FR2489509A1 - Procede et dispositif de mesure electrique de quantites de chaleur - Google Patents

Abstract

CE PROCEDE CONSISTE A MESURER DES QUANTITES DE CHALEUR PAR COMPARAISON DE TENSIONS PROPORTIONNELLES A LA TEMPERATURE OU A LA DIFFERENCE DE TEMPERATURES AVEC DES TENSIONS DE REFERENCE, DANS UN CONVERTISSEUR ANALOGIQUE-NUMERIQUE. SELON L'INVENTION LES TENSIONS PROPORTIONNELLES A LA TEMPERATURE OU A LA DIFFERENCE DE TEMPERATURE DE MEME QUE LA TENSION DE REFERENCE SONT PRODUITES SOUS FORME D'UNE CHUTE DE TENSION D'UN COURANT D'INTENSITE QUELCONQUE CIRCULANT DANS UN CIRCUIT DANS LEQUEL SONT MONTES AU MOINS UNE RESISTANCE DE MESURE 1, 2 ET LA RESISTANCE DE REFERENCE UNIQUE 3.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de mesure

électrique de quantités de chaleur par comparaison de tensions proportionnelles à la température ou à la différence de température avec des tensions de référence dans un convertisseur analogique-numérique. Des dispositifs connus mesurent les quantités de chaleur dégagées par un fluide, en règle générale de l'eau, circulant dans un dispositif utilisateur de chaleur, tel qu'un élément de chauffage d'eau chaude. Pour obtenir ce résultat on prévoit, aussi bien en amont qu'en aval du dispositif utilisateur de chaleur, une sonde de température montée dans la conduite d'amenée et la conduite de décharge, ces sondes pouvant être constituées de manière connue sous forme de résistances de mesure électriques sensibles à la température. En outre, il faut prévoir un dispositif de mesure de volume ou de masse. Les deux résistances de mesure prennent des valeurs qui correspondent aux températures, le dispositif de mesure de volume ou de masse délivrant des impulsions selon les unités de volume ou de masse prédéterminées qui l'ont respectivement traversé. Chaque impulsion déclenche une conversion analogique-numérique dont le résultat est

affiché sous forme d'une quantité de chaleur.

On connait, par exemple par le brevet allemand DE-OS 28 16 611, un dispositif de ce type, qui fonctionne avec deux résistances de mesure disposées dans un circuit en pont et un débimètre, la tension différentielle qui apparaît à l'entrée d'un convertisseur analogiquenumérique connu en soi étant convertie en valeurs de mesure numériques en vue d'une évaluation subséquente. Il est prévu dans le circuit de mesure en pont et outre les deux résistances de mesure, au moins deux autres résistances ohmiques faisant fonction de sondes de température dans le circuit d'allée et le circuit de retour du dispositif utilisateur, ces résistances ohmiques faisant partie du circuit de mesure en pont. Pour obtenir la tension de référence, on prévoit un autre diviseur de tension. Par

ailleurs, il faut au moins quatre résistances dans l'ampli-

ficateur différentiel. Les erreurs et les dérives de toutes ces résistances ainsi que les décalages des amplificateurs différentiels, de l'intégrateur et du comparateur influent directement sur le résultat de la mesure sous forme de déviations résiduelles et/ou d'erreurs de pente. Les erreurs peuvent être particulièrement importantes quand elles sont provoquées par la dérive à long terme. Ceci s'applique également au circuit de mesure de

température selon le brevet allemand DE-OS 28 01 938.

Dans ce cas également, on prévoit un pont de mesure total,

avec toutes les sources d'erreurs qu'il comporte.

Le brevet allemand DE-OS 27 10 782 décrit un dispositif de mesure de la température comprenant deux réseaux de thermistances linéarisés. Ces réseaux sont appliqués l'un après l'autre à une tension de référence par l'intermédiaire d'un commutateur correspondant.Comme pour les ponts de mesure mentionnés ci-dessus, ces réseaux comportent des

sources d'erreurs qu'il est possible d'éviter.

Quand on dispose d'une part de la possibilité d'une mesure très précise par conversion de valeurs analogiques en valeurs numériques, la précision des mesures est influencée d'autre part et en premier lieu par les organes de commutation qui appartiennent à la partie analogique, et en particulier par le montage d'une pluralité de résistances, comme cela est le

cas pour les circuits ci-dessus.

L'invention a donc pour objet un procédé et un dispositif de mesure de quantités de chaleur, conçus de manière que la précision de la mesure, et en particulier la stabilité de la mesure, puisse être rendue optimale en rendant les

sources d'erreurs aussi faibles que possible.

