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Cadre mobile, en particulier pour appareils de mesure, et appareil de mesure portatif comportant un tel cadre.
Un cadre mobile, en partiçulier un cadre mobile pour appareils de mesure, est de bonne qualité, lorsque, après une ro- tation quelconque, la bobine reprend sa position initiale. La pra- tique des instruments de laboratoire a prouvé que ce résultat s'obtient au mieux en suspendantle cadre à de minces rubans dits de torsion et non, comme d'usage dans les appareils portatifs, en munissant le cadre d'un axe pivotant dans deux paliers.
Pour assurer la sensibilité requise, les constructions à rubans connues entraînent par exemple dans les galvanomètres de laboratoire, l'utilisation de rubans assez longs fixés à l'exté- rieur du cadre et auxquels sont suspendues les bobines. De ce fait, les dimensions de ces appareils de mesure dépendant essentiellement de la longueur des rubans. Par contre; la suspension à des rubans élimine le frottement et rend superflu l'emploi de paliers en ma- tière spéciale, minutieusement parachevés.
La pratique requiert bien souvent un appareil de mesure portatif équipé d'un cadre suspendu à des rubans et dont la sensi- bilité est du même ordre de grandeur que celle des appareils de laboratoire, mais exempt des inconvénients inhérents a ces derniers, à savoir le grand encombrement, le manque de maniabilité, et l'ab- sence de protection contre l'endommagement. En particulier, les appareils de mesure portatifs doivent parfois être de dimensions telles qu'ils puissent être mis en poche.
L'invention concerne un appareil de mesure portatif exempt des inconvénients mentionnes et s'applique tout particuliè- rement,au cadre mobile utilisé dans cet appareil.
Dans le cadre mobile conforme à l'invention, les points d'attache des rubans de torsion se trouvent à l'intérieur de la ou des bobines. Comparativement au cas usuel dans lequel les rubans de torsion, de même longueur, se fixent sur ou au dehors du cadre mobile, cette réalisation permet, tout en assurant la même sensibi- lité, d.e réduire notablement l'encombrement de l'appareil. On peut encore réduire l'encombrement tout en conservant la même sensibili- té, en limitant les dimensions du ruban, en particulier l'épais- seur, jusqu'à la grandeur strictement nécessaire pour assurer'au ruban la résistance.à la traction requise. Il va de soi que la matière constitutive des rubans exerce aussi une certaine influence.
Cette réalisation permet d'en, arriver à un appareil de dimensions très intéressantes.
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Pour réduire au minimum la hauteur de l'appareil de mesure on dispose les points d'attache des rubans de torsion de préférence si profondément dans la ou les bobines que la distance entre les points de suspension, soit inférieure au double de la hauteur de la bobine. Ceci a permis de construire des microampèremètres dont l'aiguille déviait de 30 pour une intensité de 10 microampères, microampèremètres dans lesquels les rubans sont si courts et les points d'attache logés si profondément dans le cadre que les rubans ne dépassent que de quelques millimètres le corps de la bobine.
Dans un modèle réalisé, la hauteur de la bobine était de 15 mm. et la longueur de chaque ruban, mesurée entre le point d'attache et le point de suspension, de 10 mm, dont 6 mm. à l'intérieur de la bobine. Seule la partie subsistante de 4 mm. dépassait donc la bobine. La hauteur de l'ensemble de la bobine, qui détermine la hauteur de l'appareil de mesure, était donc de 23 mm. Cette réalisation a donc permis d'économiser, dans le sens de la longueur des rubans, 2 x 6 = 12 mm. par rapport a un type correspondant à rubans disposés sur toute leur longueur (10 mm.) au dehors de la bobine; dans ce dernier cas, la hauteur totale du système serait de 15 + 20 = 35 mm.
En réalité, la réduction d'encombrement est plus grande encore, car pour des raisons de résistance mécanique, les rubans des galvanomètres doivent être plus épais de sorte que, pour assurer la même sensibilité leur longueur doit être plus grande.
Mais même, sans tenir compte de cette réduction supplémentaire un microampèremètre à cadre mobile suspendu par ruban, présentant la sensibilité et la hauteur spécifiées fournit déjà une nette image du résultat que permet d'obtenir l'invention.
Comme déjà mentionné, le cadre mobile décrit peut être utilisé, par exemple, dans un appareil de mesure portatif de dimensions suffisamment petites pour que celui-ci soit de format de poche. Pour satisfaire à cette condition, et en tenant compte de la sensibilité requise, les rubans de torsion sont parfois si minces que, pour éviter l'endommagement mécanique sous l'effet de vibrations et de chocs lors de l'emploi comme appareil portatif, il est'recommandable de munir l'appareil d'un dispositif d'arrêt du cadre mobile. Une construction efficace est la suivante : rubans sont fixés élastiquement dans un châssis, de préférence dans le sens de la hauteur, de sorte que la bobine soit élastiquement suspendue.
