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Perfectionnements aux appareils de césure à indication directe en , .chiffres.
La présente invention concerne les appareils de mesure électriques d'ampères, volts, ohms, etc. et, plus particulière- ment, un appareil de mesure à indication directe en chiffres par opposition à un appareil de mesure à cadran gradué sur lequel une aiguille indique un point d'une échelle graduée.
On sait que de fréquentes erreurs sont commises en li- sant les mesures sur un appareil à cadran gradué, non seulement parce qu'il est difficile d'avaluer le point indiqué, mais parce qu'on se trompe aussi d'échelle. Cet inconvénient est le plus mar- qué dans le,cas des appareils de mesure à échelles multiples et
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de tout type de multimètre. Ces erreurs sont dues à ce que l'on se trompe sur la relation qu'il y a entre le dispositif de commu- tation et l'échelle lue.
La présente invention évite ces erreurs en donnant à lire des nombres. Il n'y a pas de possibilité d'erreur, puisque seule apparait la valeur numérique exacte. La Demanderesse a dé- couvert, en outre, que les erreurs dans la relation entre les échel- ,les numérioues et le dispositif de commutation peuvent être suppri mées, en utilisant des échelles qui sont des multiples décimaux et en indiquant l'échelle utilisée en faisant apparaître le point qui sépare les décimales des unités. Des connexions entre le com- mutateur d'échelle et les indicatéurs de point décimal sont pré- vues de façon que la relation soit automatique et continue.
Les anciens appareils de mesure à indication directe en chiffres présentent de nombreux inconvéneints. Certains sont en- ' .combrants et de fonctionnement peu sur et d'autres sont commer- cialement parlant trop coûteux. La présente invention procure un ;appareil de mesure à lecture directe en chiffres, simple et de construction sérieuse, extrêmement précis et relativement peu coû- teux. Son fonctionnement est, en outre, rapide.
L'invention a pour buts de procurer: de façon générale, un appareil de mesure électrique à lecture directe en chiffres perfectionné; un appareil de mesure électrique à lecture directe en chiffres établissant automatiquement la relation entre le total des valeurs lues et le mécanisme commutateur d'échelle; un appareil de mesure électrique à lecture directe en chiffres comparant une quantité électrique inconnue à une tension électrique de référence.
D'autres buts et avantages de la présente invention res- sortiront clairement de la description donnée ci-après et des des- sins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est un schéma du circuit électrique qui re-
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çoit une tension d'entrée inconnue et la convertit en une indica tion quantitative en chiffres.
La figure 2 est une série de graphiques de tensions en relation entre elles, dont la figure 2A représente la tension du réseau, et les figures 2B, 2C et 2D diverses formés d'ondes de ten sion synchonisées avec la tension du réseau, pour différents cas d@ fonctionnement, et
La figure 3 est un schéma des commutateurs d'échelle et des sélecteurs associés au circuit de la figure 1.
La figure 1 représente un compteur rotatif 10 entraîné mécaniquement, par un moteur 11 qui entraîne lui-même unmécanisme commandé 12 sous la forme d'un potentiomètre R26 avec un curseur
14. Le moteur 10 peut être un servo-moteur biphasé, de préférence à démarrage et arrêt brusques. La résistance R26 est parcourue par du courant provenant d'une source convenable de tension de référen ce, comme une batterie au mercure 16, dont la tension reste prati- quement constante durant de longues périodes. Une paire de commu- tateurs accouplés S2-E et S2-F relient la batterie à la résistance
R26 et permettent d'inverser la polarité de, la tension appliquée par la batterie.
Un potentiomètre à réglag très précis R25 permet de diviser la chute de tension batterie-terre et applique la partie de tension prélevée au potentiomètre R26, par l'intermédiaire du commutateur S2K. R25 sert ainsi de potentiomètre d'étalonnage.