L'invention résout le problème posé au moyen d'un 3o procédé de mesure électrique de quantités de chaleur dans lequel, partant du procédé décrit dans le préambule, les tensions proportionnelles à la température ou à la différence de température aussi bien que la tension de référence sont produites sous forme d'une chute de tension d'un courant de force quelconque circulant dans un circuit dans lequel sont montées en série au moins une résistance de mesure et toujours

la même résistance de référence unique proprement-dite.

Du fait Me la présence d'une unique résistance de référence dans le circuit en série outre la ou les résistances

de mesure, les sources d'erreurs sont limitées à celles pro-

venant de l'unique résistance. D'autres sources d'erreurs provenant des autres résistances et de leurs circuits sont éliminées. On atteint alors le niveau optimal que l'on peut imaginer dans la partie analogique. Une valeur de référence

au moins est en fait nécessaire.

Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé de mesure de quantités de chaleur est constitué par des sondes de température se présentant sous forme de résistances électriques de mesure sensibles à la température, disposées respectivement en amont et en aval du dispositif utilisateur de chaleur, dans la conduite d'amenée et la conduite de décharge du fluide calorifique,etl est prévu selon l'invention, en dehors des résistances de mesure, une unique résistance de référence dans la partie analogique, cette résistance étant montée en série avec au moins l'une des résistances de mesure lorsqu'il il y une opération de mesure pour déterminer les

chutes de tension correspondantes.

Selon une autre forme d'exécution du dispositif, on peut associer des condensateurs aux résistances de mesure pour former une tension proportionnelle à la différence de température, les condensateurs étant branchés en parallèle avec les résistancesde mesure au cours d'une première phase, et séparés de ces résistances de mesure, couplés en série et appliqués d'un côté à un potentiel de référence au cours d'une

seconde phase.

On peut également associer un condensateur à la

résistance de référence.

On peut associer à la résistance d'intégration dans le convertisseur analogique-numérique une résistance parallèle

pouvant être connectée additionnellement.

En outre, l'ensemble du circuit peut être constitué de manière qu'avant chaque opération de mesure soit produit le potentiel de référence correspondant.On obtient ce potentiel de référence par l'intermédiaire des mêmes éléments i commutation de manière à éliminer des décalages et des déviations. Ces valeurs ne doivent rester suffisamment constantes que pendant les courtes périodes de lecture des mesures. Naturellement, l'invention procure les mêmes avantages quand on prévoit, au lieu de deux résistances de mesure dans un dispositif de mesure de quantités de chaleur, une unique résistance de mesure dans un dispositif de mesure de la température. Finalement on peut prévoir, à la place de

de résistances de mesure spéciales pour détecter des tempé-

ratures, des résistances de mesure pour détecter d'autres paramètres quelconques, ce qui permet d'appliquer le procédé

et le dispositif à d'autres domaines d'utilisation.

Selon un développement de l'invention, on peat effectuer une correction du résultat de la mesure en fonction de la densité et de l'enthalpie du fluide de mesure ainsi que de la ligne caractéristique de la ou des résistances de mesure On obtient ce résultat en prévoyant par exemple une rétroaction de la sortie de l'intégrateur du circuit convertisseur à son entrée par l'intermédiaire d'un élément de compensation commandé par la partie numérique. A la place de l'amplificateur

de zéro, on peut prévoir un commutateur de tension de seuil.

On peut ainsi éviter la tendance à l'oscillation de l'assemblage des amplificateurs prévu dans le circuit de base sans qu'un condensateur à temps de charge relativement important soit nécessaire. Enfin, selon un autre perfectionnement du circuit de

l'invention, on peut prévoir à l'entrée de mesure un amplifi-

cateur différentiel additionnel à résistances commandables pour

inverser le sens de l'intégration et pouvoir de ce fait nette-

ment raccourcir la durée des mesures.

D'autres caractéristiqûes de l'inve4tieo et d'autres détails sur les avantages que l'on obtient grâce à elle apparaîtront à la lecture qui suit d'exemples de circuits représentés sur les dessins ci-annexés dans lesquels la figure 1 représente un circuit simple d'un dispositif de mesure de température, la figure 2 représente la courbe de la tension par rapport au temps à l'entrée de l'intégrateur, la figure 3 représente un circuit d'un dispositif de mesure de quantité de chaleur, la figure 4 représente à nouveau la courbe de la tension par rapport au temps à la sortie de l'intégrateur, la figure 5 représente un autre exemple de circuit d'un dispositif de mesure de quantité de chaleur, et la figure 6 représente le diagramme de la tension par rapport au temps qui lui correspond, la figure 7 représente un autre exemple de circuit, la figure 8 représente également un autre exemple de circuit dans lequel on élimine les décalages, les figures 9a et 9b représentent des diagrammes de la tension par rapport au temps qui leur correspond la figure 10 représente un circuit o on utilise des

condensateurs d'emmagasinage.

