Installation pour convertir des mesures.
On désigne par"installations pour convertir des mesures"des installations qui permettent d'obtenir, en partant d'une certaine grandeur, électrique ou non, une autre grandeur fonction définie de la première grandeur et plus facile à mesurer. Souvent la dernière grandeur est un courant continu dont l'intensité est proportionnelle à la grandeur à mesurer.
On connaît des installations de ce genre comprenant un appareil de mesure de la grandeur à mesurer, sans couple antagoniste mécanique et dont l'équipage est solidaire du cadre mobile d'un galvanomètre qui produit un couple antagoniste lorsqu'il est parcouru par un courant continu. Ce dernier courant est fourni par une source appropriée et il est réglé automatiquement à l'aide d'un"élé- ment variable"monté sur le même arbre que les deux équipages mobiles.
L'élément variable peut être le secondaire d'une bobine d'induction mutuelle, dont le primaire est alimenté par un courant alternatif. La tension induite dans le secondaire agit sur la première grille d'un amplificateurdétecteur à lampes ; le courant anodique de la dernière lampe parcourt le galvanomètre.
Cette tension dépend de la position des équipages mobiles et le courant, dans le gal vanometre, en dépend donc aussi ; il en résulte que, à chaque position des équipages mobiles, correspond une valeur du courant continu et du couple antagoniste fourni par le galvanomètre On aura ainsi, pour chaque valeur de la grandeur à mesurer, une valeur correspondante du courant continu, qui pourra être mesurée facilement à distance par un voltmètre ou un milliampèremètre gradué en fonction de la grandeur à mesurer.
Pour que la mesure soit exacte, il faut que le couple provenant de l'action de la partie fixe sur la partie mobile de, 1'616ment variable"soit négligeable devant les couples., actif et antagoniste, des appareils de mesure, ce qui n'est pas facile à obtenir sans une grande amplification du courant alternatif.
La présente invention concerne une installation pour convertir des mesures d'un type analogue à celles décrites ci-dessus, mais dans laquelle, 1'616ment variable", qui permet d'obtenir un courant continu fonction définie de la grandeur à mesurer, est un con densateur de faible capacité, dont l'une des armatures est solidaire de l'équipage mobile du convertisseur.
Ce condensateur peut être monté en série avec une source de haute fré- quence qui agit sur la grille de la première lampe d'un amplificateur-détecteur ; le circuit-plaque de la dernière lampe de celui-ci fournit un courant continu qui traverse un ampèremètre et le cadre mobile du galvanomètre
Le courant de haute fréquence peut être produit par une lampe oscillatrice ou par tout autre moyen approprié. Plus la fréquence obtenue sera élevée, plus le condensateur pourra avoir une faible capacité maximum, sa capacitance étant, en effet :
X
X=
C cl)
C étant sa capacité et co = 2af, f étant la fréquence. Or, plus la capacité C est faible, plus les actions entre ses armatures sont faibles.
En choisissant convenablement la fré- quence, on pourra donc rendre ces actions né- gligeables devant les valeurs des couples utiles.
Les fig. 1, 2 et 3 donnent, à titre d'exemples, les schémas de trois différentes formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Dans la fig. 1, le chiffre 1 représente l'équipage mobile d'un appareil de mesure, dont le couple actif est fonction de la grandeur à mesurer. On suppose que le couple actif tend à faire tourner l'équipage dans le sens de la flèche f. Sur le même axe que 1 est monté le cadre 2 d'un galvanomètre dont l'aimant fixe est 2', et aussi l'armature mobile 3, d'un condensateur ayant deux armatures fixes 4 et 5. La forme et la disposition de l'ensemble sont telles que la capacité entre les armatures fixes 4 et 5 augmente lorsque l'armature mobile 3 tourne dans le sens rie la flèche f. Le condensateur est en série avec un oscillateur 6 qui produit, entre 1'ar- mature 4 et la masse 7, une tension de haute fréquence.
D'autre part, l'armature 5 est connectée à une résistance 8 dont I'autre extrémité est à la masse en 7'. On obtient ainsi aux bornes de la résistance 8 une différence de potentiel fonction de la position de l'armature mobile 3, donc de la position des équipages mobiles 1 et 2. La tension aux bornes de la résistance 8 est appliquée à un amplificateur-détecteur 9, d'un type approprié, qui engendre un courant continu, dont l'intensité est fonction de la tension aux bornes de la résistance 8. Ce courant continu parcourt le cadre 2 du galvanomètre ainsi que le ou les récepteurs de télémesure 10-montés en série dans une ligne de transmission. Il tend à faire tourner le cadre du galvanomètre dans le sens de la flèche f'.
