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Perfectionnements aux balances et bascules enregis- treuses et calculatrices ".
On connaît des balances ou bascules, dans les- quelles le poids de la marchandise est proportionnel au
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nômbre do toura nua fait- una via antralnéo po'rmettant lu déplacement d'un écrou et d'un poids mobile, lequel équi- libre le poids de cette marchandise. De telles balances permettent également d'obtenir le prix de la marchandise par des moyens mécaniques assez compliqués et d'un fonc- tionnement délicat.
La présente invention a pour objet de substituer à ces moyens mécaniques, tant pour obtenir le poids que le prix, des moyens électriques, et ce par une nouvelle application que l'on verra plus loin des appareils de mesure électriquesr
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Les dessins annexés représentent, à titre d'- exemple, une des formes d'exécution possible de l'inven- tion.
Les figures 1 et représentent des schémas des circuits électriques ; @
La figure 3 montre une balance du type utilisé;
La figure 4vest une vue en élévation coupée lon- gitudinalement, d'une partie de la balance;
La figure 5 est une vue en plan de la figure 4 coupée suivant la ligne A-B.
La figure 6 est une vue de détail.
La figure 7 est une vue schématique de la botte de résistance.
La figure 8 est un graphique de l'équation P x R = Cte;
La figure 9 mantre schematiquement la connexion de points intermédiaires;
Un poids curseur 1 est monté de façon à pouvoir se déplacer par tout moyen approprié, sur le bras 2 d'un dispositif de balance (figure 1). Ce poids curseur 1 est muni d'un ressort lamellaire 3, qui le met en contact avec une resistance électrique R.
En 4 se trouve une source d'energie électrique à potentiel constant; en 5 une résistance, que l'on peut régler à la main à l'aide du curseur 6. Ceci étant, au moment où le poids P d'une marchandise est équilibré par le poids curseur 1, une résistance R' reste branchée dans le circuit électrique.
Par construction cette résistance R' devra toujours satisfaire à la condition:
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P x R'= Constante = K (a) d'autre part, grâce à la résistance 5 et au doigt curseur 6, on peut mettre aux baumes de cette résistance R', une différence de potentiel V proportionnelle ou égale au prix unitaire Pu de la marchandise P, d'où egalité:
Pu =V (b)
En multipliant membre à membre les égalités (a) et (b), on a :
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P x R' x Pu - KV " V ou:
P x Pu = K Rt (c) or la loi d'Ohm donne: f=v courant qui passe dans le circuit, donc
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I a courant qui passe dans la résistance R' ou I=VR'
R' d'où P Pu = KI
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001111110 l' x PLI on 6trui uu prix tatas da 1a xyz chandise, on peut dire:
Le prix total de la marchandise est proportion- nel à l'intensité du courant qui passe dans la résistance R'. (lorsque l'équilibre est établi).
D'autre part, on suppose la différence de po- tentiel V traversant la résistance R' égale à 1, c'est-
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r-11 n :
Pu=V=1
L'égalité 0 devient : p x 1 = K x 1 (d)
R on a vu que I=VR' = 1 '
R' R' d'où P = KI pour V= 1
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on tH11i ,7.amt 3
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poids total P de la marchandise est propor- tionnel à l'intensité du courant qui passe dans la résis- tance R', lorsque l'équilibre est établi et que la valeur de la différence de potentiel V du circuit est égale à 1.
L'egalité (d) denne:
PR'= K on peut donner à V une valeur quelconque constante:
V = k en multipliant membre à membre ces deux égalites, on a;
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Par' xk=KxV ou P s K x V = K x V Rl'Xk 7 fi' d'où en remplaçante par I, on a : p-k I (e)
K donc le poids de marchandise est proportionnel à l'iaten.- sité du courant.
