BE886659A - Procede de mesure de poids et appareil permettant de realiser le procede - Google Patents

Description

  La présente invention concerne un procédé de mesure

  
de poids basé sur la variation d'un phénomène électrique en

  
fonction du poids de l'objet à peser. Elle concerne aussi un

  
appareil pour réaliser ce procédé.

  
On croit utile de préciser tout d'abord que dans les procédés,tel que celui de l'invention, où on compare une force-

  
poids (masse x accélération de la pesanteur) à une force de

  
nature électrique, la force de référence ne fait pas intervenir l'accélération de la pesanteur et il est donc préférable de

  
 <EMI ID=1.1> 

  
plutôt que d'une mesure de masse.

  
Il existe déjà divers types de balances fonctionnant

  
sur la base de phénomènes électriques, par exemple sur la base

  
des variations des caractéristiques électriques de certains

  
matériaux qui en constituent les éléments sensibles. On mesure

  
par exemple les déformations d'un élément mécanique soumis à

  
la compression et on traduit ces déformations en une variation

  
de la résistance électrique au moyen d'un pont de Wheatstone.

  
Ces balances comprennent en général des appareils capables

  
d'amplifier les variations. Elles-présentent l'inconvénient

  
d' être de construction complexe et d'emploi délicat.

  
Le Déposant a trouvé et mis au point un procédé très

  
simple et d'emploi aisé grâce auquel le poids de l'objet à peser

  
peut être lu directement en fonction de la mesure de la différence de potentiel impartie par ce poids à deux potentiomètres identiques opposés l'un à. l'autre dans un circuit électrique.

  
 <EMI ID=2.1> 

  
lité entre la différence de potentiel appliquée aux extrémités..

  
d'un récepteur calorifique et l'intensité du courant qui y

  
circule ( U = RI )

  
Sous sa forme la plus générale, le procédé de l'invention est un procédé de mesure de poids basé sur la variation d'un phénomène électrique en fonction du poids de l'objet à peser caractérisé par le fait que la valeur du poids de cet objet est

  
une fonction directe de la mesure de la différence de potentiel effectuée à la sortie d'un circuit électrique alimenté en un

  
 <EMI ID=3.1>  

  
potentiomètres à variation linéaire identiques, munis d'un curseur dont la position est déterminée par le poids de l'objet 5 peser, et par un voltmètre branché auxbornes du second potentiomètre , les deux potentiomètres étant solidarisés l'un à l'autre et branchés en série mais dans des sens inverses l'un de l'autre de manière que le point zéro du premier (position existant pour un poids nul) corresponde au maximum du second et vice versa. L'invention porte aussi sur la balance à utiliser.

  
La position respective des deux potentiomètres identiques branchés en série et solidarisés entre eux, mais en sens opposés, fait que quelle que so&#65533;.t la position des deux curseurs, position résultant du poids de l'objet à peser, la somme des résistances des deux potentiomètres est toujours constante et est égale à la résistance maximale commune aux deux appareils.

  
En effet, supposons par exemple que les deux poten-

  
 <EMI ID=4.1> 

  
potentiomètre est à la position 10 (lorsqu'aucun objet n'est placé sur la balance), celui du second potentiomètre est à la position 0 et la somme est 10. Si, par le placement d'un objet à peser sur le. plateau de la balance, le curseur du premier potentiomètre est amené par exemple à la position 6, celui du second potentiomètre sera à la position 4 et la somme sera encore 10.

  
Il résulte de cette constance des résistances opposées par les potentiomètres que le courant I qui traverse les résistances placées en série demeure également constant puisqu'il est égal au rapport de la tension de sortie de l'alimentation U sur la somme des résistances des potentiomètres (I= U/Rl + R2). Ainsi, par exemple, pour une tension de sortie de l'alimentation

  
 <EMI ID=5.1> 

  
On peut comprendre à présent le fonctionnement de la balance.

  
Lorsqu' aucun objet n'est posé sur le plateau de la balance donnée en exemple, le curseur du premier potentiomètre > est à la position 10 et celui du second potentiomètre à la position 0, c'est-à-dire que la valeur de la résistance du second potentiomètre est nulle. La tension aux bornes de cette résistance (que l'on peut appeler UR2) étant égale au produit de la valeur de la résistance R2 par le courant I qui la

  
 <EMI ID=6.1> 

  
bornes du potentiomètre R2 et qui joue le rôle d'indicateur de la balance indique donc zéro.

  
Si on pose à présent un objet de lkg par exemple sur le plateau de la balance, les curseurs des potentiomètres se déplacent symétriquement en proportion; si on s'arrange pour

  
 <EMI ID=7.1> 

  
 <EMI ID=8.1> 

  
 <EMI ID=9.1> 

  
ce qui correspond aussi au poids (1 kg) de l'objet posé sur le plateau de la balance.

