FR2594230A1 - Dispositif pour mesurer une puissance electrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif pour mesurer une puissance électrique. Ce dispositif est constitué par un conducteur 1 formé d'une boucle en U 12, un noyau en forme elliptique 2 excité par le courant circulant dans la boucle et dont la branche médiane 10 possède au moins un entrefer 11 dans lequel est disposé un élément à effet Hall 3, un convertisseur tension/courant 6, un inverseur de polarité 4, un amplificateur de régulation 5 et une unité de préparation 7 ; 8 comprenant un convertisseur tension/fréquence, ainsi qu'un diviseur de fréquence 630, un circuit d'interface 144 ou d'un moteur pas-à-pas 142, un dispositif d'affichage 143 et une diode à luminescence D1 et un dispositif de commutation/inversion contenant l'inverseur 4 et servant à compenser des tensions de zéro. Application notamment aux compteurs d'électricité. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

L'invention concerne un dispositif pour mesurer

une puissance électrique,notamnentpcururi compteur d'électri-

cité, comportant un conducteur parcouru par un courant élec-

trique, un convertisseur tension/courant servant à conver-

tir une tension électrique en un courant d'alimentation pro- portionnel pour un élément à effet Hall, l'élément à effet Hall servant à produire une tension de sortie de Hall

servant de signal utile et qui est proportionnelle au pro-

duit du courant sur la tension, et un convertisseur ten-

sion/fréquence servant à convertir la tension de sortie de

Hall en une fréquence proportionnelle d'impulsions.

D'après la demande de brevet allemand publiée

sous le n 27 49 784, on connaît un dispositif du type in-

diqué plus haut. Dans ce dispositif il est nécessaire de

prévoir àla sortie d'un élément à effet Hall un amplifi-

cateur différentiel qui doit comporter d'une part une pla-

ge étendue de fonctionnement en mode commun d'entrée ("Com-

mon mode voltage") et d'autre part réaliser une réjection étendue en mode commun ("Common mode rejection"). De tels amplificateurs différentiels sont complexes et onéreux. Un

système électronique de traitement branché en aval de l'élé-

ment à effet Hall, notamment un amplificateur différentiel et un convertisseur tension/fréquence branché en aval de l'amplificateur différentiel, doit présenter, dans le cas de mesures précises, une bonne linéarité et réaliser une réjection élevée de signaux parasites, notamment une réduction élevée de l'influence d'une tensionde zéro, qui requiert des dispositions qui ne sont pas décrites dans la

demande de brevet allemand publiée sous le n 27 49 784.

L'invention a pour but de créer un dispositif présentant une stabilité de longue durée, pour réaliser la

mesure d'une puissance électrique et qui possède une sen-

sibilité élevée et un rapport signal/bruit très élevé.

Ce problème est résolu conformément à l'inven-

tion grâce au fait qu'il est prévu un noyau ferromagnéti-

que approximativement fermé et muni au moins d'un entrefer et qui est excité par le courant, que l'élément

à effet Hall est disposé dans l'entrefer du noyau ferroma-

gnétique, que le convertisseur tension/fréquence contient un intégrateur contenant un condensateur, et au moins deux

sources de signaux, et qu'il est prévu un dispositif de com-

mutation à inverseur pour inverser périodiquement la polarité du signal utile et commuter les sources de signaux en vue de réaliser la compensation de tensions nulles produites

de façon interne dans le dispositif.

Selon une caractéristique de la présente inven-

tion, l'élément à effet Hall est constitué par un matériau

semiconducteur possédant un type de conductivité prédéter-

miné et à la surface duquel se trouve disposées côte-à-

côte,selon une disposition approximativement rectiligne et

dans la succession indiquée, au moins une première élec-

trode extérieure d'alimentation en courant, une première

électrode de détection, une électrode centrale d'alimenta-

tion en courant, une seconde électrode de détection et une

seconde électrode extérieure d'alimentation en courant, au-

quel cas aussi bien les deux électrodes de détection que les deux électrodes extérieures d'alimentation en courant sont disposées respectivement approximativement de façon

symétrique par rapport à l'électrode centrale d'alimenta-

tion en courant, et au moins les contacts de raccorde-

ment des électrodes d'alimentation en courant possèdent une zone diffusée respective de contact, qui possède un fort

dopage en atomes étrangers et qui est constituée en un ma-

tériau qui possède le même type de conductivité que le ma-

tériau semiconducteur.

Selon une caractéristique de l'invention, entre la zone active de l'élément à effet Hall et la surface de

l'élément à effet Hall se trouve disposée une couche d'ar-

rêt qui recouvre, vers le haut, au moins la zone active de

l'élément à effet Hall.

Selon une caractéristique de l'invention, la cou-

che d'arrêt est formée par la couche limite entre la zone

active de l'élément à effet Hall et une couche superficiel-

le disposée sur la surface de l'élément à effet Hall et qui

est constituée en un matériau qiu possède le type de con-

ductivité opposé à celui du matériau semiconducteur et qui

recouvre vers le haut au moins la zone active, cette cou-

che superficielle étant traversée complètement par les zo-

nes diffusées existantes de contact des électrodes d'ali-

mentation en courant et des électrodes de détection, et

la couche superficielle possède une liaison de raccorde-

ment. Selon une caractéristique de l'invention, les zones diffusées de contact des deux électrodes extérieures d'alimentation en courant possèdent une forme annulaire et entourent des régions diffusées de contact respectives

d'une borne de porte à une certaine distance latérale, au-

quel cas les régions diffusées de contact des bornes de por-

te sont fortement dopées par des atomes étrangers et pos-

sèdent un type de conductivité opposé à celui du matériau

semiconducteur.

