, soit 250 C dans l'exemple choisi. On peut également déterminer arbitrairement un écart de température sans con- nai naître la température de la sonde de température, la bou- cle d'asservissement ayant pour effet de maintenir cet écart constant et donc de permettre une modélisation de la mesure d'accélération. Le signal de sortie du sommateur 8 est relié à un amplificateur 10 dont la sortie est reliée à l'entrée inverse du sommateur 11. Le gain de l'amplificateur 10 est réglé pour assurer un fonctionnement stable de la boucle d'asservissement ainsi réalisée tout en effectuant une correction rapide de l'écart de température entre la température de l'organe de chauffage 2 et la température extérieure. La figure 3 illustre un mode de réalisation préféré du circuit d'alimentation dans lequel la mesure du signal représentatif de la température extérieure n'est plus mesurée par une sonde de température additionnelle 6 mais en utilisant les résistances 4.1 et 4.2 du détecteur d'accélération. Les éléments communs aux modes de réalisation de la figure 2 portent la même référence numérique et ne seront pas redécrits. Dans ce mode de réalisation la résistance 4.1 variable en fonction de la température est associée à une résistance fixe 13.1 pour mesurer une tension U1 représentative de la température de la résistance 4.1 et la résistance 4.2 est associée à une résistance fixe 13.2 pour mesurer la tension U2 représentative de la température de la résistance 4.2. Ces deux tensions sont additionnées pour former la tension US grâce aux résistances 16.1, 16.2 placées dans l'une des branches de l'amplificateur différentiel 7 dont la fonction a été décrite dans le mode de réalisation précédent. De façon non représentée sur la figure, les tensions U1 et U2 sont également transmises au circuit de mesure d'accélération 5 qui détermine la différence entre ces tensions. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que la mesure de la température extérieure ait été décrite en utilisant soit une sonde de température déposée sur la face interne d'une paroi de l'enceinte 1 soit en utilisant les fils détecteurs d'accélération, la sonde de température peut être disposée en un point quelconque à l'intérieur de l'enceinte ou à l'extérieur de celle-ci dès l'instant où la distance par rapport à l'organe de chauffage est suffisante pour que la température de la sonde de température soit représentative de la température extérieure. De même, bien que le dispositif d'alimentation selon l'invention ait été décrit en relation avec un dispositif de mesure d'accélération tel que décrit dans le document US 5 581 034, on peut utiliser le circuit d'alimentation selon l'invention en relation avec un autre type de mesure, par exemple en effectuant une compensation de la différence de température entre les résistances 4.1 et 4.2 du détecteur d'accélération et en mesurant l'accélération par référence à la puissance nécessaire pour effectuer cette compensation. Dans le cas d'une sonde de température additionnelle il est également possible de mesurer l'accélération en utilisant une seule résistance pour le détecteur d'accélération, la mesure de l'accélération étant alors réalisée par une analyse des variations dans le temps de cette résistance. REVENDICATIONS 1. Accéléromètre thermique comportant une enceinte (1) remplie de gaz dans laquelle est disposé un organe de chauffage (2) qui est relié à un circuit d'alimentation (3) apte à fournir une puissance électrique à l'organe de chauffage (2), l'organe de chauffage (2) ayant une température qui est fonction de la puissance électrique fournie et étant associé à au moins un détecteur d'accélération (4.1, 4.2) relié à un circuit de mesure d'accélération (5), caractérisé en ce que le circuit d'alimentation (3) comporte un moyen de modulation (10) de la puissance électrique fournie à l'organe de chauffage (2) de façon à maintenir entre un signal représentatif de la température de l'organe de chauffage (2) et un signal représentatif d'une température extérieure à l'accéléromètre, un écart égal à une consigne d'écart prédéterminée. 2. Accéléromètre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la modulation de la puissance électrique fournie à l'organe de chauffage (2) s'effectue à partir d'une différence entre une tension (UF) représentative de la température de l'organe de chauffage (2) et une tension (US) représentative de la température extérieure. 3. Accéléromètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tension (UF) représentative de la température de l'organe de chauffage (2) est prise aux bornes d'une résistance fixe (12) montée en pont diviseur avec l'organe de chauffage (2), ce dernier étant formé par une résistance électrique variable en fonction de la température. 4. Accéléromètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tension (US) représentative de la température extérieure est prise aux bornes d'une résis- tance fixe (13) montée en pont diviseur avec une sonde de température formée par une résistance électrique (6 ; 4.1, 4.2) variable en fonction de la température. 5. Accéléromètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que la sonde de température (6) est disposée dans l'enceinte. 6. Accéléromètre selon la revendication 5, caractérisé en ce que la sonde de température comprend des résistances (4.1, 4.2) variables en fonction de la température formant le détecteur d'accélération. 7. Accéléromètre selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tension représentative de la température extérieure correspond à la somme de tensions (Ul, U2) prise aux bornes de résistances fixes (13.1, 13.2) montées en pont diviseur avec les résistances (4.1, 4.2) formant le détecteur d'accélération.