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PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES ET DISPOSITIFS DE MESURE ET DE REPERAGE.
De nombreux instruments de mesure ou de repérage comportent au moins un organe mobile pouvant osciller et caractérisé par une période d'os- cillation propre. Dans ces instruments, l'opérateur n'est pas maître de cette période d'oscillation, dont la valeur peut être gênante soit qu'elle ait une influence sur la mesure, soit qu'elle la rende longue et pénible.
On a constaté qu'en adjoignant à un tel organe à mouvement pério- dique un autre organe ayant un mouvement également périodique, la période de l'ensemble des organes oscillants pouvait être différente de celle de cha- cun de ces organes pris séparément. Plus particulièrement, on a constaté que l'ensemble des organes oscillants pouvait généralement prendre deux mou- vements périodiques, l'un de fréquence élevée, l'autre de fréquence plus faible, ces deux mouvements correspondant sensiblement à l'oscillation des deux organes oscillant respectivement en concordance ou en opposition de pha- se.
Dans la mesure en concordance de phase, les organes oscillants se déplacent avec un mouvement périodique de la même manière que s'ils étaient liés par un dispositifmécanique rigide. Par exemple si l'on considère une balance, il est possible de faire osciller le fléau, non plus seul avec sa période propre, mais en concordance de phase avec un second fléau, de la mê- me façon que si une des extrémités de chacun des fléaux était -reliée à l'au- tre par une biellette. Une telle liaison peut permettre, par exemple de sou- mettre un des fléaux à certaines servitudes, tout en laissant le second fléau relativement libre.
Dans le mouvement en opposition de phase, les deux organes oscil- lants sont animés d'un mouvement périodique à fréquence plus élevée que cel- le de chaeun de ces deux organes oscillant isolément,'et que celle de ces deux organes oscillant en concordance de phase.
Par un choix judicieux des. moyens de liaison entre le premier or-
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gane oscillant et le second qu'on adjoint au premier, il est donc possible de modifier la fréquence d'oscillation du premier, de façon à la rendre soit plus basse, soit plus élevée; il est particulièrement avantageux dans certains cas de choisir la fréquence élevée, et comme ce choix est rendu possible par l'introduction d'une liaison élastique entre les deux organes oscillants, l'invention concerne, non seulement le procédé consistant à associer ces deux organes et à choisir de préférence une des périodes pos- sibles, mais encore le dispositif comportant des moyens permettant l'oscil- lation de ces organes suivant l'un ou l'autre mode de mouvement.
Un premier moyen consiste à utiliser pour cette liaison élasti- que, deux aimants ou deux organes produisant des champs électro-magnétiques convenables, et disposés de façon que les attractions et répulsions qu'ils exercent entre eux permettent l'oscillation du système, en concordance ou en opposition de phase...
Un autre moyen pour obtenir le même effet consisterait à utili- ser une liaison mécanique élastique, par exemple un ressort qui serait fixé à chacune des extrémités des organes oscillants.
Pour passer de l'une des périodes à l'autre, l'invention concerne également des moyens qui, dans le cas d'une liaison magnétique, peuvent être constitués par au moins un champ magnétique auxiliaire tendant à rapprocher ou à éloigner l'un de l'autre suivant un rythme déterminé, les moyens magné- tiques oscillants.
Ce champ magnétique auxiliaire doit être disposé par rapport aux moyens magnétiques oscillants de façon symétrique, et plus précisément de telle sorte que son axe soit situé sensiblement dans le plan de champ de va- leur nulle résultant de l'ensemble des champs.
Selon l'invention,ce champ magnétique auxiliaire peut être con- stitué par un solénoide dans lequel on envoie un courant électrique convena- blement rythmé.
L'invention concerne donc le procédé précité, consistant à effec- tuer une mesure ou un repérage lorsque les organes mobiles d'un instrument du genre précité oscillent en opposition de phase.
Elle concerne également un dispositif de mesure ou de repérage pour la mise en oeuvre de ce procédé, ce dispositif étant constitué par un appareil de mesure ou de repérage du type comportant un organe soumis à un mouvement périodique, et associé à au moins un autre organe susceptible d'avoir, par rapport au premier, un mouvement périodique, en concordance ou en opposition de phase, ce dispositif comportant en outre des moyens permet- tant de faire passer le système d'organes à mouvement périodique d'un état d'oscillation à l'autre.
Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la liaison entre les organes mobiles est du type magnétique, réalisée par exemple au moyen de deux aimants disposés chacun sur un des organes mobiles, de telle sorte que les pôles en regard soient de même nom. Dans ce cas, selon l'in- vention également, un mode préféré de réalisation prévoit que les moyens pour passer d'un des mouvements à l'autre sont constitués par au moins un champ magnétique, dont l'axe est situé sensiblement dans le plan de champ nul resul- tant de l'ensemble des moyens magnétiques.
Une disposition avantageuse d'un tel dispositif de mesure ou de repérage est que l'un des organes peut être isolé dans une enceinte complè- tement fermée, et ainsi soustrait à toute influence extérieure, à l'excep- tion de l'asservissement magnétique à l'autre organe mobile.
Ce dispositif peut être appliqué d'une façon particulièrement in- téressante à un dispositif du genre de ceux décrits dans la demande déposée en France par le demandeur le 18/1/1949 et concernant "Perfectionnements ap- porés aux appareils de mesure et de contrôle", dans lequel l'organe mobile de l'instrument de mesure est soumis à des oscillations constamment entre- tenues grâce à l'action commandée d'un servo-mécanisme.
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On décrit maintenant, à titre d'exemple non limitatif, l'adapta=. tion du procédé selon l'invention à -un-dispositif constituant un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, en se référant'au dessin.an- nexé sur lequel:
La Fig. 1 représente le schéma de principe d'une balance équipée du dispositif connu précité,
La fig. 2 représente le schéma de principe de la même balance, équipée, de plus, du dispositif selon l'invention.
La fig. 3 représente une courbe d'enregistrement de variations de poids, obtenue par l'appareillage de la fig. 1.
La fig. 4 représente une courbe semblable, obtenue par l'appareil- lage de la fig. 2.
La fig. 5 représente en coupe verticale, suivant V-V de la fig. 7 une réalisation pratique de l'appareillage de la fig. 2.
La fig. 6 représente une coupe verticale suivant VI-VI de la fig. 7;
La fig. 7 représente une vue de dessus, le couvercle de l'encein- te étant à moitié arraché, et
La fig. 8 est une section suivant VIII-VIII de la fig. 7.
L'instrument de mesure représenté schématiquement sur la fig. 1 est une balance comportant un fléau a et deux plateaux b et c. Sur le pla- teau b on place des poids représentés en e pour équilibrer le poids d'un corps d. Suivant un dispositif connu, le fléau a porte une chainette f at- tachée en i et dont la longueur peut être modifiée à volonté. Selon la de- mande de brevet précitée, la chainette est attachée à son autre extrémité g,à un cordonnet s'enroulant sur un tambour k monté sur un axe 1, lequel peut être entraîné dans un sens m ou dans l'autre n, par l'un des deux mo- teurs o et p, les enroulements de ces moteurs étant de sens contraire.
Ces moteurs sont alimentés par une source électrique .9. par l'intermédiaire d'un interrupteur r mettant en circuit soit l'un, soit l'autre de ces deux mo- teurs, selon qu'il est dans la position s ou la position t. Cet interrup- teur est, au repos, maintenu dans la position s par un ressort u et est susceptible d'être placé dans la position t par l'attraction d'un électro- aimant v quand celui-ci est excité par un courant qui le traverse. Le cou- rant provenant de la même source .9. abaissé par un transformateuret redres- sé par la cellule h traverse l'électro-aimant v quand un interrupteur consti- tué par deux contacts x et est fermé. Le contact x est fixe, et le contact est porté par le fléau a de la balance.
Enfin, l'axe 1 porte un tambour z sur lequel s'enroule un cordonnet aa relié à un style ab se déplaçant en contact avec un cylindre ac tournant autour d'un axe j.
Si l'on suppose dans ces conditions que le poids d est plus fai- ble que le poids e, le fléau a s'abaissera du côté du poids e l'interrupteur 2± iL se fermant, l'électro-aimant v sera excité, attirant la barrette de-l'in- terrupteur r dans la position t. Le moteur y est alors branché, et entraîne l'axe 1 dans le sens m ainsi que le tambour k, de telle sorte qu'un poids additionnel de la chainette f vient progressivement s'ajouter à d. Il s'en- suivra que le fléau a basculera en sens inverse, et viendra rompre le con- tact x y.
L'électro-aimant v n'étant plus excité, la barrette r, sollicitée par le ressort u viendra dans la position s, et c'est le moteur r qui sera alors branché, entraînant l'axe 1 dans le sens n ainsi que le tambour k de telle sorte que le poids compensateur de la chainette f sera diminué et qu'un mouvement inverse se produira, et ainsi de suite.