Selon une caractéristique de l'invention, il est

prévu une couche isolante profonde, en forme d'anneau al-

longé, introduite par diffusion dans la surface du maté-

riau semiconducteur et qui entoure latéralement, tout en

en étant séparée, au moins les régions diffusées de con-

tact des trois électrodes médianes d'alimentation en cou-

rant ou de détection et dont le centre est formé approxi-

mativement par la région diffusée de contact de l'électro-

de centrale d'alimentation en courant, tandis que son axe longitudinal est approximativement parallèle aux droites

reliant les électrodes d'alimentation au courant des élec-

trodes de détection et que sa profondeur est supérieure à

la profondeur des régions diffusées de contact des électro-

des d'alimentation en courant et des électrodes de détec-

tion, et la couche isolante possède le type de conduc-

tivité opposé à celui du matériau semiconducteur, cette cou-

che isolante établissant un contact spatial avec la couche

superficielle, dans le cas o cette dernière est présen-

te. Selon une caractéristique de l'invention, à la surface du matériau semiconducteur se trouve présente une couche diffusée fortement dopée par des atomes étrangers et qui entourent latéralement avec une forme annulaire et

en étant séparés d'elle la couche isolante, la couche dif-

fusée possédant le même type de conductivité que le maté-

riau semiconducteur.

Selon une caractéristique de l'invention, le dis-

positif de commutation à inversion est formé par un inver-

seur de polarité et un dispositif de commutation, l'inver-

seur de polarité est disposé dans les lignes d'amenée du

courant d'alimentation de l'élément à effet Hall, et le dis-

positif de commutation est constitué par deux commutateurs

qui possèdent une borne commune qui est reliée à une bor-

ne, non raccordée à la masse, du condensateur, tandis que l'autre borne du commutateur est reliée respectivement à une borne de l'une des deux sources de signaux, qui sont des sources de courant constant et délivrent des courants de référence de même valeur mais possédant des polarités différentes.

Selon une caractéristique de l'invention, le dis-

positif de commutation à inversion est formé par deux inver-

seurs de polarité, commandés par un signal périodique de commutation identique, et par un commutateur unipolaire,

un premier inverseur de polarité étant disposé dans les li-

gnes d'amenée du courant d'alimentation de l'élément à ef-

fet Hall et un second inverseur de polarité étant disposé en aval d'un second convertisseur tenslon/courant présent

dans le convertisseur tension/fréquence, le second conver-

tisseur tension/courant forme l'intégrateur, en associa-

tion avec le condensateur branché en aval du second inver-

seur de polarité, une première de deux sources de si-

gnaux est disposée et raccordée dans le second convertis-

seur tension/courant de telle sorte que le courant d'entrée

du second inverseur de polarité est proportionnel à un si-

gnal somme, qui est égal à la somme d'un signal de réfé-

rence produit par la première source de signaux et d'un si-

gnal proportionnel au signal de sortie de l'élément à ef-

fet Hall, une borne de la seconde source de signaux, qui

est une source de courant constant, est raccordée, en fonc-

tion de sa position, à une borne ou à l'autre borne du con-

densateur,et un compteur progressif/régressif est bran-

ché à la sortie du convertisseur tension/fréquence, en vue

de réaliser la soustraction d'une fréquence de référence.

Selon une caractéristique de l'invention, le si-

gnal de référence, produit par la première source de si-

gnaux, et la tension de référence correspond au moins appro-

ximativement à la moitié de la valeur du courant de réfé-

rence délivré par la seconde source de signaux.

Selon une caractéristique de l'invention, la pre-

mitre source de signaux est une source de courant constant

et est raccordée à la sortie du second convertisseur ten-

sion/courant.

Selon une caractéristique de l'invention, la pre-

mière source de signaux est une source de courant constant

et est raccordée par l'intermédiaire d'un circuit addition-

neur à l'entrée du second convertisseur tension/courant.

Selon une caractéristique de l'invention, la pre-

mière source de signaux est un régulateur, qui est consti-

tuée par une porte OU-Exclusif, par un second compteur pro-

gressif/régressif, par une mémoire intermédiaire et par un convertisseur numérique/analogique, et est raccordée par

l'intermédiaire d'un circuit additionneur à l'entrée du se-

cond convertisseur tension/courant.

Selon une caractéristique de l'invention, le con-

vertisseur tension/fréquence contient un diviseur de fré-

quence de sortie qui contient au moins une porte OU-Exclu-

sif, un compteur progressif/régressif, deux bascules bi-

stables et deux portes ET.

Selon une caractéristique de l'invention, le di-

viseur de fréquence de sortie contient un circuit empêchant

le fonctionnement à vide.

