Dispositif électrique comprenant un pont électrique
Dans la technique des mesures, il est courant d'utiliser des ponts électriques, par exemple du type de
Weastone, pour déterminer la valeur d'un élément électrique à mesurer. En général, l'élément inconnu est disposé dans une branche d'un pont, et l'équilibre du pont est réglé par modification d'une grandeur variable étalonnée, disposée dans une autre branche du pont.
L'équilibre du pont est obtenu lorsque la différence de potentiel est nulle entre deux bornes situées sur une diagonale du pont. L'alimentation du pont se fait par l'autre diagonale.
En général, on place un instrument de mesure, par exemple un galvanomètre, entre les bornes entre lesquelles la différence de potentiel devient nulle lors de l'équilibre du pont. Il est toutefois intéressant d'avoir recours à un dispositif susceptible de montrer avec précision un etat déterminé de la répartition des potentiels du pont, répartition qui soit proche de l'état d'équilibre.
L'invention a pour objet un dispositif électrique comprenant un pont électrique alimenté en courant continu et un circuit destiné à indiquer un état déterminé d'une différence de potentiel dans une diagonale du pont lorsqu'il est proche de l'état d'équilibre. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend deux transistors du type NPN, respectivement PNP, reliés entre eux par leurs émetteurs et reliés aux extrémités de la diagonale par leur base, ces deux transistors étant alimentés en série.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre un dispositif indicateur.
La fig. 2 se rapporte à un dispositif temporisateur.
En référence à la fig. 1, un pont 1, comprenant quatre résistances R1, R2, R3, R4, est alimenté par une source de courant continu branchée aux bornes a et b. Ces bornes sont reliées aux points A et B situés sur une diagonale du pont.
L'équilibre du pont est obtenu lorsque la différence de potentiel entre les points C et D est nulle. La tension entre les points C et D est appliquées aux bases de deux transistors T1 et T2, le premier étant du type
PNP, tandis que le second est du type NPN. Les émetteurs de ces deux transistors sont reliés directement l'un à l'autre, tandis que le collecteur du transistor T1 est relié par une résistance R5 à la borne a, et le collecteur du transistor T2 est relié à la borne b, par deux résistances R6 et R7.
Le transistor T2 est associé à un transistor T3 pour constituer une sorte de trigger de Schmitt. La base du transistor T3 est reliée au point de liaison des résistances R6 et R7. Le collecteur du transistor T3 est relié à la base du transistor T2 par une résistance R8.
L'émetteur du transistor T3 est relié à la borne de la résistance R7 qui est elle-même reliée à la borne d'alimentation b, c'est-à-dire à une borne de celle des résistances en série R6 et R7 qui est la plus éloignée du transistor T2.
Lorsque la borne D est positive par rapport à la borne C, les deux transistors T1 et T2 sont dans leur état conducteur, et les résistances R5, R6 et R7 sont parcourues par un courant de collecteur qui constitue un signal correspondant à un sens de déséquilibre du pont. Si, au contraire, la borne D est négative par rapport à la borne C, les deux transistors T1 et T2 sont à l'état non conducteur et aucun courant ne passe dans les résistances R5, R6 et R7. Dans ce cas, l'émetteur et la base du transistor T3 ne présentent pas de différence de potentiel, puisqu'ils sont reliés l'un à l'autre par la résistance R7 qui n'est parcourue par aucun courant. Le transistor T3 est ainsi bloqué, c'est-à-dire non conducteur.
Si l'on suppose maintenant que le potentiel du point D est inférieur à celui du point C, mais qu'il augmente continuellement, on constate qu'au moment où le point D commence à devenir positif par rapport au point C, les transistors T1 et T2 vont devenir légère ment conducteurs. Il circule ainsi tout d'abord un faible courant dans le les résistances R5, R6 et R7, et la petite chute de tension dans cette résistance R7 fait passer un courant de commande entre l'émetteur et la base du transistor T3. Celui-ci devient alors faiblement conducteur et est traversé par un courant venant de la borne b et retournant à la borne a en passant par la résistance R8, puis par la résistance R3 du pont 1.
Le passage du courant, commandé par le transistor
T3, provoque une chute de tension additionnelle sur la résistance R3, ce qui a pour effet de rendre le point D plus positif. On voit ainsi que l'action du transistor T3 tend à renforcer l'effet du transistor T2 qui a produit cette action. Ainsi, dès que le transistor T2 devient légèrement conducteur, le transistor T3 tend à le rendre davantage conducteur, ce qui renforce encore cette action du transistor T3 par suite d'une interaction entre les transistors T2 et T3. u en résulte que l'établissement du courant dans les transistors T1 et T2 se fait très brusquement, même lorsque la variation du potentiel entre les points C et D est relativement lente.
Dans le cas où les transistors T1 et T2 ne deviennent conducteurs que lorsqu'une tension de seuil déterminée est appliquée entre l'émetteur et la base de chaque transistor, on constate que le changement d'état des transistors T1 et T2 n'est pas obtenu pour une tension nulle entre les bornes C et D du pont, mais pour une tension égale à deux fois la tension de seuil desdits transistors. Si l'on désire que le basculement des transistors se fasse exactement au moment où la tension est nulle entre les points C et D, il suffit d'intercaler entre l'un de ces points et la base de l'un des transistors T1 et T2 une source de polarisation dont la tension est égale au double de la tension de seuil desdits transistors.
La fig. 2 représente le schéma d'un circuit électrique de temporisation qui reprend en partie les éléments décrits en référence à la fig. 1. Ce circuit comprend de nouveau un pont, dont deux branches, reliées aux bornes d'alimentation a et b, sont constituées par les résistances R1 et R2. Les deux autres branches comprennent : l'une une résistance R4 variable, et l'autre une résistance R3 en série avec un condensateur C1. La tension d'alimentation du pont est stabilisée grâce à une diode Zener D1 et à une résistance R9.