  
Les* paramètres donnés ci-dessus ne constituent bien entendu que des exemples de réalisation et peuvent être modifiés sans sortir du cadre de l'invention.

  
Si l'on utilise un voltmètre ferro-magnétique de type courant, celui-ci ne donne une lecture de la tension (UR2) que &#65533;e l'ordre du dixième de volt près et, en adoptant les paramètres donnés ci-dessus, on ne peut connaître le poids d'un objet qu'à
100 g près. '

  
Si l'on ne peut se contenter de cette approximation, il est aisé de remédier à cet Inconvénient en utilisant un voltmètre numérique à affichages digitaux qui peut donner une lecture de la tension de l'ordre du millième . de volt près; on peut alors connaître le poids de l'objet 3 peser au gramme près.

  
Le courant électrique utilisé dans le circuit peut être un courant continu stabilisé, par exemple un courant continu stabilisé à la tension de sortie 10V, au moyen d'un transformateur, d'un redresseur, d'une diode de Zener pour la stabilisation, etc. Dans ce cas toutefois, il faut utiliser

  
des jauges de contrainte (cristal piézo-électrique) .

  
 <EMI ID=10.1>  alternatif pour lequel il n'est plus nécessaire de disposer

  
d'une alimentation stabilisée..

  
Un appareil d'un premier type convenant pour l'exécution du procédé peut comprendre, par exemple, un plateau de

  
pesée suspendu à deux ressorts à crochets de propriétés identiques, lesquels - lors de la pesée - font glisser verticalement de haut en bas les curseurs de deux potentiomètres recti- 

  
lignes à variation linéaire identiques, solidarisés l'un à 

  
l'autre par une une liaison mécanique rigide et branchés en 

  
série mais dans des sens inverses l'un de l'autre de manière 

  
que le point zéro (point inférieur) du premier, qui est la 

  
position existant pour un poids nul, corresponde au maximum 

  
du second et vice versa afin que la somme des résistances soit  toujours constante, lesdits potentiomètres étant inclus dans  un circuit électrique et le potentiomètre de sortie étant 

  
raccordé à un voltmètre qui donne une valeur constituant une 

  
 <EMI ID=11.1> 

  
Le courant d'alimentation peut 'être continu et stabilisé, ou alternatif. 

  
Si on utilise un courant continu stabilisé, l'appareil devra contenir par exemple un transformateur, un redresseur,un condensateur pour le filtrage, une diode de Zener par exemple pour la stabilisation, une résistance de polarisation de la diode de Zener. et un transistor pour l'amplification du courant de ! sortie. Tous ces éléments sont peu volumineux et peuvent être aisément placés dans un boîtier contenant le plateau de pesée, les ressorts à crochets, les potentiomètres et le voltmètre. Comme on l'a dit, le voltmètre peut être un voltmètre continu

  
 <EMI ID=12.1> 

  
 <EMI ID=13.1> 

  
Si on utilise un courant alternatif, il faut bien entendu employer un voltmètre approprié, mats l'alimentation ne doit plus être stabilisée et les éléments de la balance sont simplifiés.

  
Un deuxième type d'appareil convenant aussi pour l'exécution du procédé de l'invention comprend un plateau de réception 

  
 <EMI ID=14.1>   <EMI ID=15.1> 

  
mais un peu à l'écart l'un de l'autre par une liaison mécanique rigide, de telle sorte que la somme des résistances qu'ils opposent reste toujours constante, les bornes du potentiomètre de sortie étant raccordées à un voltmètre.La position relative, dos à dos, des deux potentiomètres a pour conséquence que le maximum de l'un correspond au minimum de l'autre et que la somme des résistances est une constante. Ici aussi le type de courant et le voltmètre utilisés peuvent varier comme dans le mode de réalisation précédent.

  
Ce dernier type d'appareil peut s'adapter sur un sys-

  
 <EMI ID=16.1> 

  
 <EMI ID=17.1> 

  
mesurer la différence entre le poids de l'objet à peser placé sur un des plateaux raccordé au dispositif et les contre-poids placés sur l'autre plateau. La sensibilité de la balance s'en trouve accrue puisque le dispositif de mesure n'est employé que pour une gamme de poids peu étendue.

  
Pour mieux expliciter l'invention, on va donner à présent des exemples de réalisation non limitatifs, décrits en se référant aux figures reprises dans les planches de dessin annexées,,

  
Dans ces dessins :

  
 <EMI ID=18.1> 

  
(balance) du premier type, suivant l'invention, alimenté par un courant continu stabilisé,
- la, figure 2 donne le schéma synoptique du branchement électrique utilisé dans la balance de la figure I, ,
- la figure 3 représente une installation utilisable dans la balance de la figure I pour transformer, redresser et stable <EMI ID=19.1> 
- la figure 4 donne une vue en perspective de l'appareil de la <EMI ID=20.1> 
- la figure 5 représente des potentiomètres rotatifs solidarisés <EMI ID=21.1>  <EMI ID=22.1>  La figure 1 donne une vue. en coupe d'une balance conforme à l'invention suivant le premier type, alimenté par un courant continu stabilisé. Cette balance est constituée par un boîtier comportant un plateau mobile 1 à sa partie supérieure.