On constate donc qu'il suffira de placer, soit (figure 1) un ampèremètre 7 de constante appropriée por- tant doux gradnatione, l'une telle que 8 indiquant dos prix, l'autre telle que 9 indiquant des poids. Les nom- bres lus en regard de l'aiguille de cet ampèremètre seront pour la première division 8 le prix total, à condition que l'on ait réglé la différence de potentiel avec le curseur 6, jusqu'à ce que l'aiguille d'un voltmètre 10, branché convenablement, s'arrête en regard du prix uni- taire que l'on lit sur la graduation 11 du voltmètre 10, et pour la division 9 le poids total à la condition que l'aiguille du voltmètre 10 soit amenée sur la division 1, à l'aide du curseur 6,soit (figure ) en s'appuyant sur la proposition e d'un ampèremètre 7' de constance appro- priée;
.la différence de potentiel aux bornes de la résis-
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tance R' étant toujours constante, pothr quo l'ampèremètre indique, au moment de l'équilibre, sur une graduation 9'. le poids total de la Marchandise; un voltmètre 10' per- met à l'aide du curseur G de maintenir la différence de potentiel constante.
Il est évident que ces appareils peuvent être places, soit près de la balance, soit à une certaine dis- tance dans un emplacement choisi, d'où la balance ou bas- cule peut elle-mme être mise en équilibre.
Ces appareils qui peuvent être enregistreurs, permettront par l'examen de leurs indications, d'avoir tous les moyens de contrôle et de vérification exigés.
On supposera une balance du type en question (fgiure 3). Une vis 12 entraînée par un moteur électrique
13 fait déplacer un écrou 14 qui porte doux plaquette 15 et 15' qui maintiennent un poids mobile 16 qui roule sur deux tiges cylindriques 16' et 16", jusqu'à ce que l'équi- libre dont on a parlé, soit établi, ce qui change la me- sure d'un poids en la mesure d'un nombre de tours, 16''' est une petite tige qui empêche l'écrou 14 de tourner sur la vis 12- ' @
La vis 12 faisant vis sans fin entraine des roues dentées 17, 18 et 19 la dernière Ôtant clavetée sur un arbre 20 (figure 4).
Le filetage de la vis 12 est calculé de façon à ce 'que pour 1000 Gr. elle fasse 100 tours, le (rapport des roues dentées 17,18 et 19 est calculé pour que 100 tours de la vis 12 fassent faire tour à l'arbre
20. Cet arbre 20 so tarmine par un bout carré 21 sur lequel coulée à frottement dur un bras de manivelle qui supporte à son extrémité un ressort lamellaire 23 à
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l'extrémité duquel se trouve un balai de cuivre 24 qui frotte sur l'un des tambours 25, 26 ou 27. 28 est une piè. ce fixe percée d'un trou cylindrique dans lequel a été faite, une rainure hélicoïdale 29 ayant comme pas la lar- geur d'un tambour 25, 26 ou 27; dans cette rainure 29 peut se déplacer un doigt 30 solidaire de la pièce 22.
Les tambours 5, 26 et 27 fixés sur le bâti 31 la sont constitués de/façon suivante : tambour 25 (fig. 4) en matière isolante d'un diamètre déterminé, est muni à sa périphérie, d'une sé- rie de lames conductrices telles que 52,55..., séparées les unes des autres, et raccordées individuellement à un fil isolé 32',33'..;
la dernière lame 34 étant réunie à la première lame 36 du deuxième tambour 26, qui est ana- logue au premier 25 duquel il est séparé par un disque 35 en matière isolante, le tambour 26 porte donc une série de lames conductrices 36,57...isolées les unes des autres et raccordées à des fils 36',37'.., la dernière lame 38 étant réunie à la première lame 39 du troisième tambour 27 qui est séparé du tambour 26,par un disque 35' semblable au disque 35; comme les tambours 25 et 26, le tambour 27 est muni à sa périphérie d'une série de lames conductrices 40, 41.., isolées les unes des autres et réunies séparément à des fils 40',41'.., la dernière lame 42 avec le fil isolé 42';
tous ces fils enfermés dans une gaine isolante 43, sont dirigés vers une boîte de résistance 44 (fig.7), qui porte toute une série de bornes 45,46,48, lesquelles reçoivent dans l'ordre les fils isolés 32',33'..,42',enfermés dans la gaine 43. Le balai 24 est réuni électriq ement au rhéostat 5 qui rè- gle la différence de potentiel V1 et par suite le prix rJ. x
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nitaire Pu de la marchandise, ce rhéostat ,5 est lui-même réuni à l'un des pôles de la source d'énergie électrique 4;l'autre pôle est runi après avoir traversé un ampère- mètre 7 de constance appropriée, à l'une des extrémités 49 de la boîte de résistance enfermée dans la boîte de résistance 44;
l'autre extrémité de cette résistance est réunie à la première borne 45 de la boîte 44, les autres bornes de cette boîte sont réunies en des points inter- médiaires de cette résistance, ces points sont détermi- nés de la façon suivante:
Pour cela on supposera que la balance ait une portée maximum de 3000 Gr. Four un poids Il on obtient l'équilibre avec le poids mobile 16, pour une certaine position du balai 24, et d'après l'équation (a), il faut que la résistance restant en circuit y satisfasse toujours
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el est-à-dire:
P x R = Cte On donnera ,à la constante une valeur telle que:
K = 2 x 10 On supposera, par exemple, que sur chacun des tambours 25 26 et 7, on dispose de 600 lames.