La chute de tension dans la résistance R26 détermine une gamme de valeurs de tension auquelles on peut comparer une tension in.. connue,
La quantité électrique inconnue est convertie en une tension de la garnie du potentiomètre R26 par les divers appareils d'étalonnage représentés à la figure 3. Cette tension inconnue es appliquée à la borne 17 d'un échantillonneur à lame vibrante 18 actionné à la fréquence du réseau, comme l'enroulement 19 le repré- sente symboliquement. Cet échantillonneur est aussi connu sous le nom de modulateur à contacts. Une autre borne 21 de cet échantil-
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loru18r est reliée, par le conducteur 22, à la tension de référen- ce sur le curseur 14.
LchantiDonneur 18 peut appliquer la tension choisie à la grille à"un amplificateur double V2, par intermédiaire d'un couplage par résistance R14 et capacité C5. Une résistance ano- dique convenable peut produire une tension qui peut être réfléchie à travers un condensateur C6, sur la grille de l'autre moitié de V2 dont le débit peut, à son tour, donner lieu à une tension ame- née, par un condensateur C7, à un tube électronique de puissance V3. Des résistances et condensateurs convenables peuvent être con- nectés aux cathodes et plaques de V2 pour éliminer, par filtrage, les harmoniques du réseau et pour convertir l'onde carrée intro- duite par l'échantillonneur en une onde sinusoidale approximative.
L'onde sinusoïdale sortant de V2 est amplifiée dans V3 qui est, de préférence, un tube double à couplage cathodique par résistance cathodique commune R24. Le tube V3 débite un courant suffisant dans un enroulement de signal 23 du moteur 11 pour faire tourner le moteur, la phase du courant déterminant le sens de rotation. Cette détermination du sens de rotation est réalisée par le déphasage entre le courant alternatif dans l'enroulement directionnel 23 et le courant alternatif dans un enroulement de référence 24 qui peut être connecté au réseau. Ce réseau peut être le 50 pér/sec. habituel ou toute source de courant alternatif spé- cial cornue le 400 pér/sec. habituellement utilisé dans les instal- lations électriques des avions.
Un graphique simplifié des relations de phase entre ten-
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sions prises à 15échaitillo-?uleur 18, est représenté à la figure 2. La figure SA représente la tension de réseau 26 utilisée comme ré- férence dans l' enroule..lent de moteur 24 et pour actionner l'échan- tillonneur 18. Celui-ci travaille approximativet 1ent en phase avec le réseau, prenant la tension à la borne 21 durent une demi-pério- de et la tension à la borne 17 dur:cit l'autre de:i-përïode. Si les tens4-ons des bornes 21 et 17 sont éealos, en échantillonne des on-
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des carrées 27 qui prennent la forme d'ondes arrondies 28, après passade dans les filtres. Cette forme d'onde n'a pas d'effet sur l'enroulement de sens 25 du moteur, et le sens de rotation n'étant par déterminée le moteur ne tourne pas.
Si, au contraire, la tension de référence à la borne 21 est supérieure à la tension inconnue à la borne 17, l'échantillon- neur capte alternativement des ondes carrées de grande amplitude
29 et de faible amplitude 31. Après filtrage dans le circuit ano- dique de V3, 'ces impulsions à amplitude alternativement forte et faible prennent grosso modo la formel d'une onde sinusoïdale 32, corme représenté à,la figure 2C. Il est à noter que cette onde si- nusoïdale est en phase avec le courant du réseau de la figure 2A, grâce à -enroulement de commande; c'est-à-dire que les crêtes et les creux,sont en synchonisme avec le réseau, Le moteur tourne donc en.avant, dans le sens progressif.
@ Si la tension inconnue est cette fois, supérieure à la tension de référence de la-pile 16, Inonde carrée de tension in- ' connue est supérieure à 1-'onde carrée de référence. Ce cas est représente à la figure 2D qui donne des ondes carrées 33 et)34 al- ternativemènt de faible et de forte amplitude. Celles-ci sont trans formées aussi en onde sinusoïdale 36, par les filtres. Cette fois, les crêtes de Inonde sinusoïdale 36 correspondent, dans le temps, aux creux de l'onde de réseau 26. Il y a, entre ces ondes, déphasa- ge de 1800 et le moteur tourne en arrière, dans le sens' rétrograde.