Le dispositif indicateur de l'état d'équilibre du pont est analogue à celui de la fig. i et comprend les transistors T1, T2 et T3 et les résistances R5 à R8. Toutefois, la résistance R5 est reliée à la borne a parl'intermédiaire d'une résistance R10 dont la chute de tension constitue le signal de commande d'un transistor
T4 du type NPN, dont l'émetteur est relié à la borne et dont le collecteur aboutit par l'intermédiaire d'une résistance Rîl à la borne b d'alimentation. La chute de tension dans la résistance Rîl du collecteur du transistor T4 commande, par l'intermédiaire d'une diode D2, un transistor de puissance T5 qui contrôle le passage du courant d'alimentation dans une charge branchée aux bornes c et d.
La charge peut être, par exemple, un moteur électrique, et pour éviter les surtensions dues à l'inductance de ce moteur, les bornes c et d sont shuntées par une diode D3 destinée à supprimer les surtensions lors de l'interruption du courant principal commandée par le transistor T5. Le potentiel de la base de ce dernier est fixé par une résistance R12.
Le condensateur C1 et la résistance R3 sont shuntés par un transistor T6 dont le potentiel de base est fixé par un diviseur de tension comprenant des résistances R13, R14 et R15, ainsi qu'un interrupteur
S. Le point de liaison entre les résistances R14 et R15 est relié par une résistance R16 à la base du transistor
T4.
Le fonctionnement du circuit décrit est le suivant:
Lorsque l'interrupteur S est fermé et qu'une tension d'alimentation est appliquée aux bornes a et b, les bases des transistors T4 et T6 sont positives par rapport à l'émetteur de ces deux transistors qui sont tous deux du type NPN. Ces deux transistors sont donc conducteurs, et le condensateur C3 est donc déchargé sur la résistance R3 par le transistor T6. D'autre part, le transistor T4 étant conducteur, la base du transistor
T5 est pratiquement au même potentiel que l'émetteur de ce dernier transistor, et celui est donc à l'état non conducteur; la charge branchée entre les bornes c et d n'est donc pas alimentée.
Lors de l'ouverture de l'interrupteur S, la liaison entre la résistance R15 et la borne positive b est coupée, de sorte que les transistors T4 et T6 deviens nent non conducteurs, leur base étant alors au potentiel de la borne négative a. Le transistor T4 devient non conducteur, tandis que le transistor T5 devient conducteur et alimente la charge branchée entre les bornes c et d.
Le condensateur C1 et la résistance R3 ne sont plus shuntés par le transistor T6 qui est devenu non conducteur. Le condensateur C1 se charge donc positivement par l'intermédiaire des résistances R4 et R3.
Dès que le potentiel du point de liaison entre les résistances R3 et R4 dépasse le potentiel du point de liaison entre les résistances R1 et R2, d'une valeur égale à la somme des tensions de seuil des transistors T1 et T2, ces transistors deviennent conducteurs de façon très brusque grâce à la présence du transistor T3 qui fonctionne comme décrit en référence à la fig. 1.
Par suite de l'état de conductibilité des transistors T1 et T2, un courant de collecteur s'établit, et la chute de tension produite par ce courant dans la résistance
R10 rend la base du transistor T4 positive, de sorte que ce transistor redevient conducteur et coupe, par l'intermédiaire du transistor de puissance T5, l'alirnen- tation de la charge branchée entre les bornes e et d.
La chute de tension de la résistance R10 est suffisante pour rendre le transistor T4 conducteur, mais insuffisante pour rendre le transistor T6 conducteur, car cette tension est abaissée par le diviseur consitué par les résistances R16, R14 et R13. L'interrupteur S peut ensuite être refermé, ce qui a pour effet de décharger le condensateur C1, et lors de la prochaine ouverture de l'interrupteur S, on obtiendra de nouveau le passage du courant t dans la charge entre les bornes c et d pendant une durée déterminée. Cette durée peut être réglée en modifiant la valeur d'un ou de plusieurs éléments du pont, dans le cas représenté en modifiant la valeur de e la résistance réglable R4.
Grâce à la stabi- lisation de la tension d'alimentation du pont par la diode Dl et grâce à l'association des transistors T2 et
T3 pour obtenir un basculement très brusque, la durée du passage du courant entre les bornes c et d est très stable et peut être réglée avec précision. Ainsi, le circuit décrit convient parfaitement à la commande d'organes de machines-outils dont la durée de fonctionnement doit être réglée avec précision.
Si l'on introduit la source d'alimentation à courant continu lorsque le condensateur C1 est tout ou partiellement chargé, ce dernier se décharge par la base et l'émetteur du transistor T2 et par l'émetteur et le collecteur du transistor Ti. La résistance R5 limite ce courant de protège ainsi la base du transistor T2.
Il est bien entendu que différentes modifications peuvent être apportées au circuit décrit et que le dispositif temporisateur peut aussi bien commander l'établissement d'une impulsion de courant de durée déterminée que l'interruption d'une impulsion continue pendant une durée déterminée. Le circuit de la fig. 2 pourrait aussi être alimenté à partir d'une source de cou rant alternatif, le circuit devant t alors être complété par un redresseur pour alimenter le pont en courant continu. Dans ce dernier cas, le transistor de puissance pourrait être remplacé par un thyratron solide pour courant alternatif, connu dans le commerce sous le nom Triac .
Dans une forme d'exécution plus simple, l'interrupteur S pourrait être placé directement aux bornes du condensateur C1 et de la résistance R3.