Selon une caractéristique de l'invention, le cir-

cuit empêchant le fonctionnement à vide est constitué par un multivibrateur monostable, par une bascule bistable et

par une porte ET.

Selon une caractéristique de l'invention, le mul-

tivibrateur monostable est constitué par une porte ET et

par un compteur.

Selon une caractéristique de l'invention, le con-

vertisseur tension/courant contient trois sources de cou-

rant.

Selon une caractéristique de l'invention, cha-

que source de courant présente est constituée par un ampli-

ficateur opérationnel, par un transistor à effet de champ

et au moins par une-résistance.

Selon une caractéristique de l'invention, un am-

plificateur formant filtre passe-haut est disposé entre

l'élément à effet Hall et le convertisseur tension/fré-

quence. Selon une caractéristique de l'invention, en aval de l'intégrateur se trouve branché un appareil de contrôle

et de commande qui contient au moins un comparateur ser-

vant à contrôler la tension aux bornes du condensateur et une bascule bistable servant à commander le dispositif de

commutation ou le commutateur.

Selon une caractéristique de l'invention, il est prévu un amplificateur de régulation servant à compenser

le potentiel de référence de la tension de sortie de l'élé-

ment à effet Hall, auquel cas une borne de sortie de l'élé-

ment à effet Hall, qui fournit le potentiel de référence, est raccordée à une entrée inverseuse de l'amplificateur de régulation, dont l'entrée non inverseuse est raccordée

à la masse et dont la sortie est reliée à une première bor-

ne d'entrée de l'élément à effet Hall, lorsque l'inverseur de polarité est dans une position, tandis qu'elle est re- liée à une seconde borne d'entrée dans l'élément à effet Hall, lorsque l'inverseur de polarité se trouve dans son

autre position.

Selon une caractéristique de l'invention, le no-

yau ferromagnétique comporte trois branches, sa branchemé-

diane est entourée par au moins un conducteur électrique

et comporte au moins trois entrefers, parmi lesquels l'en-

trefer médian contient l'élément à effet Hall et les deux entrefers extérieurs sont disposés chacun au niveau de

l'une des deux extrémités de la branche médiane, la bran-

che médiane et l'élément à effet Hall forment ensemble un module unitaire et chacun des deux entrefers extérieurs est

dimensionné de manière à être plus long que l'entrefer mé-

dian, suivant la direction longitudinale de la branche mé-

diane.

Selon une caractéristique de l'invention, la bran-

che médiane est constituée par deux bandes de tôle plates qui sont disposées, ainsi que l'élément à effet Hall, dans un boîtier constitué en un matériau non ferromagnétique,

et les deux entrefers extérieurs sont remplis par une pa-

roi respectivee du boîtier.

Selon une caractéristique de l'invention, la cu-

lasse et les deux branches extérieures du noyau ferromagné-

tique sont formées par un anneau qui est constitué par au

moins une tôle repliée en anneau.

Selon une caractéristique de l'invention, la lar-

geur de l'anneau est supérieure à son diamètre intérieur maximum.

Selon une caractéristique de l'invention, la lon-

gueur de l'entrefer médian, mesurée suivant la direction longitudinale de la branche médiane, est approximativement

identique à la largeur de l'élément à effet Hall, mesurée.

suivant la même direction.

Selon une caractéristique de l'invention, le con-

ducteur électrique possède une section transversale rectan-

gulaire et l'anneau possède une forme rectangulaire.

Selon une caractéristique de l'invention, la bran-

che médiane est disposée entre respectivement un brin aller

et un brin retour du conducteur électrique, qui sont à pro-

ximité l'un de l'autre et parallèles entre eux.

Selon une caractéristique de l'invention, le con-

ducteur électrique forme une boucle en U et le brin aller et le brin de retour de cette boucle constituent le brin

aller et le brin de retour,parallèles entre eux,du conducteur électrique.

Selon une caractéristique de l'invention, le con-

ducteur électrique forme au moins deux boucles en U, qui

sont disposées côte-à-côte en étant parallèles et sont bran-

chées électriquement en série, les deux brins de chaque bou-

cle étant disposés parallèlement l'un à l'autre en recou-

vrement coïncidant et les deux brins aller d'une part et

les deux brins de retour d'autre part des boucles sont dis-

posés côte-à-côte respectivement dans un même plan, et la

branche médiane comportant l'élément à effet Hall est dis-

posée entre les deux brins aller d'une part et les deux

brins de retour d'autre part.

Selon une caractéristique de l'invention, le con-

ducteur électrique est formé par au moins deux boucles en

forme de U, qui sont disposées en recouvrement en étant in-

sérées l'une dans l'autre et sont branchées électriquement en série, les brins de toutes les boucles étant associés

en étant disposés en parallèle et en recouvrement coïnci-

dant, et la branche médiane comportant l'élément à effet Hall est disposée entre les deux brins aller d'une part et

les deux brins de retour d'autre part.

Selon une caractéristique de l'invention, le con-

ducteur électrique est constitué, au moins à l'intérieur de l'anneau, par deuxbrinsparallèles qui sont disposés au moins de telle sorte qu'ils traversent l'anneau tout d'abord suivant une direction, se croisent en étant isolés électriquement pour ensuite traverser à nouveau l'anneau dans la direction opposée, auquel cas la branche médiane est disposée respectivementpour les deux directions entre

les deux brins.