Les mouvements de l'axe 1 correspondant aux oscillations du fléau a, sont transmis par l'intermédiaire dutambour z et du cordonnet aa au sty- le ab qui les enregistre sur le cylindre ac.
Grâce à ce dispositif, le fléau a, constamment sollicité dans un
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sens ou dans l'autre, oscille constamment autour de sa position d'équilibre réelle. La courbe inscrite sur le cylindre acet qui correspond aux dépla- cements de la chainette f, lesquels suivent ceux du fléau a, est pratique- ment une sinusoide très fine, dont l'amplitude et la période sont naturel- lement fonctions de l'inertie du système électrique et de la finesse du contact x y.
On améliore considérablement le fonctionnement du système qui vient d'être décrit en lui appliquant les moyens qui forment l'objet de la présente invention application schématisée sur la fig. 2.
Comme on le voit,ce schéma est semblable à celui de la fig. 1, aux différences suivantes près: - Au lieu d'un fléau a, le dispositif comporte deux fléaux su- perposés a'1 et a'2, situés sensiblement dans le même plan vertical. Le fleau supérieur a'1 porte le couple de contact x', y', et la chainette f' lui est fixée à son extrémité i'. Le fléau a'2 supporte les plateaux b' et c' portant la charge d'et les poids e'.
- De plus, les deux fléaux a'1 et a'2, portent chacun, au voi- sinage de leur extrémité, des aimants Ml et M2 respectivement, disposés de telle sorte que leurs pôles en regard soient de même nom. Un contre- poids réglable P permet de réaliser l'équilibre approché du fléau a'1 avant la mise en route du dispositif d'entretien des oscillations.
On retrouve par ailleurs tous les autres éléments b à ac du dis- positif de la fig. l, désignés ici par b' à a' c' et qui remplissent le mê- me rôle.
Comme on l'a exposé dans le préambule, on a constaté que les oscillations simultanées des fléaux a'1 et a'2 peuvent se produire, soit en phase, soit en opposition de phase, et les fréquences de ces oscilla- tions sont très différentes.
Comme on l'a également indiqué, il est avantageux de choisir la fréquence la plus élevée, et par conséquent de provoquer l'oscillation en opposition de phase. On a constaté que, d'une manière générale, les oscil- lations tendant à se produire spontanément sont celles qui sont en phase.
Pour passer à l'autre mode d'oscillation, il suffit d'introduire des mo- yens provoquant l'écartement ou le rapprochement des fléaux, de façon que les aimants, au lieu de rester à une distance constante l'un de l'autre, se trouvent momentanément rapprochés ou éloignés l'un de l'autre, ce qui amorce le mouvement de fréquence élevée.
Selon l'invention, ces moyens consistent en un solénoide S dis- posé en un point quelconque de la longueur des fléaux, mais à une hauteur telle que l'axe de symétrie du champ magnétique auxiliaire soit situé sen- siblement dans le plan de champ résultant nul des aimants M1 et M2.
On envoie, par tout moyen approprié, le courant d'excitation dans la bobine S, au moment où l'on veut changer la période des oscilla- tions, c'est-à-dire quand on veut passer, pour une raison ou une autre, de l'une des fréquences à l'autre.
On peut utiliser, bien entendu, tout autre moyen magnétique équi- valent à un solénoide, par exemple un aimant permanent, animé d'un mouve- ment convenable.
Le rôle de ces moyens d'amorçage est donc très important, et leur existence constitue une des caractéristiques de l'invention, bien que l'on puisse utiliser tout autre moyen pour modifier le mouvement relatif des fléaux, et pour passer d'une fréquence d'oscillation à l'autre.
Il est avantageux pour les pesées de précision que les moyens utilisés pour réaliser la liaison des fléaux et le contrôle du mode de liaison, c'est-à-dire de la période d'oscillation commune, soient magné- tiques et que soient évités ainsi toute liaison mécanique, et les inconvé- nients inhérents. Cependant, on pourrait prévoir tout autre mode de liai- @
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son du type élastique par exemple un ressort, au cas où-l'on supprimerait l'enceinte cloase dans laquelle peut être enfermé l'un des fléaux,comme dans le cas du mode de réalisation particulier ci-dessous décrit en détail.
Comme on l'a indiqué, la fréquence d'oscillation en opposition de phase est beaucoup plus élevée que la fréquence d'oscillations en con- cordance de phase. Cette propriété permet d'obtenir une courbe d'enregis- trement beaucoup plus fine, puisque les déplacements du stylet d'enregis- trement devant le tambour enregistreur proviennent, non de l'amplitude des oscillations des fléaux, mais de leur fréquence.