Dans le circuit du dispositif de mesure de température de la figure 1, une tension UB est appliquée à un diviseur de tension constitué par une résistance de mesure 1 et par la résistance de référence 3. Le potentiel au point de liaison 61 des deux résistances 1 et 3 est utilisé selon l'invention en tant que potentiel de référence (potentiel zéro) pour la partie analogique qui suit. Au point 61 du potentiel de référence est raccordé selon l'invention l'amplificateur 5 branché en tant que séquenceur de tension. Sur la ligne de potentiel 62 qui est reliée à la sortie de l'amplificateur 5 règne le potentiel zéro. Quand il s'agit d'un amplificateur 5 ne comprenant pas d'écart de réglage permanent (ou de décalage), le potentiel en 61 est zéro. Le potentiel +UB est égal au potentiel considéré comme "tension de référence selon la

façon habituelle de considérer un dispositif à double pente.

Le potentiel-UB est alors égal au potentiel considéré comme "tension de mesure" selon la façon habituelle de considérer les choses. Les autres éléments analogiques représentés à la

figure 1 correspondent à un circuit standard à double pente.

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A la suite de l'intégrateur 7 sont disposés de façon connue un amplificateur de zéro 8, des résistances 47 et 48 et un comparateur 9. A ce comparateur 9 sont raccordés

d'autres dispositifs de commutation numériques connus con-

nectés à l'affichage, comme cela est représenté sur les

autres schémas de circuits.

Aux lignes 63 et 64 de la tension de service sont raccordés les deux commutateurs 101 et 103 qui envoient à la résistance d'intégration 41 la tension de mesure -UB ou la tension de référence +3 B. Entre le point 61 du potentiel de référence et la ligne d'amenée 65 à la résistance d'intégration

41 et au condensateur d'intégration 27 est prévu un com-

mutateur 113. A l'intégrateur 7 est raccordé l'amplificateur de

zéro 8 par l'intermédiaire de la résistance 46, cet amplifi-

cateur étant relié par l'intermédiaire des résistances 48 et 42 et du commutateur 114-à l'entrée de l'intégrateur 7. Entre la résistance 42 et la ligne de potentiel 62 est disposé un condensateur 49. Le comparateur 9 est raccordé à la sortie

de l'amplificateur 8.

L'amplificateur inverseur 10 est appliqué par son entrée et par l'intermédiaire de la résistance 43 à la

sortie de l'intégrateur 7, et il est raccordé par l'inter-

médiaire du commutateur 110 et de la résistance 45 à

l'entrée de l'intégrateur 7.

Lorsqu'on commence la mesure (figure 2), les commutateurs 113 et 114 sont fermés de manière à corriger et amener à zéro la tension de sortie pour le début de la mesure. Si la correction est effectuée, le commutateur 101 se ferme. Il en découle une intégration croissante avec la tension de mesure

sur une période de temps dont la durée t = N.X, o N re-

présente un nombre d'impulsions de comptage pendant la durée t des impulsions, qui est déterminée par les rapports prédéterminés dans le générateur de rythme 12 (figure 3) et dans le compteur de durée de mesure 13. Lorsque ces N impulsions de comptage correspondant à r sont terminés, le compteur de durée de mesure 13 émet un signal de commande envoyé à la logique de commande 11, ce qui ouvre à nouveau le commutateur 101 et ferme le commutateur 103. Il en résulte une intégration décroissante de la tension de référence, Lorsqu'après une durée t2 pendant laquelle n2 impulsions de comptage ont été émises par le générateur d'impulsions 12, la tension d'intégration passe par zéro, le comparateur 9 interrompt l'impulsion de comptage par l'intermédiaire de la logique d /commande 11. Du fait que la résistance de référence 3 est calculée de manière qu'elle soit toujours plus faible que la résistance de mesure 1, il faut que n2 soit toujours plus important que N. Si N est dépassé lors de l'intégration décroissante, le compteur de durée de mesure 13 émet une impulsion envoyée à la logique de commande 11, et celle-ci commute les impulsions de comptage t sur le compteur de résultat 16 à partir de ce moment. Si le rapport dR de la résistance de mesure 1 était linéaire, le résultat dT serait proportionnel à la température. Mais comme le rapport dR dT n'est pas linéaire en pratique, mais dégressif lorsqu'il sFagit par exemple de sondes en platine, le commutateur 110 se ferme au moment du passage de n2 par N, et ce commutateur envoie un courant au point de sommation 66 de l'intégrateur 7 par l'intermédiaire de la résistance 45. Ce courant est opposé au courant passant par la résistance d'intégration 41. En déterminant correctement les rapports entre les résistances 41, 43, 44, 45, on obtient un rapport largement linéaire entre la température et le résultat du comptage. On peut améliorer la linéarisation lorsque les exigences sont plus élevées en commutant des résistances supplémentaires à la place de la résistance 45 au moyen d'un commutateur correspondant et en fonction de nAnZ Si on désire mesurer des quantités de chaleur à la place d'um simple mesure de température, on prévoit alors deux résistances de mesure, soit 1 dans le circuit de retour et 2 dans le circuit d'entrée (figure 3). Même quand il y a deux résistances de mesure 1 et 2, il suffit toujours d'une unique résistance de référence 3. A la place du commutateur 101, on monte un groupe de commutateurs 101, 102, 111, 112. En outre, on prévoit un contact 52 de compteur de quantités qui applique la tension à la logique de commande 11 par l'intermédiaire d'une résistance 51. A la logique de commande font suite un générateur d'impulsions de rythme 12, un compteur de durée de-mesure 13, une mémoire 14, un comparateur 15, un compteur de résultat 16 et finalement un affichage 17. Entre ces éléments du circuit sont prévues des portes logiques 53, 54