Selon une caractéristique de l'invention, la bran-

che médiane et l'élément à effet Hall sont disposés sur un

support en matériau isolant.

Selon une caractéristique de l'invention, le sup-

port est un fond du boîtier.

Selon une caractéristique de l'invention, le bol-

tier est constitué en céramique.

Selon une caractéristique de l'invention, des

composants électroniques sont encore disposés en supplé-

ment sur le support.

Selon une caractéristique de l'invention, le noyau ferromagnétique est constitué par un alliage de fer

et de nickel.

Selon une caractéristique de l'invention, l'an-

neau est entouré, au niveau de sa surface enveloppe, par

un blindage extérieur annulaire, plus large et approxima-

tivement parallèle.

Selon une caractéristique de l'invention, le blin-

dage extérieur est constitué par de l'acier embouti.

* Selon une caractéristique de l'invention, le blin-

dage extérieur est constitué en un alliage de fer et de nic-

kel.

Selon une caractéristique de l'invention, il exis-

te un certain écartement spatial entre l'anneau et le blin-

dage extérieur.

Les variantes de réalisation de l'invention, in-

diquées précédemment, présentent en partie l'avantage de ne nécessiter aucun amplificateur différentiel onéreux et

complexe à la sortie de l'élément à effet Hall.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-

sente invention ressortiront de la description donnée ci-

après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels:

- la figure 1 représente un schéma-bloc d'un dis-

positif servant à mesure une puissance électrique;

- la figure 2 représente un schéma-bloc d'un ré-

gulateur utilisé comme source de signaux; - la figure 3 représente un schéma-bloc d'une première variante d'un dispositif de commutation; - la figure 4 représente un schéma d'une seconde variante d'un dispositif de commutation; - la figure 5 représente une vue en plan d'un élément à effet Hall; - la figure 6 représente une coupe transversale de l'élément à effet Hall représenté sur la figure 5;

- la figure 7 représente un schéma d'une premiè-

re variante d'un appareil de contrôle et de commande; - la figure 8 représente un schéma d'une seconde variante d'un appareil de contrôle et de commande;

- la figure 9 représente des diagrammes impul-

sionnels qui font partie de la seconde variante;

- la figure 10 représente un schéma d'un divi-

seur de fréquence de sortie;

- la figure 11 représente un schéma de la par-

tie entrée d'un convertisseur tension/fréquence;

- la figure 12 représente une première coupe A-

B de la structure d'une première variante d'un transforma-

teur de mesure;

- la figure 13 représente une seconde coupe trans-

versale C-D de la structure de la première variante d'un convertisseur de mesure;

- la figure 14 représente la structure d'une se-

conde variante d'un transformateur de mesure; l1

- la figure 15 représente la structure d'une troi-

sième variante d'un transformateur de mesure; et - la figure 16 représente un schéma-bloc d'un

compteur d'électricité.

Les mêmes chiffres de référence désignent les

mêmes élément sur toutes les figures des dessins.

Tous les composants du dispositif décrit sont

réalisés par exemple selon la technologie CMOS et sont ali-

mentés par une tension continue positive d'alimentation VDD et par une tension continue négative d'alimentation -IVsSI, ces deux tensions comportant la masse comme potentiel de référence. Les tensions continues d'alimentation VDD et DD -IVsSI sont dérivées par exemple de façon connue en soi, à l'aide d'un redresseur de raccordement au réseau, de la tension uN d'un réseau d'alimentation électrique. Sur le

dessin le redresseur de raccordement au réseau et les ten-

sions continues d'alimentation VDD et - IVSSI, bien que tou-

jours présentes, ne sont pas représentées pour conserver

une meilleure clarté au dessin.

Sur le dessin, toutes les liaisons et tous les composants, qui sont présents d'une manière facultative, sont représentés par des lignes formées de tirets. Toutes les entrées de cadence, qui sont commandées par des flancs devenant positifs, sont caractérisées de façon symbolique sur le dessin par des triangles blancs, tandis que toutes les entrées de cadence, qui sont commandées par des flancs devenant négatifs, sont repérées de façon symbolique par

des triangles noirs.

Le dispositif représenté sur la figure 1 est cons-

titué par un conducteur 1 parcouru par un courant électri-

que i, un noyau ferromagnétique 2 excité par le cou-

rant i, un élément à effet Hall 3 formant capteur de champ

magnétique et multiplicateur, un premier inverseur de po-

larité 4, un amplificateur de régulation 5, un premier con-

vertisseur tension/courant 6, un convertisseur tension/ fréquence 7, un appareil de commande 8 et, facultativement,

un amplificateur formant filtre passe-haut 9. Le noyau fer-

romagnétique 2 est approximativement fermé et comporte de préférence trois branches. Sa branche médiane 10 possède au moins un entrefer 11 dans lequel se trouve disposé l'élé-

ment à effet Hall 3. La branche médiane 10 munie de l'élé-

ment à effet Hall 3 est en outre entourée au moins partiel-

lement par le conducteur électr que 1. Cette brancbeest

disposée de préférence entre unbrin aller et un brin de re-

tour du conducteur 1. Le conducteur 1 constitue de préfé-

rence une boucle en forme de U 12. Dans ce cas le brinal-

ler et lebrin de retour de la boucle en forme de U 12 cons-

tituent le brinaller et lebrin de retour du conducteur 1,

entre lesquels l'élément à effet Hall 3 est disposé. Le cou-

rant i, qui est introduit à partir du réseau d'alimenta-

tion avec la tension uN dans l'impédance de charge ZL, cir-

cule dans la boucle en forme de U 12.