En effet, pendant chaque oscillation, la poulie! tourne dans un sens, puis dans l'autre, indépendamment de l'amplitude de l'oscillation, et plus la fréquence de l'oscillation est élevée, plus l'angle de rotation de ladite poulie est faible car plus cette rotation est de courue durée. Il en résulte que le cordonnet aa s'enroule sur une plus faible longueur, ce qui entraîne un déplacement plus faible du stylet d'enregistrement. Cette dif- férence apparait clairement sur lescourbes reproduites aux figs. 3 et 4.
Chacune de ces courbes représente l'enregistrement des déplace- ments du style ab pour des surcharges successives de 1, 2 et 3dg, respecti- vement avec un appareillage du type de la fig. 1, et un appareillage du type de la fig. 2. Il en déroule les constatations suivantes:
D'une part, chaque palier de courbe qui correspond à l'oscilla- tion sans surcharge est parfaitement horizontal. Ceci montre que dans les deux cas, le fonctionnement du dispositif est régulier. Cependant, l'épais- seur du trait des paliers de la fig. 1 est très supérieure à celle des traits des paliers de la fig. 2. Cette différence provient, dans le dispo- sitif selon l'invention, de l'accroissement de la fréquence des oscilla- tions, donc de la diminution d'amplitude des oscillations du stylet. La finesse de la courbe est donc un très important résultat dû au dispositif selon l'invention.
D'autre part, on remarque que pour chaque surcharge, le passage d'un palier à l'autre s'effectue beaucoup plus lentement sur la courbe de la fig. 3 que sur celle de la fige 4.' On note en particulier une importante partie arrondie avant qu'on atteigne chaque palier. Au contraire, le pas- sage d'un palier à l'autre s'effectue pour la courbe de la fige 4 suivant pratiquement une droite presque verticale ce qui indique que la balance ré- pond immédiatement à toute variation des forces appliquées à son fléau. Un autre résultat important dû au dispositif selon l'invention est donc une augmentation considérable de la précision possible dans les mesures de mas- ses variables.
En effet, avec le dispositif de la fige l, correspondant à la courbe de la fig. 3, si la charge varie trop rapidement, on n'a pas le temps d'arriver au palier qui indique la. valeur exacte de cette charge. Ce résultat, dû à l'inertie plus faible de l'appareil, est donc particulière- ment avantageux pour les mesures de variations faibles et continues, qui étaient si difficiles à effectuer jusqu'ici, même avec les meilleurs in- struments connus. Grâce au dispositif de l'invention, on peut maintenant suivre des variations de l'ordre dumilligramme;; avec une balance normalement sensible au décigramme.
Enfin, le dispositif selon l'invention, dans lequel les diffé- rents éléments extérieurs à la mesure, tels que les contacts x' il.!.. et la chaînette f' sont liés à un fléau séparé de celui auquel sont appliquées les forces intervenant dans la mesure proprement dite, permet l'isolement de ce second fléau, c'est-à-dire rend possible d'opérer cette mesure dans une enceinte complètement étanche.
On a ainsi représenté sur-les figs. 5 à 8, une balance bénéficiant de cet avantage, et on a représenté respectivement en 1 et 2 les fléaux in- férieur et supérieur. Le fléau 1 oscille dans une enceinte complètement fer- mée, désignée par la référence générale 3, et réalisée par l'ensemble des. éléments de la balance 4, un rebord vertical 5 et un couvercle amovible 6, disposé sur ce rebord 5, avec interposition d'un joint étanche 7. Une
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ouverture 8 est prévue dans le couvercle 6, au-dessous de l'extrémité du fléau 1 supportant la masse à peser, et une ouverture 9 est prévue dans le socle 4 pour permettre la suspension de la masse à peser à un crochet 34.
Au cas où cette masse doit demeurer éloignée de la balance, on la suspend dans un tube vertical 10 de grande hauteur. Le fléau 1 porte un couteau 11 reposant sur une chape 12, et le fléau 2 porte un couteau 13 reposant sur une chape 14. Les chapes 12 et 14 sont portées respectivement par le socle 4 et par un arceau 17 entourant l'enceinte 3;.le fléau 1 porte à une de ses extrémités un aimant 18, et à l'autre extrémité un couteau 19, suppor- tant un étrier 20 destiné au support des masses à mesurer. Le réglage de sensibilité est assuré par une masse réglable 21 vissée sur une tige file- tée 22, de même le réglage de sensibilité du fléau 2 est assuré par une masse 2', vissée sur une tige filetée 22'.