Pour des poids de 5 en 5 grammes, on détermine par le calcul les valeurs exac- tes de la résistance restant en circuit, on a:
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59 x RI - 2 x 10 soit: R1 Il 2 x 108 3 y 10sr R = 2 x 108 soit: R -1 2 108 R :1 2 x 10 15gr x R3 =x 108
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soit: R = 2 x 10 15 3000 x Rn - 2 x 108 Rn x 108 3000
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Entre les barnoa '1[) ut z16, do 1 bultv l10 rye- sistance c'est-à-dire Ogre et 5gr. on a placé une résis- tance R considérée comme très grande par rapport à la valeur de R1 On a ainsi déterminé tous les points de la résistance de la boite à réunir aux bornes 45,46..48, lesquelles sont, elles, réunies par les fils isolés 32'; 33'..42' aux lames conductrices correspondantes dont les
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tambours 5,6 et 27 ont été munis, ,c'est-à-dire:
à la lère lame à la 4ème lame (1+ 3) à la 7ème lame (4 +3) ce.qui fait sauter chaque fois : lames, en effet les trois tambours correspondent à 3000 gr. ce qui fait pour
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chacun d'eux 1000 gr.; comme oni-a branché :lat;\t'ésistance par dao pu Ida L10 6 nii Jér, on n annt
1000 - 200 lames par tambour 5 - comme on a prévu 600 lames, il en reste 400 de disponi- bles que l'on réunira de la façon suivante :
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L'équation P x R - ote est celle d'um hyperbole équilatère, en portant en ordonnées les différentes va- leurs de P, en abcisses 'les valeurs de R (figure 8) pour une constante que l'on supposera égale à 2 x 108,on peut se rendre compte qu'on se trouve dans une portion de courbe A-B (figure 8), qui se rapproche d'ane droite, surtout pour les petites valeurs de P. Un point quelcon-
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que de la courbe B, par exemple, ayant pour ordonnée 5gr. aura pour aboisse 2 x 108 un autre point B' qui a pour
5 ordonnée lOgr., aura par conséquent pour abcisse x 108
10
Ce calcul simple permet de voir qu'en remplaçant la portion de courbe B-B' par une droite, l'erreur qui en résulte est très petite, pour les faibles valeurs de P, et toujours très inférieures à lgr.
On peut donc réunir 7.on doux lames qui sont entra la première et la quatrième lame correspondant à 5 et 10gr., à deux bornes placées entre les bornes 46 et 47 lesquelles seront elles-mêmes réunies à des pointa'0 et D qui partageront la résistance (R1-R2) en trois parties égales (fig.9).
On obtient ainsi 600 lames par tambour et une balance qui aura une exactitude de l'ordre du gramme.