Le convertisseur tension/fréquence 7 est cons-

titué, pour sa part, par un circuit additionneur 13 pré-

sent de façon facultative, un second convertisseur ten-

sion/courant 14, un second inverseur de polarité 15 pré-

sent de façon facultative; un condensateur C, un

appareil de contrôle et de commande 16, un diviseur de fré-

quence de sortie 17, un dispositif de commutation 18, une

première source de signaux 19, une seconde source de si-

gnaux 20, un générateur de cadence 21 et un diviseur de fré-

quence 22.

Les deux inverseurs de polarité 4 et 15 possè-

dent une constitution identique et sont forméschacun par un commutateurinverseur bipolaire, c'est-à-dire chacun par deux contacts de commutation 4a et 4b ou 15a et 15b, qui sont

constitués par exemple au moyen de commutateurs analogi-

ques à semiconducteurs connus réalisés selon la technolo-

gie CMOS. Un premier pôle d'entrée des inverseurs de pola-

rité 4 et 15 est relié (voir figure 1, symboles indiqués dans les blocs 4 et 15), par l'intermédiaire d'un contact de repos du premier contact de commutation 4a ou 15a à un

premier deses pôles de sortie, ainsi que, par l'intermé-

diaire d'un contact de travail du premier contact de com-

mutation 4a ou 15a, à un second de ses pôles de sortie, tan-

dis que son second pôle d'entrée est relié par l'intermé-

diaire d'un contact de repos du second contact de commuta-

tion 4b ou 15b au second de ses pôles de sortie ainsi que,

par l'intermédiaire d'un contact de travail du second con-

tact de commutation 4b ou 15b, au premier de ses pôles de sortie.

Le pôle de raccordement, non raccordé à la mas-

se, de la tension uN est relié aussi bien à l'entrée du con-

vertisseur tension/courant 6 qu'à l'entrée de l'appareil

de commande 8. L'élément à effet Hall 3 possède deux bor-

nes d'entrée 23 et 24 qui forment ensemble une entrée d'ali-

mentation 23; 24 de l'élément à effet Hall 3, ainsi que

deux bornes de sortie 25 et 26. La première borne de sor-

tie 25 est la sortie unipolaire de l'élément à effet Hall 3. Le potentiel de tension présent sur la seconde borne de sortie 26 est le potentiel de référence de la tension de sortie de l'élément à effet Hall 3. La bande de sortie 26, qui fournit le potentiel de référence, est raccordée à une entrée inverseuse de l'amplificateur de régulation 5, dont l'entrée non inverseuse est raccordée à la masse et dont la sortie est reliée par l'intermédiaire du second contact

de commutation 4b à la borne d'entrée 23 ou 24 de l'élé-

ment à effet Hall 3. L'inverseur de polarité 4 est câblé au niveau de sa sortie et est raccordé à l'élément à effet

Hall, au convertisseur tension/courant 6 et à l'amplifica-

teur de régulation 5, de telle sorte que, dans sa première position, c'est-à-dire dans la position représentée sur la figure 1, il relie par son premier contact de commutation

4a la sortie du convertisseur tension/courant 6 à la pre-

mière borne d'entrée 23, de sorte que cette borne d'entrée

23 est raccordée de façon unipolaire au convertisseur ten-

sion/courant 6, et qu'il relie, par son second contact de commutation 4b, la sortie de l'amplificateur de régulation à la seconde borne d'entrée 24. Au contraire, lorsque le commutateur est dans la seconde position, de façon inverse la sortie du convertisseur tension/courant 6 est reliée par l'intermédiaire du premier contact de commutation 4a à la

seconde borne d'entrée 24 de sorte que, cette fois, la bor-

ne d'entrée 24 est raccordée de manière unipolaire au con-

vertisseur tension/courant 6, et la sortie de l'amplifica-

teur de régulation 5 est reliée par l'intermédiaire du se-

cond contact de commutation 4b à la première borne d'en-

trée 23. L'amplificateur formant filtre passe-haut 9, qui est présent uniquement de façon facultative, est disposé entre la borne de sortie 25 de l'élément à effet Hall 3 et

l'entrée du convertisseur tension/fréquence 7.