Le fonctionnement de l'ensemble est le suivant :
L'appareil de mesure 1 étant soumis à un couple actif fonction de la grandeur à mesurer, tend à dévier dans le sens de la flèche/ et entraîne l'armature mobile 3 du condensateur variable, ce qui fait croitre la capacité entre les armatures fixes 4 et 5 et diminuer la capacitanee du condensateur. Il en résulte une augmentation du courant dans la résistance 8, et aussi de la différence de potentiel aux bornes de 9, ce qui produit une augmen- tation du courant dans les appareils de mesure 10 et dans le cadre 2 du galvanomètre 2, 2'. Le couple antagoniste produit par l'action de l'aimant 2'sur le courant qui parcourt le cadre 2 augmente jusqu'à atteindre la valeur du couple actif.
L'équipage mobile prend alors une position d'équilibre stable, à laquelle correspond une valeur bien déterminée du courant continu qui traverse les appareils de mesure 10.
Ce courant peut donc servir à la mesure de la grandeur qui influence l'appareil principal 1.
La fig. 2 montre le schéma d'une installation qui convient surtout lorsqu'on a à me murer une tension continue relativement faible
Fournie par une source présentant une grande résistance interne.
Dans cette figure, les chiffres de 2 à 10 ant la même signification que dans la fig. 1, tandis que 11 désigne les bornes entre lesquelles on doit mesurer la différence de potentiel et 12 une résistance appropriée.
Le fonctionnement de cette installation 3st le suivant :
Lorsqu'on applique une différence de potentiel aux bornes 11, un courant passe dans le cadre 2 du galvanomètre, qui tend à dévier dans le sens de la flèche f
La capacité du condensateur (4-3-5) augmente, ce qui fait croître le courant que la source de courant de haute fréquence fait passer dans la résistance 8, donc aussi le courant dans l'appareil 10 et la résistance 12, d'après ce qu'on a vu précédemment. Ce cou ra, nt a un sens tel que la différence de poten tiel qu'il produit dans la résistance 12 se trouve en opposition avec la différence de potentiel aux bornes 11.
Pour une certaine valeur du courant dans l'appareil 10, le courant dans le cadre 2 'annule et celui-ci prend une position d'équilibre.
A chaque valeur de la différence de potentiel aux bornes 11 correspond, lorsque l'équipage 2 est arrêté, un courant bien dé- terminé dans l'appareil 10 ; celui-ci permet donc de mesurer la différence de potentiel aux bornes de 11.
On peut réduire le couple parasite provenant des actions électrostatiques entre les armatures du condensateur variable en montant, sur l'axe des équipages mobiles, l'arma- ture mobile d'un deuxième condensateur, ali- menté par la même source 6 ou par une source différente et monté en série avec une impédance appropriée. La forme, les dimensions et la disposition des armatures de ce dernier condensateur, ainsi que la valeur de l'impé- dance en série sont réalisées de façon que les couples électrostatiques entre ces armatures soient de signes contraires et pratiquement égaux à ceux qui s'exercent entre les armatures du condensateur (4-3-5). Le couple parasite est alors la différence des deux couples s'exergant entre les armatures des deux condensateurs.
On peut aussi rapprocher les deux condensateurs et leur donner une armature mobile commune.
La fig. 3 donne le schéma partiel d'une installation analogue à celle de la fig. 2, mais dans laquelle le condensateur comporte deux parties, dont l'une ayant les armatures fixes 4 et 5, et l'armature mobile 3 est montée dans un circuit analogue à celui de la fig. 2 et fait partie du convertisseur, tandis que l'autre partie, formée par la même armature mobile 3 et par les armatures fixes 4'et 5', est montée en série avec une source de haute fréquence 6'et une impédance 8'et sert, par un choix approprié de ses éléments, à compenser le couple électrostatique parasite provenant des actions entre les armatures fixes 4 et 5 et l'armature mobile 3.
On peut simplifier cette dernière installation en remplaçant les deux sources 6 et 6' par une seule, et même en remplaçant les deux armatures 4 et 4'par une seule.
On peut aussi mettre à la masse les arma tures 4 et 4', ou l'armature unique qui les remplace, et placer les sources respectivement entre les armatures 5 et 5'et les impédances 8 et 8'. On peut aussi supprimer la source 6' et mettre les armatures 4'et 5'à la masse directement ou à travers des impédances convenables.