Le fonctionnement de cet appareil est le suivant;
On supposera que l'on place sur le plateau une marchandise de 1200gr., le moteur faisant 100 tours pour 1000 gr. la vis 12 fera donc 120 tours, pour établir l'- équilibre et l'arbre 20, 1 tour 2, le balai aura fait lui aussi 1 tour,2, et avancé d'une quantité égale au.pas de l'hélice plus 2/10, c'est-à-dire à la largeur d'un des tambours plus 2/10 de cette largeur, par conséquent le balai 24 se trouvera sur le deuxième tambour et sur la (600+ (2/10 x 600 lame, or par construction cette lame correspond à une résistance Rh telle:
1200 x Rh=2 x 108
En admettant que le prix unitaire Pu de cette marchandise soit de 12Frs., on réglera à la main le cur- seur 6 du rhéostat 5 de façon à ce que l'aiguille du voltmètre 10 tombe sur la division 12 de la graduation 11, on a alors:
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1 u w Vh d'après l'équation (c) on peut écrire:
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1200 z 12 = 2 x 108 x Vh = 2x 108 x lh
Rh
Or l'ampèremètre est étudié pour marquer un prix total de 10frs. pour une différence de potentiel de 10 volts, et un poids total de 1000 grs. on a donc:
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1000 m 10 = z x 10 8x 1 1 - 1000 x 10 12 x IC8 Pour 10 on a la division 10 pour 1 c'est-à-dire 1200 x lC on aura la di- .2x 108 vision 14,4 qui correspond bien au prix total de la mar- chandise.
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Improvements in weighing scales and scales and calculators ".
We know scales or scales, in which the weight of the goods is proportional to the
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nômbre do toura nua fait- una via antralnéo allowing the displacement of a nut and a movable weight, which balances the weight of this commodity. Such scales also make it possible to obtain the price of the goods by rather complicated mechanical means and delicate operation.
The object of the present invention is to replace these mechanical means, both in order to obtain the weight and the price, with electrical means, and this by a new application that will be seen below with electrical measuring devices.
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The accompanying drawings show, by way of example, one of the possible embodiments of the invention.
Figures 1 and represent diagrams of the electrical circuits; @
Figure 3 shows a balance of the type used;
Figure 4 is a longitudinal cutaway elevational view of part of the scale;
Figure 5 is a plan view of Figure 4 cut along line A-B.
Figure 6 is a detail view.
Figure 7 is a schematic view of the resistance boot.
Figure 8 is a graph of the equation P x R = Cte;
Figure 9 shows schematically the connection of intermediate points;
A slider weight 1 is mounted so as to be able to move by any suitable means, on the arm 2 of a weighing device (FIG. 1). This slider weight 1 is provided with a lamellar spring 3, which puts it in contact with an electrical resistance R.
At 4 is a source of electric power at constant potential; at 5 a resistance, which can be adjusted by hand using the slider 6. This being the case, when the weight P of a commodity is balanced by the slider weight 1, a resistor R 'remains connected in the electrical circuit.
By construction, this resistance R 'must always satisfy the condition:
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P x R '= Constant = K (a) on the other hand, thanks to the resistance 5 and the cursor finger 6, we can put to the balms of this resistance R', a potential difference V proportional or equal to the unit price Pu of the commodity P, hence equality:
Pu = V (b)
By multiplying member by member the equalities (a) and (b), we have:
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P x R 'x Pu - KV "V or:
P x Pu = K Rt (c) or Ohm's law gives: f = v current flowing in the circuit, therefore
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I has current flowing through resistor R 'or I = VR'
R 'hence P Pu = KI
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001111110 the x PLI on 6trui uu price tatas da 1a xyz candle, we can say:
The total price of the commodity is proportional to the intensity of the current flowing through resistor R '. (when balance is established).
On the other hand, we assume the difference in potential V crossing the resistance R 'equal to 1, that is
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r-11 n:
Pu = V = 1
The equality 0 becomes: p x 1 = K x 1 (d)
R we have seen that I = VR '= 1'
R 'R' hence P = KI for V = 1
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on tH11i, 7.amt 3
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the total weight P of the goods is proportional to the intensity of the current flowing through the resistor R ', when equilibrium is established and the value of the potential difference V of the circuit is equal to 1.