Sur al figure 1, on a représenté simultanément

deux variantes du dispositif et trois variantes secondai-

res de la deuxième variante. Dans toutes les variantes et

variantes secondaire, la source de signaux 20 est une sour-

ce de courant constant, dont la première borne est raccor- dée à la tension continue négative d'alimentation-IVsSI et dont la seconde

borne est reliée, conformément à la figure 1, à une première borne 18a du dispositif de commutation 18. Dans la première variante et dans la première variante secondaire de la seconde variante, la source de signaux 19

est également une source de courant constant, dont la pre-

mière borne est placée cette fois à la tension continue po-

sitive d'alimentation VDD et dont la seconde borne consti-

tue la sortie de la source de signaux 19 qui, dans le cas

de cette variante et de cette variante secondaire, est rac-

cordée à une seconde borne 18b du dispositif de commuta-

tion 18 ouàune borne de sortie, non raccordée à la masse, du convertisseur tension/courant 14 (voir figure 1). Dans

les seconde et troisième variantes secondaires de la se-

conde variante, la source de signaux 19 est au contraire une source de tension, à savoir, dans la seconde variante secondaire, une source de tension constante ou bien, dans la troisième variante secondaire, un régulateur 27; 28 29; 30 (voir figure 2), dont la borne négative est raccor- dée respectivement à la masse et dont la borne positive constitue respectivement la sortie de la source de signaux

19 qui, cette fois, est reliée respectivement à une premiè-

re entrée du circuit additionneur 13. Le circuit addition-

neur 13 est présent uniquement dans le cas de ces deux der-

nières variantes secondaires de la seconde variante et le second inverseur de polarité 15 n'est présent que dans le

cas de la seconde variante. Dans la troisième variante se-

condaire de la seconde variante, l'amplificateur formant

filtre passe-haut.9 peut être supprimé, tandis que le ré-

gulateur 27; 28; 29; 30 utilisé dans cette variante se-

condaire en tant que source de signaux 19 possède de pré-

férence la constitution représentée sur la figure 2. Le ré-

gulateur 27; 28; 29; 30 est constitué, conformément à

la figure 2, par une porte OU-Exclusif 27, un compteur pro-

gressif/régressif 28, une mémoire intermédiaire 29- et un convertisseur numérique/analogique 30, qui sont branchés en cascade selon la succession indiquée, auquel cas une

liaison en forme de bus de transmission de données est pré-

sente respectivement entre le compteur progressif/régres-

sif et la mémoire intermédiaire 29 d'une part et entre la

mémoire intermédiaire 29 et le convertisseur numérique/ana-

logique 30 d'autre part. La sortie de l'appareil de com-

mande 8 (voir figure 1), sur laquelie est présent un si-

gnal de commutation A, est reliée, dans le cas de cette troisième variante secondaire, par l'intermédiaire d'une

première entrée 19a de la source de signaux 19 A une pre-

mière entrée de la porte OU-Exclusif 27 et à une entrée de cadence de la mémoire intermédiaire 29 (voir figure 2). Un signal de cadence T, délivré par le diviseur de fréquence 22, et un signal W délivré par le diviseur de fréquence de sortie 17 (voir figure 1) sont envoyés respectivement par l'intermédiaire d'une seconde entrée 19b de la source de signaux 19 et à une seconde entrée de la porte OU-Exclusif 27 et par l'intermédiaire d'une troisième entrée 19c de la source de signaux 19 à une entrée de cadence du compteur progressif/régressif 28 (voir figure 2). La sortie de la porte OU-Exclusive 27 est reliée l une entrée U/D "up/down"

(captage progressif/régressif) du compteur progressif/ré-

gressif 28. La sortie du convertisseur numérique/analogi-

que 30 constitue la sortie du régulateur 27; 28; 29; et par conséquent également la sortie de la source de

signaux 19.

Dans la première variante, la borne de sortie 25 de l'élément à effet Hall 23 est reliée directement, par

l'intermédiaire de l'amplificateur formant filtre passe-

haut 9 présent de façon facultative, à l'entrée du conver-

tisseur tension/courant 14, dont la sortie est, pour sa part, raccordée directement, selon un mode bipolaire, au

condensateur C et à l'entrée bipolaire de l'appareil de con-

trôle et de commande 16, étant donné qu'aussi bien le cir-

cuit additionneur 13 que l'inverseur de polarité 15 ne sont

pas présents dans le cas de cette variante.

Dans l'ensemble des trois variantes secondaires de la seconde variante, la sortie du convertisseur tension/ courant 14 est au contraire reliée selon un mode bipolaire, par l'intermédiaire de l'inverseur de polarité 15 branché

en aval, au condensateur C branché en aval de cet inver-

seur de polarité et à l'entrée bipolaire de l'appareil de

contrôle et de commande16.

Dans le cas de la première variante secondaire, le circuit additionneur 13 n'existe pas, de sorte que la

borne de sortie 25 de l'élément à effet Hall 3 est a nou-

veau reliée directement, par l'intermédiaire de l'amplifi-

cateur formant filtre passe-haut 9, présent de façon facul-

tative, à l'entrée du convertisseur tension/courant. Au con-

traire, dans la seconde et dans la troisième variantes se-

condaires de la seconde variante, dans lesquelles la sor-

tie de la source de signaux 19 est raccordée à la première entrée du circuit additionneur 13, la borne de sortie 25 de l'élément à effet Hall 3 est reliée à une seconde entrée du circuit additionneur 13, auquel cas, comme cela a déjà été mentionné, l'amplificateur formant filtre passe-haut

9 est présent de façon facultative uniquement dans la se-

conde variante secondaire. La sortie du circuit addition-

neur 13 est reliée à. l'entrée du convertisseur tension/

courant 14. Une borne de sortie de ce convertisseur est tou-

jours raccordée à la masse dans toutes les variantes et va-

riantes secondaires.