Si la tension inconnue est de la polarité apposée a cel- le de la tension de référence ou dépasse la 'gamme de tension de ré- férence, le moteur tourne continuellement jusqu'à dépasser la lec- ture maximum, où une butée récanique convenable arrête la rotation du moteur.
Il est évident que différents déphasages interviennent et que les exemples de la figure 2 sont donnés à titre qualitatif et non quantitatif. Ils représentent cependant exactement le mode de fonctionnement de l'appareil. Ces déphasées se produisit dans
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l'échantillonneur 18, l'enroulement de moteur 23 et ailleurs.
Les tours de rotation du moteur 11 sont instantanément et continuellement totalisés par le compte-tours 10. Le moteur en- traîne en même temps le potentiomètre 12 par l'intermédiaire d'un engrenage réducteur ou d'une vis filetée ou de tout autre mécanis- me convenable. Le moteur continue à tourner jusqu'à ce que la ten. sion prise par le curseur 14 soit égale à la tension inconnue.
Les tensions électriques agissant sur le moteur à ce moment, sont re- présentées.par la figure 2B et le moteur s'arrête. Si, par inertie mécanique ou fluctuations de la tension inconnue, le moteur dépas- se son point d'arrêt, la phase s'inverse, comme de la figure 2C à la figure 2D, et le moteur tourne dans l'autre sens jusqu'à attein, dre l'équilibre. Dans tous les cas, le hombre total de tours du mo- teur est représenté par le compte numérique du compte-tours 10 qui est donc une mesure directe de la tension inconnue.
La réponse du circuit électronique est précise et la sensibilité est déterminée par le potentiomètre 12, Si le potentio. mètre R26 est fait de fil bobiné, avec plusieurs milliers de spi- res par volt et une. sensibilité du curseur 14 d'une spire, on peut obtenir une sensibilité d'un demi-millivolt et une précision de 1%.
La figure 3 représente les circuits de commutation pour l'indica- tion automatique dé l'échelle de mesure par points décimaux lumi- neux. La commutation du type de mesure, c'est-à-dire volts, ampè- res ou ohms., et continu et alternatif, est aussi représentée. A la partie supérieure de la figure 3, le compte-tours 10 est pourvu de points décimaux lumineux 38 constitués par des lampes alimentées par une source de courant représentée par une batterie 39, cette source pouvant être aussi bien le courant alternatif du réseau (non représenté)'ou autre chose.
La lampe 38 voulue est sélection- née par un ocmmutateur Sl-F accouplé mécaniquement aux commuta- teurs S1-H, S1-C, S1-B et S1-A qui sélectionnent les résistances d'étalonnage nécessaires respectivement pour les ampères, les ohms et les volts, Les lampes 38 sont placées entre les différents
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tambours rotatifs du compte-tours 10, à lendroit voulu pour indi- quer le point séparant les deci ales des unités dans les lectures.
Les résistances connectées aux commutateurs Sl-H, Sl-C et Sl-B sont prévues suivant l'invention. Elles sont réparties de façon que le débit d'un groupe de résistances diffère du débit du groupe suivant .sélecticnné par les commutateurs, par un facteur de multiplication de 10. Cette différence par facteur de 10 permet de faire la relation entre la sélection des groupes de résistances et les points décimaux lumineux 38, chaque point décimal différant du suivant par un facteur de 10. Les valeurs en ampères, ohms et volts indiquées aux commutateurs S1-H, Sl-C et Sl-B, le sont à titre d'exemple, et tout autre groupe d'échelles peut être utilisé.
Les valeurs des résistances en particulier dépendent évidemment des résultats à obtenir.
Les commutateurs sélectionnant le genre'de quantité mesurée sont S2-P, S2-J, S2-C et S2-B. Ils sont mécaniquement ac- couplés entré eux et avec un interrupteur S2-N qui-allume une lam- pe signal 39 indiquant qu'on est ocoupé à mesurer une tension con- tinue négative. Ces commutateurs sont aussi mécaniquement accoudés aux commutateurs S2-E et S2-F de la figure 1.