  
En son milieu, ledit plateau est prolongé vers le bas par une tige verticale 2 supportant deux bras horizontaux égaux 3 suspendus à la partie supérieure du boîtier par l'intermédiaire de deux ressorts à crochets 4 de caractéristiques mécaniques identiques. Les bras horizontaux 3 sont solidarisés, par exemple par collage, aux curseurs respectifs 5 de deux potentiomètres

  
 <EMI ID=23.1> 

  
un même plan mais dans un sens vertical opposé de telle façon qu'un déplacement du bas vers le haut des curseurs 5 entraîne une augmentation de la valeur de la résistance du premier potentiomètre 6 et une diminution de la résistance du second potentiomètre 7. Les deux potentiomètres sont branchés en série et les bornes du potentiomètre de sortie 7 sont raccordées à un voltmètre ferromagnétique continu encastré de manière visible de l'extérieur dans l'une des faces latérales du boîtier

  
 <EMI ID=24.1> 

  
Cette balance est alimentée en un courant continu stabilisé. Si l'on dispose d'un courant de secteur alternatif de 220 V, ilfaudra prévoir un transformateur ramenant la tension

  
 <EMI ID=25.1> 

  
les éléments nécessaires à. la stabilisation du courant. La figure. 2 donne le schéma synoptique du branchement électrique utilisé dans cette balance; comme dans la figure 1, la plaque de circuit imprimé est désignée par le chiffre 9, tandis que les chiffres 6 et 7 désignent respectivement les premier et deuxième potentiomètres. 

  
Les. dispositifs présents sur la plaque de stabilisation du courant peuvent varier dans de larges limites et sont bien connus., A titre d'exemple non limitatif, la figure 3 représente schématiquement une séquence utilisable; dans ce schéma., A indique le transformateur ramenant la ; tension du courant de

  
 <EMI ID=26.1> 

  
poux: le redressement double alternance, C est un condensateur pour le filtrage , DZ est une diode Zener pour la stabilisation

  
de la tension de sortie 10 V, R une résistance pour la stabilisation de la diode Zener et T un transistor pour l'amplification du courant de sortie. 

  
La figure 4 donne une vue en perspective de la balance de la figure 1. A titre d'exemple, un objet de 2 kg est posé sur le plateau de la blance et le voltmètre ( qui joue le rôle d'indicateur) indique 2 V, le chiffre 2 correspondant aussi dans ce cas a la_valeur du poids : 2 kg.

  
La correpondance entre la valeur de la tension de sortie lue au voltmètre et la valeur du poids del'objet pesé n'est évidemment obtenue qu'en respectant divers paramètres. Dans la réalisation représentée aux figure 1 et 4, cette correspondance est obtenue comme suit:
- course des curseurs des potentiomètres: 10 cm <EMI ID=27.1>  un allongement constant entre 0 et 5 kg (les ressorts s'allongent de 10 cm pour un poids de 5 kg)
- valeur de la résistance des potentiomètres : 10 kilo-ohms.
- valeur de la tension de sortie de l'alimentation stabilisée appliquée aux bornes des potentiomètres en série ; 10 V

  
Si l'on choisit d'autres paramètres, cette correspon-

  
 <EMI ID=28.1> 

  
de concordance des valeurs V et kg.

  
Comme on l'a dit plus haut, si la sensibilité de la balance n'est pas suffisante, on peut remplacer le voltmètre ferromagnétique classique par un voltmètre numérique à. affichages digitaux.

  
Les confitions de bon fonctionnement d'une telle balance peuvent se résumer de la manière suivante :

  
1*) les variations des résistances des deux potentiomètres doivent

  
être. telles que la somme de ces résistances demeure constante,

  
2[deg.]) la tension de sortie du deuxième potentiomètre croît propor&#65533;

  
tionnellement à l'augmentation du poids de l'objet à peser,

  
3[deg.]) éventuellement , si on respecte certains paramètres, les valeurs

  
du poids de l'objet pesé et de la tension de sortie du deuxième potentiomètre 'sont identiques, c'est-à-dire que le voltmètre donne la valeur du poids de l'objet posé sur le plateau .