Le fléau 2 porte à une extrémité un aimant 23, disposé au-des- sus de l'aimant 18 de telle sorte que les p ôles opposés soient de même nom, et à l'autre extrémité un contre-poids réglable 24, destiné ainsi qu'un au- tre contre-poids réglable 25 du fléau 1, à réaliser un équilibre approxima- tif avant la mise en route du dispositif d'entretien des oscillations et d'enregistrement de la balance.
L'ensemble est recouvert par un couvercle 26, reposant sur un rebord 27, disposé verticalement tout autour du carter 35.
A l'extrémité du fléau 2 situé au-delà de l'aimant 23 est accro- ché la chainette 28 constituant l'élément sur lequelagit le servo-moteur pour influer sur l'équilibre du fléau 2 et provoquer constamment les oscil- lations de ce dernier. C'est également le fléau 2 qui porte l'élément de contact provoquant le déplacement du relais commandant ce servo-moteur, ledit servo-moteur agissant de façon connue sur un tambour 29, dans une rainure 30 duquel s'enroule l'autre extrémité de la chainette 28, et dans une autre rainure 31 autour de laquelle s'enroule le cordonnet 32, lié au style de l'appareil enregistreur de façon également connue.
Comme on l'a expliqué ci-dessus, si le fléau 2 penche du côté de l'aimant 23, le contact qu'il porte commande le fonctionnement du servo- moteur , de telle sorte que celui-ci entraîne le tambour 29 dans un sens tel que la chaînette 28 s'enroule dans la rainure 30, le poids de chainette 28 diminue donc à l'extrémité dufléau 2, qui tend ainsi à remonter et inverse- ment.
Dans la balance réalisée suivant l'invention, l'équilibre du fléau 1 est constamment recherché grâce à l'interaction du fléau 2 sur le fléau 1 par la liaison magnétique décrite, le fléau 2 étant soumis, sans arrêt, à des oscillations autour de sa position d'équilibre.
Dans ce mode de réalisation, le moyen de passage d'une des pério- des d'oscillation à l'autre est un solénoide 33 que l'on voit sur la fig. 6, et dont le champ magnétique, au moment où il est traversé par un courant électrique, agit sur les aimants 16 et 23 par rapport à leur plan horizon- tal de symétrie.
On a exposé plus haut, à propos des figs. 2 à 4, le fonctionne- ment et les avantages du dispositif qui vient d'être décrit en détail.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisa- tion décrit et représenté à titre d'exemple, mais couvre tout le domaine défini par le résume suivant: @ REVENDICATIONS.
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IMPROVEMENTS TO MEASURING AND MARKING METHODS AND DEVICES.
Many measuring or locating instruments include at least one movable member capable of oscillating and characterized by its own period of oscillation. In these instruments, the operator is not in control of this oscillation period, the value of which can be troublesome either because it has an influence on the measurement, or because it makes it long and painful.
It has been observed that by adding to such an organ with periodic movement another organ having an equally periodic movement, the period of all the oscillating organs could be different from that of each of these organs taken separately. More particularly, it has been observed that all the oscillating members could generally take two periodic movements, one of high frequency, the other of lower frequency, these two movements corresponding substantially to the oscillation of the two oscillating members. respectively in concordance or in opposition of phase.
In phase-matched measurement, the oscillating members move with periodic motion in the same way as if they were linked by a rigid mechanical device. For example, if we consider a balance, it is possible to make the flail oscillate, no longer alone with its own period, but in phase concordance with a second plague, in the same way as if one of the ends of each des fléaux was linked to the other by a rod. Such a connection can make it possible, for example, to subject one of the plagues to certain easements, while leaving the second plague relatively free.
In the movement in phase opposition, the two oscillating organs are animated by a periodic movement at a higher frequency than that of each of these two organs oscillating separately, and than that of these two organs oscillating in concordance of phase.
By a judicious choice of. means of connection between the first or-
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oscillating gane and the second which is added to the first, it is therefore possible to modify the oscillation frequency of the first, so as to make it either lower or higher; it is particularly advantageous in certain cases to choose the high frequency, and as this choice is made possible by the introduction of an elastic connection between the two oscillating members, the invention relates not only to the method consisting in associating these two members and preferably choosing one of the possible periods, but also the device comprising means allowing the oscillation of these members according to one or the other mode of movement.