et 55.

Comme on peut le voir à l'examen de la figure 4 et comme déjà décrit en référence à la figure 2, une correction sur zéro est suivie par une intégration croissante de la tension de mesure au niveau de la résistance de mesure 1 au cours de l'avance pendant N impulsions, et une intégration décroissante de la tension de référence jusqu'à zéro, qui donne par exemple n1 impulsions de rythme qui sont emmagasinées dans la mémoire 14. Lorsqu'il y a commutation sur la résistance de mesure 2 en sortie et après une nouvelle correction sur zéro, il y a de nouveau une intégration croissante pendant N impulsions et une intégration décroissante jusqu'à zéro, qui donne par exemple n2 impulsions de rythme. Comme la température d'entrée est toujours plus élevée que la

température de sortie, n2 est toujours plus élevé que n1.

Lorsque cette intégration décroissante parvient à la valeur n1 qui est en mémoire, le compteur de durée de mesure 13, la mémoire 14 et le comparateur 15 agissent sur la logique de commande 11 de manière que les autres impulsions de rythme soient comptées par le compteur de résultat 16. Lorsqu'il y a dépassement du compteur de résultat 16, un comptage apparait sur l'affichage 17. Du fait de la non linéarité des résistances de mesure, de l'enthalpie et de la densité du calo-porteur par rapport à la température, on peut effectuer une correction de ce résultat n2 -n1. Lors du passage de n2 à n1, le commutateur 110 se ferme et celui-ci envoie également dans ce cas un courant au point de sommation 66 de l'intégrateur 7 par l'intermédiaire de la résistance 45. Dans ce cas également, on obtient un rapport pratiquement entièrement linéaire entre

la quantité de chaleur effective et le résultat du comptage.

La correction sur zéro peut provoquer certaines difficultés quand il s'agit du circuit de la figure 3, du

fait de la tendance aux oscillations de l'assemblage d'ampli-

ficateurs 7 et 8, ou du fait de la durée de charge relative-

ment importante du condensateur 49 provoquée par la suppres-

sion de la tendance aux oscillations. Selon un développement de l'invention, ces difficultés peuvent être évitées au moyen

du circuit représenté à la figure 5, qui est décrit ci-après.

Ce circuit présente l'avantage supplémentaire selon lequel la logique de commande il selon la figure 5 peut être constituée de façon plus simple et plus fiable que dans le cas de la figure 3. Dans ce circuit, le condensateur 49, et avec lui les résistances 46, 47 et 48 ainsi que les commutateurs 113 et 114 n'existent plus. A leur place sont prévues des résistances 29,

, 31, 32, 33 ainsi qu'un commutateur 107.

Avant le début de la mesure, le commutateur 107 est fermé par l'intermédiaire de l'intégrateur 7 ou du condensateur

d'intégration 27, pour éviter des erreurs de commutation.

Au début d'une mesure, qui est déclenchée par l'appli-

cation d'une impulsion à la logique de commande 111 par l'intr-

médiaire du contact 52 du compteur de quantités et de la résistance 51, la résistance de mesue 1 du circuit de retour est appliquée par l'intermédiaire du commutateur 101 à la ligne d'amenée 64 par laquelle passe la tension de service

-UB. Le commutateur 107 s'ouvre et le commutateur 111 se ferme.