  
La figure 5 représente un autre type de potentiomètre utilisables dans une balance fonctionnant suivant le principe de l'invention. Dans ce système, l'inversion des indications des potentiomètres en réponse à un poids imposé au plateau - en vue de réaliser la constance de la valeur de la somme des résistances de ces potentiomètres est obtenue en utilisant deux potentiomètres 10 et 11 tournés de côtés opposés et raccordés l'un à l'autre par un arbre de solidarisation 12. Comme les deux potentiomètres sont solidarisés dos à dos, le déplacement du potentiomètre 10 de gauche à droite sous l'action de la charge
(voir la flèche à la partie supérieure de la figure 5) provoque automatiquement le déplacement du potentiomètre 11 dans l'autre sens (voir la flèche à la partie inférieure de la figure 5) . La référence 13 représente un,peson.

   La figure 6 représente une balance à peson et à deux plateaux utilisable pour peser un objet avec des potentiomètres solidarisés dos à dos comme décrit ci-dessus. Comme on l'a dit plus haut, le premier plateau -. raccordé aux potentiomètres reçoit l'objet il. peser tandis que le deuxième plateau peut servir à. placer des contre-poids qui permettent de limiter le rôle de la balance à la mesure de la. différence entre le poids de l'objet à peser et celui des contre-poids.. Il est possible également de supprimer le deuxième plateau et de le remplacer par un contrepoids réglable par coulissement.

  
Bien que l'invention ait été explicitée par des exemples de réalisation concrets, elle n'est nullement limitée à ceux-ci et toutes les modifications et variantes accessibles à un homme de métier restent dans le cadre de l'invention si elles s'insp&#65533;

  
 <EMI ID=29.1>  

REVENDICATIONS 

  
1. Procédé de mesure de poids basé sur la variation 

  
d'un phénomène électrique en fonction du poids de l'objet à 

  
peser caractérisé par le fait que la valeur du poids de cet  objet est une fonction directe de la mesure de la différence 

  
)de potentiel effectuée à la sortie d'un circuit électrique ali-  mente en un courant électrique continu ou alternatif passant

  
par deux potentiomètres à variation linéaire identiques, munis 

  
d'un curseur dont la position est déterminée par le poids de 

  
l'objet à peser, et par un voltmètre branché aux bornes du 

  
'second potentiomètre, les deux potentiomètres étant solidarisés 

  
l'un à l'autre et branchés en série mais dans des sens inverses

  
l'un de l'autre de manière que le point zéro du premier

  
(position correspondant à un poids nul) corresponde au maximum

  
du second et vice versa.

Claims (9)

1 à 3 caractérisé en ce que le courant électrique passant dans

le circuit est un courant continu stabilisé.

2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le voltmètre utilisé est un voltmètre continu ferro- magnétique.

3. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en

ce que le voltmètre utilisé est un voltmètre continu numérique

! à affichages digitaux.

4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications

5. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en

ce que le courant électrique passant dans le circuit est un courant alternatif et en ce que le voltmètre est un voltmètre alternatif.

6. Appareil de mesure de poids basé sur la variation <EMI ID=30.1>

peser suivant le procédé de la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend -un plateau de . pesée suspendu à deux ressorts à crochets

<EMI ID=31.1>

<EMI ID=32.1>

<EMI ID=33.1>

en série mais dans des sens inverses l'un de l'autre de manière que le point zéro (point inférieur) du premier, qui est la position existant pour un poids nul, corresponde au maximum du second et vice versa afin que la somme des résistances soit toujours constante, lesdits potentiomètres étant inclus dans un circuit électrique et le potentiomètre de sortie étant raccordé à

un voltmètre qui donne une valeur constituant une fonction

directe du poids de l'objet à peser.

7. Appareil de mesure de poids suivant la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend ;

- deux ressorts à crochets à rapport allongement/poids constant et s'allongeant de 2 cm par kg, pour soutenir le plateau de pesée et - deux potentiomètres rectilignes à variation linéaire de valeur de 10 kn branchés en série mais dans des sens inverses, ayant une course des curseurs de 100 mm, et en ce qu'il est alimenté par un courant continu stabilisé de 10 V, le voltmètre qui mesure la différence de potentiel de sortie donnant alors une valeur en volts égale au poids en kg de l'objet posé sur le plateau.

8. Appareil de mesure de poids basé sur le procédé décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend:

- un plateau de réception de l'objet à peser qui influence un au moins de deux potentiomètres rotatifs identiques, branchés en série et maintenus dos à dos mais un peu à l'écart l'un de l'autre par une liaison mécanique rigide, de telle sorte que la somme des résistances qu'ils opposent reste toujours constante, les bornes de potentiomètre de sortie étant raccordées à un voltmètre.

9. Appareil de mesure de poids suivant la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte un peson et deux plateaux, l'un

- raccordé aux potentiomètres - pour la réception de l'objet à peser et l'autre pour la réception de contre-poids grâce auxquels il est possible de limiter la pesée à la différence entre le poids de IL'objet.1 peser et celui des contrepoids.