Equality (d) denne:
PR '= K we can give V any constant value:
V = k by multiplying these two equalities member by member, we have;
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By 'xk = KxV or P s K x V = K x V Rl'Xk 7 fi' from where replacing by I, we have: p-k I (e)
K therefore the weight of the commodity is proportional to the strength of the current.
It will therefore be noted that it will suffice to place either (FIG. 1) an ammeter 7 of suitable constant bearing gentle gradation, one such as 8 indicating the price, the other such as 9 indicating weights. The numbers read opposite the needle of this ammeter will be for the first division 8 the total price, provided that the potential difference has been adjusted with the cursor 6, until the needle d 'a voltmeter 10, properly connected, stops opposite the unit price which can be read on graduation 11 of voltmeter 10, and for division 9 the total weight provided that the needle of voltmeter 10 is brought to division 1, using cursor 6, or (figure) based on proposition e of an ammeter 7 'of appropriate constancy;
.the potential difference across the resistor
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tance R 'being always constant, pothr quo the ammeter indicates, at the moment of equilibrium, on a graduation 9'. the total weight of the Goods; a voltmeter 10 'enables the cursor G to maintain the potential difference constant.
It is obvious that these devices can be placed either near the scale or at a certain distance in a chosen location, from which the scale or seesaw can itself be brought into equilibrium.
These devices, which can be recorders, will make it possible, by examining their indications, to have all the means of control and verification required.
We will assume a balance of the type in question (figure 3). A screw 12 driven by an electric motor
13 moves a nut 14 which carries soft plates 15 and 15 'which hold a movable weight 16 which rolls on two cylindrical rods 16' and 16 ", until the balance mentioned above is established, which changes the measurement of a weight to the measurement of a number of turns, 16 '' 'is a small rod which prevents the nut 14 from turning on the screw 12-' @
The screw 12 making endless screw drives toothed wheels 17, 18 and 19 the last being keyed on a shaft 20 (Figure 4).
The thread of the screw 12 is calculated in such a way that for 1000 Gr. It makes 100 turns, the (ratio of the cogwheels 17, 18 and 19 is calculated so that 100 turns of the screw 12 turn the tree
20. This shaft 20 is tarminated by a square end 21 on which, with hard friction, a crank arm which supports at its end a lamellar spring 23 at its end.
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the end of which is a copper brush 24 which rubs on one of the drums 25, 26 or 27. 28 is a piece. this stationary pierced with a cylindrical hole in which a helical groove 29 has been made, having the width of a drum 25, 26 or 27 as a pitch; in this groove 29 can move a finger 30 integral with the part 22.
The drums 5, 26 and 27 fixed to the frame 31 la are made in the following way: drum 25 (FIG. 4) made of insulating material of a determined diameter, is provided at its periphery with a series of blades conductors such as 52,55 ..., separated from each other, and individually connected to an insulated wire 32 ', 33' ..;
the last blade 34 being joined to the first blade 36 of the second drum 26, which is analogous to the first 25 from which it is separated by a disc 35 of insulating material, the drum 26 therefore carries a series of conductive blades 36,57. ..insulated from each other and connected to wires 36 ', 37' .., the last blade 38 being joined to the first blade 39 of the third drum 27 which is separated from the drum 26, by a disc 35 'similar to the disc 35; like the drums 25 and 26, the drum 27 is provided at its periphery with a series of conductive blades 40, 41 .., insulated from each other and joined separately to wires 40 ', 41' .., the last blade 42 with the insulated wire 42 ';
all these wires enclosed in an insulating sheath 43, are directed towards a resistance box 44 (fig. 7), which carries a whole series of terminals 45,46,48, which receive in order the insulated wires 32 ', 33 '.., 42', enclosed in the sheath 43. The brush 24 is connected electrically to the rheostat 5 which regulates the potential difference V1 and consequently the price rJ. x
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Pu nitary of the commodity, this rheostat, 5 is itself joined to one of the poles of the source of electric energy 4; the other pole is joined after passing through an ampermeter 7 of appropriate constancy, at the one of the ends 49 of the resistance box enclosed in the resistance box 44;
the other end of this resistance is joined to the first terminal 45 of the box 44, the other terminals of this box are joined together at intermediate points of this resistance, these points are determined as follows:
For that we will suppose that the balance has a maximum capacity of 3000 Gr. Four a weight It is obtained the balance with the movable weight 16, for a certain position of the brush 24, and according to the equation (a), it the resistance remaining in circuit must always satisfy
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it is to say:
P x R = Cte We give the constant a value such that:
K = 2 x 10 It will be assumed, for example, that on each of the drums 26 and 7, there are 600 blades.