Une intégration croissante de la tension de mesure résultant de la température de sortie se déroule. Si la tension de sortie qui apparaît à la sortie 67 de l'intégrateur 7 atteint après la durée t (MR = tension de mesure dans le circuit de retour) MR la tension au point de sommation 66 (figure 6), cette tension étant déterminée par la valeur des résistances 29, 30, 31 du commutateur de tension de seuil 4 et par la tension à la ligne de potentiel 62 et à la ligne d'amenée 63, la tension à la sortie du commutateur de tension de seuil-4 bascule du potentiel appliqué à la ligne d'amenée 64 au potentiel appliqué à la ligne d'amenée 63 et envoie une impulsion à la logique de commande 11. Il en résulte que le commutateur 1018 s'ouvre et que le commutateur 103 se ferme. La tension de référence qui passe par la résistance de référence 3 est appliquée à

l'intégrateur 7 qui effectue désormais une intégration crois-

sante. Après la durée tRef' la tension au point de sommation 66 passe par zéro, la tension à la sortie du comparateur 9 bascule du potentiel de la ligne d'amenée 64 au potentiel de la ligne d'amenée 63 et fournit à nouveau une impulsion à la logique de commande 11. Le commutateur 103 s'ouvre alors à nouveau et le commutateur 101 se ferme, et l'intégration croissante régulière de la tension de mesure résultant de la

température de sortie s'effectue sur N impulsions de rythme.

Après l'impulsion qui est envoyée de ce fait par le compteur

de durée de mesure 13 à la logique de commande 11, le com-

mutateur 101 s'ouvre et le commutateur 103 se ferme. Ceci provoque l'intégration décroissante de la tension de référence appartenant à la mesure de sortie et qui envoie par exemple n1 impulsions de rythme jusqu'à ce qu'il y ait un nouveau basculement du comparateur 9. Ces n1 Impulsions sont à nouveau

stockées dans la mémoire 14. Dans le même temps, les commu-

tateurs 101 et 103 s'ouvrent et les commutateurs 112 et 102 se ferment. De ce fait, la tension qui résulte de la température d'entrée est désormais intégrée de façon croissante. Quand la tension au point de sommation 66 atteint à nouveau la tension à la sortie 67 de l'intégrateur 7, le commutateur de tension de seuil 4 bascule et il apparaît à sa sortie une impulsion passant du potentiel de la ligne d'amenée 64 au potentiel de la ligne d'amenée 63 qui agit sur la logique de commande 61, et cette dernière provoque la commutation du contact 102 qui s'ouvre et du contact 103 qui se ferme. Il en résulte à nouveau une intégration décroissante de la tension au point de sommation 66 de l'intégrateur 7 qui détermine à nouveau, lors du passage par zéro(ligne de potentiel 62), le basculement du comparateur 9 ainsi que l'action sur la logique de commande 11, l'ouverture du commutateur 103 et la fermeture du commutateur 102. La tension de mesure qui est proportionnelle à la température d'entrée est alors intégrée de façon croissante sur N impulsions de rythme. Une impulsion est alors envoyée par le compteur de durée de mesure 13 à la logique de commande 11, le commutateur 102 s'ouvre et le commutateur 103 se ferme. L'intégration s'effectue de façon décroissante avec la tension de référence appartenant à la mesure d'entrée. Du fait que la résistance de mesure 2 de l'entrée est plus importante que la résistance de mesure 1 de la sortie, le nombre d'impulsions de rythme n2 nécessaire à

cette intégration décroissante est plus important que n1.

Lorsque l'intégration décroissante passe par la valeur n1 emmagasinée dans la mémoire 14, le comparateur 15 réagit et influe sur la logique de commande Il de manière que les impulsions de rythme n2 - n1 soient comptées dans le compteur de résultat 16. Lorsqu'il y a dépassement dans le compteur 16,

un nouveau compte apparait sur l'affichage 17.

Dans les dispositions des figures 3 et 5 qui viennent d'être décrites, les durées d'intégration 2xN.t + n1t + n2 2

sont toujours relativement longues quelle que soit la pré-

cision. Il serait cependant souhaitable, et en particulier quand il y a fonctionnement sur la batterie, o seul le compteur de résultat 16 et la partie réceptrice de la logique de commande 11 qui est commandée par le contact 52 du compteur de quantités doivent être continuellement sous tension alors que la partie analogique et le reste de la partie numérique 11, 12, 13, 14, 15 n'ont besoin d'être sous tension que pendant la durée de la mesure par l'intermédiaire d'un commutateur 115 commandé par la logique de commande 111 à la place de la liaison 116 des lignes après fermeture du contact 52 du compteur de quantitém, de raccourcir dans toute la mesure du possible la durée de l'intégration. Ceci est possible au moyen du développement de l'invention représenté à la figure 7. L'intégration croissante N pour la résistance d'enitrée 1 et la résistance de sortie 2 se déroule pendant la durée représentée à la figure 4 et à la figure 6 du fait que l'intégration croissante s'effectue pour ainsi dire par l'intermédiaire de la totalité de la résistance 1 ou 2. Pour obtenir par exemple une différence de 12 ohms pour n2 - n1 entre des valeurs que l'on supposera de 120 ohms et de 132-ohms, il faut, comme déjà expliqué en référence aux figures 3/4 et 5/6, que la durée "morte" n1.t' proportionnelle à n- et qui correspond à la résistance de 120 ohms, soit parcourue deux fois. Si l'on parvient à mesurer la différence non ps entre zéro et les valeurs de mesure, mais inversement entre la valeur la plus élevée que l'on puisse attendre et les valeurs de

mesure, on peut rendre n1.t beaucoup plus court.