Dans la première variante, le dispositif de com-

mutation 18 conforme à la figure 3 est constitué par deux

commutateurs 31 et 32 pouvant être commandés, qui possè-

dent une borne commune qui est reliée à une troisième bor-

ne 18c du dispositif de commutation 18. L'autre borne non commune du commutateur 31 est au contraire raccordée à la

seconde borne 18b et l'autre borne non commune du commuta-

teur 32 est raccordée à la première borne 18a du disposi-

tif de commutation 18. L'entrée de commande du commutateur 31 est commandée par un signal de commande F1 et l'entrée de commande du commutateur 32 est commandée par un signal

de commande F2, ces deux signaux étant délivrés par l'ap-

pareil de contrôle et de commande 16 (voir figure 1). La constitution de cet appareil pour cette première variante

est visible sur la figure 7, qui sera encore décrite ulté-

rieurement. Conformément à la figure 1, la troisième borne 18c du dispositif de commutation 18 est reliée à la borne, non raccordée à la masse, du condensateur C, tandis que les

première et seconde bornes 18a et 18b sont raccordées res-

pectivement à une borne des deux sources de courant 20 ou 19.

Dans les trois variantes secondaires de la se-

conde variante, le dispositif de commutation 18 de la fi-

gure 4 est constitué uniquement par un commutateur unipo-

laire 33, dont le contact de repos relie la première borne 18a du dispositif de commutation 18 à une quatrième borne 18d et dont le contact de travail relie la première borne 18a à la troisième borne 18c du dispositif de commutation 18. Dans l'ensemble des trois variantes secondaires, les troisième et quatrième bornes 18c et 18d du dispositif de

commutation 18 de la figure 1 sont reliées directement res-

pectivement à une borne du condensateur C. Une borne de la

source de signaux 20 est reliée par conséquent par l'inter-

médiaire du commutateur 33 à l'une ou l'autre borne du con-

densateur C, en fonction de la position de ce commutateur.

L'entrée de commande du commutateur 33 est commandée par le signal de commande F1 qui, conformément à la figure 1, est délivré par l'appareil de contrôle et de commande 16 qui, cette fois, possède une constitution représentée sur

la figure 8 et qui sera encore décrite ultérieurement.

La sortie de l'appareil de commande 8, sur laquel-

le est présent un signal périodique de commutation A, est

reliée, dans la première variante, à une entrée de comman-

de 16a de l'appareil de contrôle et de commande 16, dans

lequel le signal de commutation A est préparé et est envo-

yée à une sortie de commande auxiliaire 16b qui, pour sa part, est reliée à l'entrée de commande de l'inverseur de

polarité 4. Dans les trois variantes secondaires de la se-

conde variante, la sortie de l'appareil de commande 8 est reliée directement à une entrée respective de commande des deux inversions de polarité 4 et 15 et est en outre reliée en supplément, comme cela a déjà été mentionné, dans la troisième variante secondaire, à l'entrée 19a de la source de signaux 19 utilisée en tant que régulateur 27; 28; 29;

30. Les deux inverseurs de polarité 4 et 15 sont par con-

séquent commandés par le même signal de commutation A. Le signal de commutation A peut être également remplacé par un signal périodique de commutation B produit

dans le diviseur de fréquence 22. Dans ce cas on peut fai-

re l'économie de l'appareil de commande 8 et le signal de commutation B doit être envoyé au moyen de liaisons non re-

présentées à toutes les bornes, auxquelles le signal de com-

mutation A a été envoyé.

La sortie des signaux de l'appareil de contrôle et de commande 16, sur laquelle apparaît un signal F, est

reliée à une première entrée de-signaux du diviseur de fré-

quence de sortie 17 qui comporte deux sorties de signaux, au niveau desquels apparaissent des signaux M et M1 et qui constituent simultanément les sorties de signaux 7a et 7b

du convertisseur tension/fréquence 7.

La sortie du générateur de cadence 21 est reliée à une entrée du diviseur de fréquence 22, qui possède par

exemple six sorties. La première sortie du diviseur de fré-

quence 22 au niveau de laquelle apparait un signal de ca-

dence P possédant la fréquence fR/2, est raccordée, dans la seconde variante, à une seconde entrée des signaux du diviseur de fréquence de sortie 17, et la seconde sortie,

au niveau de laquelle apparaît un signal de cadence L pos-

sédant la fréquence fR' est raccordée, dans toutes les va-

riantes, à une entrée de cadence de l'appareil de contrôle et de commande 16 ainsi que, dans la seconde variante, à une première entrée de cadence du diviseur de fréquence de

sortie 17, tandis que la troisième sortie, au niveau de la-

quelle apparaît un signal de cadence T possédant la fré-

quence fR/128, est raccordée, dans la seconde variante, à une seconde entrée de cadence du diviseur de fréquence de sortie 17. La quatrième sortie, sur laquelle apparaît un signal de cadence Y possédant la fréquence 2fR, est reliée,