A first means consists in using for this elastic connection, two magnets or two members producing suitable electro-magnetic fields, and arranged so that the attractions and repulsions which they exert between them allow the oscillation of the system, in accordance. or in phase opposition ...
Another means of obtaining the same effect would consist in using an elastic mechanical connection, for example a spring which would be fixed to each of the ends of the oscillating members.
To switch from one of the periods to the other, the invention also relates to means which, in the case of a magnetic connection, may consist of at least one auxiliary magnetic field tending to bring one closer or further away. on the other, according to a determined rhythm, the oscillating magnetic means.
This auxiliary magnetic field must be arranged with respect to the oscillating magnetic means in a symmetrical manner, and more precisely such that its axis is situated substantially in the field plane of zero value resulting from all the fields.
According to the invention, this auxiliary magnetic field can be formed by a solenoid into which an electric current is sent in a suitably rhythmic rhythm.
The invention therefore relates to the aforementioned method, consisting in carrying out a measurement or a marking when the moving parts of an instrument of the aforementioned type oscillate in phase opposition.
It also relates to a measuring or marking device for implementing this method, this device being constituted by a measuring or marking device of the type comprising an organ subjected to a periodic movement, and associated with at least one other organ. capable of having, with respect to the first, a periodic movement, in concordance or in phase opposition, this device further comprising means enabling the system of members with periodic movement to pass from a state of oscillation to the other.
According to a preferred embodiment of the invention, the connection between the movable members is of the magnetic type, produced for example by means of two magnets each arranged on one of the movable members, so that the opposite poles have the same name. . In this case, also according to the invention, a preferred embodiment provides that the means for switching from one of the movements to the other consist of at least one magnetic field, the axis of which is located substantially in the zero field plane resulting from all the magnetic means.
An advantageous arrangement of such a measuring or locating device is that one of the members can be isolated in a completely closed enclosure, and thus shielded from any external influence, with the exception of the magnetic servo-control. to the other movable member.
This device can be applied in a particularly interesting way to a device of the type described in the application filed in France by the applicant on 18/1/1949 and relating to "Improvements in measuring and control devices ", in which the movable member of the measuring instrument is subjected to oscillations constantly maintained by the controlled action of a servo-mechanism.
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We now describe, by way of nonlimiting example, adapta =. tion of the method according to the invention to -a-device constituting an embodiment of the device according to the invention, with reference to the appended drawing in which:
Fig. 1 shows the block diagram of a balance equipped with the aforementioned known device,
Fig. 2 represents the block diagram of the same balance, equipped, moreover, with the device according to the invention.
Fig. 3 represents a curve for recording variations in weight, obtained by the apparatus of FIG. 1.
Fig. 4 shows a similar curve, obtained by the apparatus of FIG. 2.
Fig. 5 shows in vertical section, along V-V of FIG. 7 a practical embodiment of the apparatus of FIG. 2.
Fig. 6 shows a vertical section along VI-VI of FIG. 7;
Fig. 7 shows a top view, the cover of the loudspeaker being half torn off, and
Fig. 8 is a section along VIII-VIII of FIG. 7.
The measuring instrument shown schematically in FIG. 1 is a balance comprising a beam a and two plates b and c. On plate b we place the weights represented in e to balance the weight of a body d. According to a known device, the flail a carries a chain attached at i and the length of which can be modified at will. According to the aforementioned patent application, the chain is attached at its other end g, to a cord winding on a drum k mounted on an axis 1, which can be driven in one direction m or in the other n, by one of the two motors o and p, the windings of these motors being in opposite directions.
These motors are powered by an electrical source. 9. by means of a switch r switching on either one or the other of these two motors, depending on whether it is in position s or in position t. This switch is, at rest, held in position s by a spring u and is capable of being placed in position t by the attraction of an electromagnet v when the latter is excited by a current which crosses it. Current from the same source. 9. lowered by a transformer and rectified by the cell h crosses the electromagnet v when a switch consisting of two contacts x and is closed. The contact x is fixed, and the contact is carried by the beam a of the balance.
Finally, the axis 1 carries a drum z on which is wound a cord aa connected to a style ab moving in contact with a cylinder ac rotating around an axis j.
If we assume under these conditions that the weight d is lower than the weight e, the beam a will lower on the side of the weight e with the switch 2 ± iL closing, the electromagnet v will be energized , pulling the switch bar r in position t. The motor is then connected to it, and drives the axis 1 in direction m as well as the drum k, so that an additional weight of the chain f is gradually added to d. It will follow that the flail a will tilt in the opposite direction, and will come to break the contact x y.