Selon l'invention, cette idée est mise en oeuvre de la

manière décrite ci-dessous et représentée à la figure 7.

Les résistances de mesure 1 et 2 sont branchées en série l'une après l'autre par l'intermédiaire du commutateur 102 ou 105 avec la résistance de référence 3 et avec la résistance 23 ou 24 qui lui est alors associée et qui est commandée par un amplificateur différentiel 6, ces résistances 23 ou 24 se présentant par exemple sous la forme de transistors à effet de champ. Cette chaine de mesure est appliquée à la tension d'alimentation des lignes d'amenée 63, 64. La chaîne de mesure

est montée en parallèle au diviseur de tension 21, 22 et égale-

ment appliquée à la tension d'alimentation. Le point 66 du potentiel de référence délivre une tension de référence nulle,

qui est transmise à la barre à potentiel 62 par l'inter-

médiaire d'un amplificateur 5, qui est branché en tant que séquenceur de tension. L'amplificateur différentiel 6 est appliqué directement par son entrée non inverseuse à la ligne de potentiel 62 et par son entrée inverseuse au point de potentiel 68 au point de liaison entre la résistance de référence 3 et les résistances commandées 23, 24, dont l'une est toujours branchée lorsqu'il y accès à lamesure. Du fait que l'amplificateur différentiel 6 a une forte amplification, par exemple de 2.10', et du fait que la tension de commande nécessaire à sa sortie 69 pour les résistances commandées 23, 24 ne diffère que d'environ 100 mV, l'erreur qui apparaît entre les tensions de la ligne de potentiel 62 et du point à potentiel 68 à l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel 6 n'est d'un ordre de grandeur que de fractions de MV à

quelques pV. Pourdes tensions proportionnelles aux tempé-

ratures passant par les résistances de mesure 1 ou 2 ou par les résistances commandées 23, 24 qui sont de plusieurs mV par

OC, l'erreur ne représente que des fractions de 10-3,C.

Le déroulement d'un cycle de mesure est comparable à

celui qui a déjà été décrit avec référence aux figures 5 et 6.

S'il faut travailler à des températures comprises entre 201C et 1001C et si le rapport entre les résistances 21, 22 est déterminé par exemple de manière qu'on puisse encore mesurer une température de 150C (lorsque 2 = 160 ohms; 24

=O ohm), on n'obtient dans l'exemple qui vient d'être mention-

né que des différencesde résistance de 160 - 120 = 40 ohms ou de 160 - 132 = 28 ohms (contre 120 ou 132 ohms), ce qui fait que la durée n1 - t ne représente alors qu'environ le 1/4 de la durée n1 t correspondant à la disposition des figures /6. Le diviseur de tension 21, 22 n'a pas d'importance critique et ne provoque pas d'erreurs de mesure. Il suffit que le rapport R21/R 22 reste stable pendant l'accès à la mesure. La figure 8 représente un procédé rendu beaucoup plus court et dans lequel toutes les valeurs de décalage sont éliminées. Le convertisseur analogique-numérique est dans ce

cas un convertisseur en dents de scie. On décrira le déroule-

ment d'une mesure avec référence à la figure 8 et à la

figure 9a.

Une impulsion de quantité provenant du commutateur 52 branche la logique de commande 11 par l'intermédiaire de la résistance 51. La logique 11 contient dans ce cas le dispositif récepteur des ordres de commutationprovenant du comparateur 9, des moyens d'excitation des commutateurs 301 à 307 et 315 ainsi qu'un générateur de rythme destiné à la commutation analogique/numérique. Le commutateur 315 applique à la partie analogique la tension +UB. Une division de la tension s'effectue au moyen des résistances 21 et 22. La tension partielle 61 est envoyée à l'amplificateur 5 qui est branché en tant que source de courant constant. Après sa sortie, le courant passe à -UB par l'intermédiaire du commutateur 301, de la résistance de mesure 1 et de la

résistance de référence 3.

A la sortie de l'amplificateur 5 s'établit la tension 62 qui sert de tension de référence pour l'intégrateur de référence 7. Les courbes de potentiel correspondantes sont

représentées à la figure 9a.

L'intégration de la tension de référence s'effectue par

l'intermédiaire de la résistance 41 et du condensateur 27.