Pour limiter au minimum le danger d'endommagement, la bobine ne doit occuper cette position que lorsque l'appareil est en fonctionnement. cet effet, on a prévu des organes qui permet- tend'arrêter la bobine dans chaque position, c'est-à-dire non seulement dans la position de repos mais aussi dans une position de fonctionnement quelconque. La meilleure solution consiste en deux pièces de calage mobiles, placées,dans la direction de l'axe de rotation, de part et d'autre de la bobine et qui permettent donc de caler celle-ci. Les pièces de calage peuvent être montées sur des leviers articulés, commandés par un seul organe, et qui permettent d'écarter les pièces de calage de la bobine, de sorte que l'appareil puisse être utilisé pour les mesures.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La fig.l représente à gauche une bobine 31 qui comporte des rubans de torsion 32 dont les points d'attache 33 se trouvent au dehors de la bobine. Dans l'exemple considéré, la longueur de la bobine était de 15 mm. et la longueur des rubans de torsion, de 10 mm. Dans le mode de suspension connu représenté, la longueur totale serait donc de 35 mm. Sur la figure de droite, les points µ'attache se trouvent, conformément à l'invention, de préférence, à
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l'intérieur de la bobine. Dans le cas représenté, les deux rubans pénètrent de 6 mm. à l'intérieur de la bobine, ce qui assure un gain de 12 mm. dans la direction longitudinale ; longueur totale est donc ramenée à 23 mm. La distance entre les points de suspension est donc inférieure à deux fois la hauteur de la bobine.
Ceci permet de construire un excellent appareil.de poche à boîtier d'environ 25 mm. d'épaisseur, car cette épaisseur est pratiquement déterminée par la hauteur spécifiée de 23 mm. Comme on le sait, les deux autres dimensions du boitier sont essentiellement déterminées par l'aimant.
La figure 2 représente une forme d'exécution d'un cadre mobile pourappareil de poche.
Sur un support 1 en matière non magnétique sont enroulées des spires 2 dont les extrémités non représentées sont reliées de façon conductrice aux points d'attache 3 et 4 de deux rubans de torsion 5 et 6, point qui, conformément à l'invention, se trouvent à l'intérieur de la bobine. Les points d'attache sont formés par deux organes cunéiformes 3 et 4 qui reposent dans des cuvettes de même forme pratiquée dans le support de bobine 1. Les rubans de torsion 5 et 6, en tungstène, de 5 microns d'épaisseur sont fixés à des ressorts en spirale 7 et 8 qui reposent dans le châssis 9. L'une des pièces polaires d'un aimant permanent 10, en forme de fer à cheval, est représentée en plan. De préférence, l'aimant est en acier anisotrope, en alliage Ni-Al-Co-Fe, à (BH)maxde plus de 2.500.000, par exemple 4 à 5.000.000.
De ce fait, pour un cas déterminé, les dimensions de l'aimant et partant de l'appareil de mesure sont réduites au minimum, car il n'existe actuellement pas d'acier à meilleures propriétés magnétiques; de plus, dans l'exemple d'exécution décrit qui ne comporte pas de noyau entre les pièces polaires, l'utilisation de cet acier a l'avantage suivant: l'absence de ce noyau ne suscite aucune difficulté, car malgré le grand entrefer, l'intensité de champ y est largement suffisante, à savoir 2000 à 3000 Gauss, ce qui permet d'obtenir la sensibilité usuelle pour ces appareils. Il va de soi que dans les systèmes en même acier, mais pourvus d'un noyau, cette sensibilité peut être augmentée.
Cependant, la suppression du noyau présente un grand avantage: elle simplifie la fixation des rubans de torsion à l'intérieur de la bobine. De plus, par suite du champ inhomogèhe entre les pièces polaires, cette absence du noyau permet d'obtenir une nonlinéarité, parfois désirable comme dans les pose-mètres photographiques, entre la grandeur qui agit sur le système, par exemple la lumière, et la déviation de l'organe indicateur.
Comme les rubans de torsion extrêmement minces, de 5 microns, des instruments portatifs, par exemple des instruments de poche, sont très sujets à endommagement, on a prévu un dispositif d'arrêt consistant en deux leviers 14 et 15 dont les extrémités 12 et 13 affectent la forme d'une cuvette. Des ouvertures 16 et 17 et des fentes 18 et 19 servent à la mise en place des rubans lors du montage. La figure 3 représente plus clairement l'un des leviers. Les leviers comportent des points d'articulation 20 et 21 et sont aesemblés à leurs extrémités par un ressort 22 qui agit dans le sens de la flèche 23. En son milieu, ce ressort comporte un organe de guidage 24 et un bouton-poussoir 25. Sous l'effet du ressort, les extrémités en forme de cuvette 12 et 13 calent les extrémités de la bobine 1 et partant le cadre mobile.