The electromagnet v no longer being excited, the bar r, biased by the spring u will come to position s, and it is the motor r which will then be connected, driving axis 1 in direction n as well as the drum k so that the compensating weight of the chain f will be reduced and a reverse movement will occur, and so on.
The movements of axis 1 corresponding to the oscillations of the flail a, are transmitted by the intermediary of the drum z and of the cord aa to the style ab which registers them on the cylinder ac.
Thanks to this device, the plague has constantly solicited in a
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one way or the other, constantly oscillates around its actual equilibrium position. The curve inscribed on the cylinder acet which corresponds to the displacements of the chain f, which follow those of the flail a, is practically a very fine sinusoid, whose amplitude and period are naturally functions of inertia the electrical system and the fineness of the contact x y.
The operation of the system which has just been described is considerably improved by applying to it the means which form the object of the present invention, the application shown schematically in FIG. 2.
As can be seen, this diagram is similar to that of FIG. 1, with the following differences: - Instead of a flail a, the device comprises two superposed flails a'1 and a'2, located substantially in the same vertical plane. The upper beam a'1 carries the contact pair x ', y', and the chain f 'is attached to it at its end i'. The beam a'2 supports the plates b 'and c' carrying the load of and the weights e '.
- In addition, the two flails a'1 and a'2 each carry, near their end, magnets M1 and M2 respectively, arranged so that their opposite poles have the same name. An adjustable counterweight P makes it possible to achieve the approximate balance of the flail a'1 before starting the device for maintaining the oscillations.
We also find all the other elements b to ac of the device of FIG. l, designated here by b 'to a' c 'and which fulfill the same role.
As explained in the preamble, it has been observed that the simultaneous oscillations of the flails a'1 and a'2 can occur, either in phase or in phase opposition, and the frequencies of these oscillations are very different.
As has also been indicated, it is advantageous to choose the highest frequency, and therefore to cause the oscillation in opposition of phase. It has been found that, in general, the oscillations which tend to occur spontaneously are those which are in phase.
To switch to the other mode of oscillation, it suffices to introduce means causing the spacing or bringing together of the flails, so that the magnets, instead of remaining at a constant distance from one of the other, are momentarily close to or far from each other, which initiates the high frequency movement.
According to the invention, these means consist of a solenoid S arranged at any point along the length of the flails, but at a height such that the axis of symmetry of the auxiliary magnetic field is situated substantially in the field plane. resulting zero magnets M1 and M2.
The excitation current is sent, by any appropriate means, into the coil S, at the moment when we want to change the period of the oscillations, that is to say when we want to pass, for a reason or a other, from one of the frequencies to the other.
It is of course possible to use any other magnetic means equivalent to a solenoid, for example a permanent magnet, driven by a suitable movement.
The role of these priming means is therefore very important, and their existence constitutes one of the characteristics of the invention, although any other means can be used to modify the relative movement of the flails, and to switch from a frequency oscillation to another.
It is advantageous for precision weighing that the means used to achieve the binding of the flails and the control of the binding mode, that is to say of the period of common oscillation, are magnetic and thus are avoided. any mechanical connection, and the inherent drawbacks. However, we could provide any other method of linking @
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its of the elastic type, for example a spring, in the event that the cloase enclosure is removed in which one of the flails can be enclosed, as in the case of the particular embodiment described below in detail.
As indicated, the frequency of out-of-phase oscillation is much higher than the frequency of phase-matched oscillations. This property makes it possible to obtain a much finer recording curve, since the movements of the recording stylus in front of the recording drum come, not from the amplitude of the oscillations of the flails, but from their frequency.
Indeed, during each oscillation, the pulley! rotates in one direction, then in the other, regardless of the amplitude of the oscillation, and the higher the frequency of the oscillation, the lower the angle of rotation of said pulley because the more this rotation is run duration. As a result, the cord aa winds up to a shorter length, resulting in less displacement of the recording stylus. This difference is clearly visible on the curves shown in figs. 3 and 4.
Each of these curves represents the recording of the displacements of the style ab for successive overloads of 1, 2 and 3dg, respectively with an apparatus of the type of fig. 1, and an apparatus of the type of FIG. 2. It makes the following observations:
On the one hand, each curve level which corresponds to the oscillation without overloading is perfectly horizontal. This shows that in both cases, the operation of the device is regular. However, the thickness of the line of the bearings in FIG. 1 is much greater than that of the lines of the bearings in FIG. 2. This difference arises, in the device according to the invention, from the increase in the frequency of the oscillations, and therefore from the decrease in the amplitude of the oscillations of the stylus. The smoothness of the curve is therefore a very important result due to the device according to the invention.