La tension de sortie 67 de l'intégrateur 7 atteint la valeur

de la tension 69 (qui est reliée au comparateur par l'inter-

médiaire du commutateur 302, et le comparateur 9 bascule de -UB à +U,. Ce signal est envoyé à la logique de commande 11, suite à quoi les commutateurs 301 et 302 s'ouvrent et les commutateurs 305, 306 se ferment. La tension qui passe par la résistance de référence 3 ne se modifie pas, car le courant reste constant. La tension 70 est alors envoyée par le commutateur 306 au comparateur. Dans le même temps, le générateur de rythme est branché en Il et relié au compteur de résultat 16. En outre, la tension de correction est formée au moyen des résistances 43 et 44 ainsi que de l'amplificateur 10 et est envoyée par l'intermédiaire du commutateur 307 et de la résistance 45 au point 66 de sommation de l'intégration. Il en résulte une autre intégration croissante jusqu'à ce que la tension 67 parvienne au miême niveau que la tension 70. Le comparateur 9 bascule à nouveau par sa sortie de -UB à +UB, et

la logique de commande 11 coupe l'ensemble.

Le nombre n d'impulsions Zqui ont été envoyées au compteur de résultat est proportionnel à la différence entre les résistances 1 et 2.,divisée par la résistance de référence 3- Selon une modification du déroulement qui vient d'être décrit, les commutateurs 303 et 304 peuvent être fermés par la logique de commande 11 au cours d'une première phase, et de ce fait la résistance 53 peut être branchée ein parallèle avec la résistance 41 et la résistance 54 branchée en série avec la résistance de mesure 1. La résistance 54 réduit la tension 69 à la tension 69- A. Le comparateur bascule quand la tension 67 à la sortie de l'intégrateur atteint également la valeur 69- 2i. Ceci survient au moment ty qui ne constitue qu'une fraction de txt alors que la durée de l'intégration, quand le commutateur 303 est fermé, est raccourcie par la résistance 53. Du fait du basculement préalable du comparateur, la logique de commande Il ouvre à nouveau les commutateurs 303 et 304. Ce qui suit

se déroule comme déjà décrit et représenté à la figure 9b.

Le circuit de la figure 10 fonctionne de la façon

suivante. Chaque impulsion de quantité provenant du commu-

tateur 52 est filtrée, déclenchée et formée, et envoyée sous forme d'une impulsion de démarrage à la logique de commande 11. Celle-ci commande le commutateur 115 qui relie le pôle positif (+UB) d'une batterie aux amplificateurs opérationnels , 5', 7 et 9 de la partie analogique. Dans l'amplificateur opérationnel 5 dont l'entrée est appliquée à la tension de service divisée par les résistances 21, 22, on produit une tension de référence stable pour la

partie analogique sur la ligne de potentiel 62.

La logique de commande l1 commande une série de commutateurs analogiques 201 à 215. Elle comprend un

générateur de rythme et un compteur de durée de mesure.

Un cycle de mesure se déroule en trois phases. Phase 1: Les commutateurs 201 à 207 et 214 à 216 sont fermés. Les commutateurs 201 et 202 déterminent le réglage automatique sur zéro. Le commutateur 214 réduit la constante de temps de l'intégrateur 7 pour la durée du réglage sur zéro. Les tensions individuelles sont appliquées par les commutateurs 203 à 207 aux condensateurs 221, 222 et 223 par l'intermédiaire des

résistances 1, 2, 3. -

Phase 2: au cours de cette phase, on forme la tension proportionnelle à la différence de température et le produit de l'intégration qui lui est associé. Les commutateurs 201 à 207 ainsi que 214 et 216 sont ouverts et les commutateurs 208 à 210 ainsi que 215 sont alors fermés. Le pôle négatif

de la tension UR du condensateur 222 est amené à zéro par 208.

Le pôle positif de UR est relié au pôle positif de UV du condensateur 221 par l'intermédiaire du commutateur 209. Le pôle négatif de Uv ou de 221 est relié à l'entrée de

l'amplificateur 5' par l'intermédiaire du commutateur 210.

Le potentiel à l'entrée de 5' est constitué par la différence négative des tensions passant par les résistances 1 et 2 et est de ce fait proportionnel à la différence des deux résistances. L'amplificateur 5' forme cette tension différentielle à sa sortie 1:1 et elle est intégrée par l'intermédiaire de la résistance d'intégration 41 dans le condensateur d'intégration 227. Cette tension d'intégration à la fin de la phase 2 est de ce fait proportionnelle à la différence

entre les résistance 1 et 2.

Les commutateurs 215 et 216 servent à éviter des effets causes d'erreurs provenant de courants de fuite éventuels sur la tension de décalage emmagasinée dans le

condensateur 225.