For weights of 5 in 5 grams, one determines by calculation the exact values of the resistance remaining in circuit, one has:
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59 x RI - 2 x 10 either: R1 Il 2 x 108 3 y 10sr R = 2 x 108 or: R -1 2 108 R: 1 2 x 10 15gr x R3 = x 108
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i.e.: R = 2 x 10 15 3000 x Rn - 2 x 108 Rn x 108 3000
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Between the barnoa '1 [) ut z16, do 1 bultv l10 rye- resistance that is to say Ogre and 5gr. we have placed a resistor R considered to be very large compared to the value of R1 We have thus determined all the points of the resistance of the box to be joined to the terminals 45,46..48, which are joined by the insulated wires 32 '; 33 '.. 42' to the corresponding conductive blades whose
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drums 5,6 and 27 have been fitted, that is to say:
at the 1st blade at the 4th blade (1+ 3) at the 7th blade (4 + 3) what makes jump each time: blades, in fact the three drums correspond to 3000 gr. what makes for
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each of them 1000 gr .; as oni-a branché: lat; \ t'esistance by dao pu Ida L10 6 nii Jér, on n annt
1000 - 200 blades per drum 5 - as 600 blades have been planned, there are still 400 available which will be combined as follows:
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The equation P x R - ote is that of an equilateral hyperbola, with the different values of P on the ordinates, the values of R on the abscissa '(figure 8) for a constant which we suppose to be equal to 2 x 108, we can realize that we are in a portion of curve AB (figure 8), which approaches a straight line, especially for small values of P. Any point -
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that of the curve B, for example, having for ordinate 5gr. will have for bark 2 x 108 another point B 'which has for
5 ordinate lOgr., Will therefore have abscissa x 108
10
This simple calculation makes it possible to see that by replacing the portion of curve B-B 'by a straight line, the resulting error is very small, for low values of P, and always much less than 1gr.
We can therefore join 7.on soft blades which entered the first and fourth blade corresponding to 5 and 10gr., To two terminals placed between terminals 46 and 47 which will themselves be joined at pointsa'0 and D which will share the resistance (R1-R2) in three equal parts (fig. 9).
We thus obtain 600 blades per drum and a balance which will have an accuracy of the order of one gram.
The operation of this apparatus is as follows;
We will suppose that we place a merchandise of 1200gr. On the plate, the engine making 100 revolutions for 1000 gr. the screw 12 will therefore make 120 turns, to establish balance and the shaft 20, 1 turn 2, the brush will also have made 1 turn, 2, and advanced by an amount equal to the pitch of the propeller plus 2/10, that is to say the width of one of the drums plus 2/10 of this width, therefore the brush 24 will be on the second drum and on the (600+ (2/10 x 600 blade, or by construction this blade corresponds to an Rh resistance such:
1200 x Rh = 2 x 108
Assuming that the unit price Pu of this commodity is 12Frs., We will manually adjust the slider 6 of the rheostat 5 so that the needle of the voltmeter 10 falls on the division 12 of the graduation 11, we a then:
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1 u w Vh from equation (c) we can write:
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1200 z 12 = 2 x 108 x Vh = 2x 108 x lh
Rh
However, the ammeter is designed to mark a total price of 10frs. for a potential difference of 10 volts, and a total weight of 1000 grs. So we have:
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1000 m 10 = zx 10 8x 1 1 - 1000 x 10 12 x IC8 For 10 we have the division 10 for 1 that is to say 1200 x lC we will have the di- .2x 108 vision 14.4 which corresponds well at the total price of the goods.