La suspension élastique des rubans de torsion 5 et 6 aux ressorts en spirale 7 et 8 permet un aëplacement longitudinal de ces rubans ce qui prévient leur rupture lorsque, pendant le calage, les deux leviers 14 et 15 ne saisissent pas simultanément la bobine 1.
L'enfoncement du bouton-poussoir 25 libère le cadre et met l'appareil en état de fonctionnement.
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La fig.4 représente partiellement une coupe transversale et une vue en plan du cadre et de la bobine.
Bien que l'exemple d'exécution concerne un appareil de poche, l'invention n'est cependant nullement limitée à cette forme d'exécution; elle s'applique aussi à tous les appareils de mesure munis de rubans'de torsion dont il est désirable que,la longueur ne soit pas grande par rapport à la hauteur de la bobine. Il va de soit que les résultats sont d'autant plus efficaces que la longueur spécifiée se rapproche de la hauteur de la bobine.
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Mobile frame, in particular for measuring devices, and portable measuring device comprising such a frame.
A movable frame, in particular a movable frame for measuring devices, is of good quality when, after any rotation, the coil returns to its initial position. The practice of laboratory instruments has proved that this result is best obtained by suspending the frame from thin so-called torsion ribbons and not, as usual in portable instruments, by providing the frame with a pivoting axis. two levels.
In order to ensure the required sensitivity, the known tape constructions involve, for example, in laboratory galvanometers, the use of fairly long tapes attached to the outside of the frame and from which the coils are suspended. Therefore, the dimensions of these measuring devices essentially depend on the length of the tapes. On the other hand; the suspension on ribbons eliminates friction and makes unnecessary the use of bearings in special material, carefully finished.
Practice often requires a portable measuring device equipped with a frame suspended from ribbons and whose sensitivity is of the same order of magnitude as that of laboratory devices, but free from the drawbacks inherent in the latter, namely the large size, lack of maneuverability, and lack of protection against damage. In particular, portable measuring devices must sometimes be of such dimensions that they can be pocketed.
The invention relates to a portable measuring apparatus free from the mentioned drawbacks and is particularly applicable to the movable frame used in this apparatus.
In the mobile frame according to the invention, the points of attachment of the torsion ribbons are located inside the coil (s). Compared to the usual case in which the torsion ribbons, of the same length, are fixed on or outside the movable frame, this embodiment makes it possible, while ensuring the same sensitivity, to significantly reduce the size of the apparatus. The bulkiness can be further reduced while maintaining the same sensitivity, by limiting the dimensions of the tape, in particular the thickness, to the size strictly necessary to provide the tape with the required tensile strength. . It goes without saying that the constituent material of the ribbons also exerts a certain influence.
This realization makes it possible to arrive at an apparatus of very interesting dimensions.
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To reduce the height of the measuring device to a minimum, the points of attachment of the torsion ribbons are arranged preferably so deep in the coil (s) that the distance between the suspension points is less than twice the height of the coil. coil. This made it possible to construct microammeters with a needle deviating by 30 for an intensity of 10 microamperes, microammeters in which the ribbons are so short and the attachment points housed so deep in the frame that the ribbons protrude only a few millimeters. the body of the coil.
In a model produced, the height of the coil was 15 mm. and the length of each ribbon, measured between the point of attachment and the point of suspension, of 10 mm, of which 6 mm. inside the coil. Only the remaining part of 4 mm. therefore exceeded the coil. The height of the entire coil, which determines the height of the measuring device, was therefore 23 mm. This realization therefore made it possible to save, in the direction of the length of the tapes, 2 x 6 = 12 mm. compared to a type corresponding to ribbons arranged over their entire length (10 mm.) outside the coil; in the latter case, the total height of the system would be 15 + 20 = 35 mm.
In reality, the reduction in size is even greater, because for reasons of mechanical strength, the ribbons of the galvanometers must be thicker so that, to ensure the same sensitivity, their length must be greater.
But even, without taking this additional reduction into account, a microammeter with a movable frame suspended from a ribbon, having the specified sensitivity and height, already provides a clear picture of the result which the invention makes it possible to obtain.