Phase 3: Dans cette phase s'effectue l'intégration de la tension de. référence. Dans le même temps s'effectue une correction du courant d'intégration avec un courant qui dépend de la différence de la valeur des résistances 1 et 2. Le commutateur 210 s'ouvre et les commutateurs 211, 212 et 213 se ferment. (Les commutateurs 208, 209 et 215 restent fermés. La tension (-Uv - UR) à la base du condensateur 221 ou du commutateur 212 est maintenue). En outre, le compteur de résultat 16 est commuté en commun avec le générateur de rythme dans la logique de commande 11. La tension URef passant

par le condensateur 223 est envoyée à l'entrée de l'amplifi-

cateur 5' par l'intermédiaire du commutateur 211 et détermine

l'intégration décroissante dans le condensateur 227.

Au courant positif qui est envoyé de la résistance 41 dans le condensateur d'intégration 227 est superposé en plus un courant négatif (de correction) par l'intermédiaire des

commutateurs 212 et 213 ainsi que des résistances 245 et 246.

De ce fait, le courant d'intégration total est d'autant plus faible que la différence entre la valeur des résistances 1 et 2 est plus importante ou que la différence de température

est plus importante.

Quand, au cours de l'intégration des courants de référence et de correction, la tension passant par le condensateur d'intégration 227 ou apparaissant à la sortie de l'intégrateur 7 devient nulle, le comparateur 9 bascule et émet un signal d'arrêt dans la logique de commande 11. Le commutateur 115 sépare à nouveau la tension +UB de la partie analogique et le générateur de rythme est débranché. De ce fait, le nombre dez impulsions émises au cours de la phase 3 est

envoyé au compteur de résultat 16.

Chaque fois qu'il y a dépassement du compteur de résultat 16, la logique de commande fait passer l'affichage

17 à un pas supérieur.

Pour mesurer la température ou la différence de

température, on peut également utiliser des diodes semi-con-

ductrices. Celles-ci remplacent les résistances de mesure 1 et2.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de mesure électrique de quantités de chaleur par companison de tensions proportionnelles à la température ou à la différence de température avec des tensions de référence dans un convertisseur analogique-numérique, caractérisé en ce que les tensions proportionnelles à la température ou à la différence de température aussi bien que la tension de référence sont produites sous forme d'une chute de tension d'un courant d'intensité quelconque circulant dans un circuit danslequel sont montées en série au moins une résistance de mesure et la résistance de référence unique proprement-dite.

2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de mesure de quantités de chaleur selon la revendication 1, comprenant des sondes de température disposées respectivement en amont et en aval du dispositif utilisateur de chaleurdans la conduite d'amenée et la conduite de décharge du fluide calorifique et se présentant chacune sous forme d'une résistance de mesure

électrique et sensible à la température, caractérisé en ce qu'-

outre les résistances de mesure (1,2), seule une unique résistance de référence (3) est prévue dalm la partie analogique du circuit de mesure, cette résistance étant montée en série avec au moins l'une des résistances de mesure lorsqu'il y a une opération de mesure pour déterminer les chutes de tension

correspondantes.

3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour former une tension proportionnelle à la différence de température, on associe des condensateurs aux résistances de mesure, les condensateurs étant branchés en parallèle avec les résistances de mesure au cours d'une première phase, et séparés de ces résistances de mesure, couplés en série et appliqués d'un

côté à un potentiel de référence au cours d'une seconde phase.

4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un condensateur est également associé à la résistance

de référence.

5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4,

caractérisé en ce qu'une résistance en parallèle pouvant être connectée additionnellement est associée à la

résistance d'intégration du convertisseur analogique-numé-

rique.

6.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5,

caractérisé en ce que des moyens de commutation sont prévus pour obtenir respectivement le même potentiel de référence

entre la résistance de mesure et la résistance de référence.

7.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6,

caractérisé en ce que pour corriger le résultat de la mesure en fonction de la densité et de l'enthalpie du fluide calorifique ainsi que de la ligne caractéristique de la ou des résistances de mesure, on forme un courant qui est proportic nel à la température ou à la différence de température, qu'on ajoute au courant de référence pendant l'intégration de référence.

8.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé

en ce que pour éviter la tendance à l'oscillation de l'as-

semblage des amplificateurs, on prévoit un commutateur de

tension de seuil faisant partie intégrante du circuit.

9.- Dispositif selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que pour inverser le sens de l'intégration, on prévoit un amplificateur différentiel comprenant des

résistances commandées à l'entrée de mesure du circuit.

10.- Dispositif selon les revendications 2 et 3,

caractérisé en ce qu'un second commutateur est disposé dans la branche compensatrice de décalage du circuit à double pente utilisé en tant que convertisseur analogique-numérique

à l'arrière du commutateur laissant passer le courant com-

pensateur de décalage, ce second commutateur appliquant une tension nulle à la branche compensatrice pendant une opération de mesure, et en ce qu'on dispose un autre commutateur qui coupe additionnellement la liaison avec le condensateur de

mise en mémoire de décalage.