L'entrée pour la mesure d'ampérage (de préférence d'une sonde) est appliquée au curseur du commutateur S2-P qui peut la connecter à des contacts alternatifs ou continus sur le commutateur Le contact alternatif est relié à un redresseur 41 qui convertit r le courant alternatif en courant continu de la valeur voulue, d'où celui-ci passe régulièrement au curseur du commutateur Sl-H. Ce dernier choisit, à son tour, la résistance voulue dans un groupe 42 qui relie le courant inconnu à la terre. La chute de tension qui en résulte est amenée à l'échantillonneur 18 par un conducteur 42 et mesurée de lamanière précitée.
La mesure des ohms, se fait en faisant passer le courant d'une batterie 43 dans la résistance de valeur inconnue, mise à la terre, et en Mesurant la tension obtenue. Les commutateurs S2-J et
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S2-B mettent un groupe de résistances 46 en circuit avec l'echan- tillonneur 18 et les résistances d'étalonnage sont connectées en parallèle à un contact 47 auquel une extrémité de la résistance inconnue est reliée. Ce contact 47 est, de préférence, une sonde.
On réalise un circuit en pont dont la première branche consiste en une des résistances d'étalonnage 42 en parallèle avec la résis- tance inconnue. La seconde branche comprend une des résistances 46 connectée en série avec la première branche. La troisième bran- che du pont consiste en la. résistance connectée directemenc au ca mutateur S2-J et se trouve en série avec la résistance 46 de la seconde branche. Le pont se ferme par la résistance R26 (figure 1) à la terre, et celle-ci constitue la quatrième branche. La batterie 43 est reliée aux points de jonction des deuxième et troisième bran- ches et des quatrième et première branches. Les bornes 17 et 21 de l'échantillonneur sont réunies respectivement aux points de jonc- tion des première et seconde branches et des troisième et quatrième branches.
Tout déséquilibre du pont fait produire, par l'échantil- lonneur 18, des tension de sortie inégales. Le courant de la batte- rie 43 traverse une résistance 46 choisie et la chute de tension est mesurée par le circuit de la figure 1, comme précité. Les ré- sistances 46 ont sdes valeurs différentes de façon à convenable- ment sélectionner la gamne.pour la résistance inconnue.
La mesure de la tension se fait en connectant la tensioi inconnue au curseur de S2-C qui peut être relié lui-même à trois contacts : courant continu positif, courant continu négatif et cou- rant alternatif. Le contact à courant alternatif est relié à un redresseur 47 qui convertit l'alternatif en continu de valuer vou- lue, et les trois tension sont connectées à une extrémité d'un groupe de résistances 48 mises en série. Les commutateurs Sl-A et Sl-B additionnent ensemble le nombre voulu de résistances 48 pour sélectionner une échelle de mesure indiquée par un point décimal lumineux 38.
La connexion faite pour mesurer une tension négative non seulement allume une lampe signal 39, mais inverse la polarité le la batterie de référence 16 de la figure 1 au moyen de commu-
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tuteur S2-F.
Quoique des formes d'exécution déterminées de l' inven- tion aient été décrites ci-avant, de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS
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1.- Appareil de mesure électrique comprenant un circuit en pont composé d'une première résistance connectée dans une pre- mière branche, une seconde résistance connectée dans une deuxième branche, une troisième résistance connectée dans une troisième branche, et une quatrième résistance variable connectée dans une quatrième branche, les dites branches étant connectées en série de façon à constituer le dit pont, un moyen pour connecter une ré- sistance inconnue aux bornes de la première résistance, une source de tension reliée aux points de jonction des deuxième et troisième branches et des quatrième .et première branches,
une échantillonneur à lame vibrante ayant une paire de bornes d'entrée reliées aux points de jonction des première et deuxième branches et des troi- sième et quatrième branches, un amplificateur connecté à la sortie de l'échantillonneur à lame vibrante, un servomoteur connecté à l'amplificateur, et un indicateur, le servomoteur pouvant action- ner l'indicateur et la résistance variable de façon à réduire une sortie non équilibrée de l'échantillonneur, grâce à quoi une lec- ture est obtenue quand la résistance variable est réglée de façon à équilibrer le pont en fonction de la valeur de la résistance in-' connue.