As already mentioned, the mobile frame described can be used, for example, in a portable measuring device of sufficiently small dimensions so that it is pocket-sized. In order to satisfy this condition, and taking into account the required sensitivity, the torsion ribbons are sometimes so thin that, in order to avoid mechanical damage due to vibration and shock when used as a portable device, it It is advisable to provide the appliance with a device for stopping the movable frame. An effective construction is as follows: ribbons are resiliently secured in a frame, preferably in the height direction, so that the spool is resiliently suspended.
To minimize the danger of damage, the coil should only be in this position when the device is in operation. For this purpose, members have been provided which allow the coil to be stopped in each position, that is to say not only in the rest position but also in any operating position. The best solution consists of two movable wedging pieces, placed in the direction of the axis of rotation, on either side of the reel and which therefore make it possible to wedge the latter. The wedges can be mounted on articulated levers, controlled by a single member, and which allow the wedges to be moved away from the spool, so that the apparatus can be used for measurements.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
Fig.l shows on the left a spool 31 which comprises torsion ribbons 32 whose attachment points 33 are located outside the spool. In the example considered, the length of the coil was 15 mm. and the length of the twist ribbons, 10 mm. In the known suspension mode shown, the total length would therefore be 35 mm. In the figure on the right, the points µ'attachment are, in accordance with the invention, preferably at
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inside the coil. In the case shown, the two ribbons penetrate 6 mm. inside the coil, which ensures a gain of 12 mm. in the longitudinal direction; total length is therefore reduced to 23 mm. The distance between the suspension points is therefore less than twice the height of the coil.
This makes it possible to construct an excellent handheld device with a housing of about 25 mm. thick, because this thickness is practically determined by the specified height of 23 mm. As we know, the other two dimensions of the case are essentially determined by the magnet.
FIG. 2 shows an embodiment of a movable frame for a pocket device.
On a support 1 made of non-magnetic material are wound turns 2 whose ends, not shown, are conductively connected to the attachment points 3 and 4 of two torsion ribbons 5 and 6, which point, in accordance with the invention, is found inside the coil. The attachment points are formed by two wedge-shaped members 3 and 4 which rest in cups of the same shape made in the spool support 1. The torsion ribbons 5 and 6, made of tungsten, 5 microns thick are attached to spiral springs 7 and 8 which rest in the frame 9. One of the pole pieces of a permanent magnet 10, in the shape of a horseshoe, is shown in plan. Preferably, the magnet is made of anisotropic steel, of Ni-Al-Co-Fe alloy, at (BH) max of more than 2,500,000, for example 4 to 5,000,000.
As a result, for a specific case, the dimensions of the magnet and hence of the measuring device are reduced to a minimum, because there is currently no steel with better magnetic properties; moreover, in the example of execution described which does not include a core between the pole pieces, the use of this steel has the following advantage: the absence of this core does not give rise to any difficulty, because despite the large air gap , the field strength is largely sufficient there, namely 2000 to 3000 Gauss, which makes it possible to obtain the usual sensitivity for these devices. It goes without saying that in systems made of the same steel, but provided with a core, this sensitivity can be increased.
However, the elimination of the core has a great advantage: it simplifies the attachment of the torsion ribbons inside the spool. Moreover, as a result of the inhomogeneous field between the pole pieces, this absence of the core makes it possible to obtain a nonlinearity, sometimes desirable as in photographic exposure meters, between the magnitude which acts on the system, for example light, and the deviation of the indicating organ.
As the extremely thin 5 micron torsion ribbons of portable instruments, for example pocket instruments, are very prone to damage, a stopper consisting of two levers 14 and 15, the ends 12 and 13 of which are provided. affect the shape of a bowl. Openings 16 and 17 and slots 18 and 19 are used to position the tapes during assembly. Figure 3 shows more clearly one of the levers. The levers have articulation points 20 and 21 and are assembled at their ends by a spring 22 which acts in the direction of arrow 23. In its middle, this spring comprises a guide member 24 and a push button 25. Under the effect of the spring, the cup-shaped ends 12 and 13 wedge the ends of the coil 1 and hence the movable frame.
The elastic suspension of the torsion ribbons 5 and 6 to the spiral springs 7 and 8 allows a longitudinal displacement of these ribbons which prevents their breaking when, during the setting, the two levers 14 and 15 do not simultaneously grip the coil 1.
Depression of the push-button 25 releases the frame and puts the apparatus into operating state.
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Fig. 4 partially shows a cross section and a plan view of the frame and coil.
Although the exemplary embodiment relates to a handheld device, the invention is however in no way limited to this embodiment; it also applies to all measuring devices provided with torsion ribbons, the length of which is desirable not to be large in relation to the height of the coil. It goes without saying that the more effective the results are the closer the specified length is to the height of the spool.