On the other hand, we note that for each overload, the passage from one level to the other takes place much more slowly on the curve of FIG. 3 than on that of fig 4. ' There is in particular a large rounded part before reaching each level. On the contrary, the passage from one level to the other is carried out for the curve of fig 4 following practically an almost vertical straight line which indicates that the balance responds immediately to any variation of the forces applied to its beam. . Another important result due to the device according to the invention is therefore a considerable increase in the precision possible in the variable mass measurements.
Indeed, with the device of the pin 1, corresponding to the curve of FIG. 3, if the load varies too quickly, there is no time to reach the level which indicates the. exact value of this load. This result, due to the lower inertia of the apparatus, is therefore particularly advantageous for measurements of small and continuous variations, which were so difficult to carry out until now, even with the best known instruments. Thanks to the device of the invention, it is now possible to follow variations of the order of a milligram ;; with a scale normally sensitive to the decigram.
Finally, the device according to the invention, in which the various elements external to the measurement, such as the contacts x 'il.! .. and the chain f' are linked to a beam separate from that to which the forces are applied. involved in the actual measurement, allows the isolation of this second plague, that is to say, makes it possible to perform this measurement in a completely sealed enclosure.
There is thus shown in figs. 5 to 8, a balance benefiting from this advantage, and the lower and upper flails have been shown respectively at 1 and 2. The beam 1 oscillates in a completely closed enclosure, designated by the general reference 3, and produced by all of the. elements of the balance 4, a vertical rim 5 and a removable cover 6, arranged on this rim 5, with the interposition of a tight seal 7. A
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opening 8 is provided in the cover 6, below the end of the beam 1 supporting the mass to be weighed, and an opening 9 is provided in the base 4 to allow the suspension of the mass to be weighed from a hook 34.
In the event that this mass must be kept away from the balance, it is suspended in a vertical tube 10 of great height. The flail 1 carries a knife 11 resting on a yoke 12, and the flail 2 carries a knife 13 resting on a yoke 14. The yokes 12 and 14 are carried respectively by the base 4 and by an arch 17 surrounding the enclosure 3; .the beam 1 carries at one of its ends a magnet 18, and at the other end a knife 19, supporting a bracket 20 intended to support the masses to be measured. The sensitivity adjustment is provided by an adjustable mass 21 screwed onto a threaded rod 22, likewise the sensitivity adjustment of the flail 2 is provided by a mass 2 ', screwed onto a threaded rod 22'.
The beam 2 carries at one end a magnet 23, disposed above the magnet 18 so that the opposite poles have the same name, and at the other end an adjustable counterweight 24, thus intended and another adjustable counterweight 25 of the beam 1, to achieve an approximate balance before the start-up of the device for maintaining the oscillations and recording the balance.
The assembly is covered by a cover 26, resting on a rim 27, arranged vertically all around the casing 35.
At the end of the beam 2 located beyond the magnet 23 is hung the chain 28 constituting the element on which the servomotor acts to influence the balance of the beam 2 and constantly cause the oscillations of this last. It is also the beam 2 which carries the contact element causing the displacement of the relay controlling this servomotor, said servomotor acting in a known manner on a drum 29, in a groove 30 of which the other end is wound. chain 28, and in another groove 31 around which the cord 32 is wound, linked to the style of the recording device in a manner also known.
As explained above, if the beam 2 leans towards the side of the magnet 23, the contact which it carries controls the operation of the servomotor, so that the latter drives the drum 29 in a direction such that the chain 28 winds in the groove 30, the weight of chain 28 therefore decreases at the end of the flail 2, which thus tends to rise and vice versa.
In the balance produced according to the invention, the balance of the beam 1 is constantly sought thanks to the interaction of the beam 2 on the beam 1 by the magnetic connection described, the beam 2 being subjected, without stopping, to oscillations around its position of equilibrium.
In this embodiment, the means for passing from one of the oscillation periods to the other is a solenoid 33 which can be seen in FIG. 6, and the magnetic field of which, when it is crossed by an electric current, acts on the magnets 16 and 23 with respect to their horizontal plane of symmetry.
We have explained above, with regard to figs. 2 to 4, the operation and the advantages of the device which has just been described in detail.
Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown by way of example, but covers the entire field defined by the following summary: @ CLAIMS.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.