dans la seconde variante, à une troisième entrée de caden-

ce du diviseur de fréquence de sortie 17. La cinquième sor-

tie du diviseur de fréquence 22, au niveau de laquelle ap-

paraît un signal de cadence T possédant la fréquence fR/32,

est présente de façon facultative et est utilisée par exem-

ple dans le compteur d'électricité représenté sur la figu-

re 16. Elle est reliée à une sortie de cadence 7c, présen-

te de façon facultative, du convertisseur tension/fréquen-

ce 7. Le signal de commutation B déjà mentionné est pré-

sent sur la sixième sortie du diviseur de fréquence 22. En outre, dans la troisième variante secondaire de la seconde

variante, comme cela a également déjà été mentionné, le si-

gnal de cadence P et une sortie, délivrant le signal W,

du diviseur de fréquence de sortie 17 sont reliés à des en-

* trées respectives 19b et 19c de la source de signaux 19 uti-

lisée en tant que régulateur 27; 28; 29; 30.

Le générateur de cadence 21 est par exemple sta-

bilisé par quartz et produit des impulsions de cadence rec-

tangulaires par exemple à la fréquence de 2 Hz = 32,768 kHz. Cette fréquence est divisée par exemple par m dans le

diviseur de fréquence 22 monté en aval, m possédant les va-

4 5 6 10 il 12 leurs 25 2, 2 0 21 2 et 212 dans la seconde variante, pour l'obtention des fréquences 2fR = 211 Hz du signal de

R9

cadence Y, fR = 2 Hz du signal de cadence L, fR/2 = 2 Hz du signal de cadence P. fR/32 = 2 Hz du signal de cadence 4 f E, fR/64 = 2 Hz = 16 Hz du signal de commutation B et fR/ 128 = 2 Hz du signal de cadence T. Au contraire dans la

première variante, le diviseur de fréquence 22 comporte uni-

quement les sorties au niveau desquelles apparaissent les signaux de cadence L et E. L'appareil de commande 8, dans le cas o il est présent, transforme la tension sinusoïdale iN du réseau

d'alimentation électrique en des impulsions de forme rec-

tangulaire du signal de commutation A. L'appareil de com-

mande 8 est constitué de préférence par un circuit en cas-

cade non représenté, formé d'un déclencheur de Schmitt et

d'un second diviseur de fréquence branché en aval. La ten-

sion uN est transformée dans le déclencheur de Schmitt en un signal impulsionnel périodique de forme rectangulaire possédant la même fréquence. Les deux ondes de commutation du déclencheur de Schmitt sont de préférence choisies de manière que la commutation dans le diviseur de fréquence branché en aval s'effectue de façon précise pour les annulations de la tension uN. Dans le diviseur de fréquence, la fréquence, qui est de par exemple 50 Hz ou 60 Hz, de ce

signal impulsionnel de forme rectangulaire est ensuite di-

visée par n, n possédant par exemple la valeur égale à 22, en vue de l'obtention d'une fréquence égale à 12,5 Hz ou Hz pour le signal de commutation A.

Dans la première variante, l'inverseur de pola-

rité 4 est commuté, par l'intermédiaire des bornes 16a et 16b de l'appareil de contrôle et de commande 16, et dans la seconde variante, les deux inverseurs de polarité 4 et sont commutés périodiquement, directement et de façon synchrone, au moyen du signal de commutation A possédant

la fréquence de 12,5 Hz ou de 15 Hz ou par le signal de com-

mutation B possédant la fréquence de 16 Hz.

Dans toutes les variantes, le convertisseur ten-

sion/courant 6 transforme la tension électrique uN en un courant proportionnel iNp qui atteint, sous la forme d'un

courant d'alimentation avec inversion périodique de sa po-

larité par l'inverseur de polarité disposé dans les lignes d'amenée du courant d'alimentation de l'élément à effet Hall 3, cet élément à effet Hall 3 qui est soumis simultanément

à un champ magnétique produit par le courant i est propor-

tionnel à ce dernier. La tension de sortie uH produite par l'élément à effet Hall est utilisée comme signal utile qui, pendant les alternances impaires du signal de commutation A ou B, est par exemple proportionnelle au produit uN.i et,

pendant les alternances paires, et proportionnelle au pro-

duit (-uN).i. Pour +UH, le signe plus correspond par con-

séquent aux alternances impaires et le signe moins corres-

pond aux alternances paires du signal de commutation A ou

B, lorsque uH est proportionnel au produit uN.i de la ten-

sion uN par le courant i. Par conséquent le signe de la mul-

tiplication réalisé par l'élément à effet Hall 3 peut être

inversé au moyen du signal de commutation A ou B éventuel-

lement préparé.

L'amplificateur de régulation 5 possède la ten-

sion de référence 0 volt en tant que valeur de consigne et le potentiel de tension sur la seconde borne de sortie 26

de l'élément à effet Hall 3 en tant que valeur réelle. Cet-

te dernière constitue simultanément le potentiel de réfé-

rence de la tension de sortie de l'élément à effet Hall 3 et est compensée au moyen de l'amplificateur de régulation , c'est-à-dire qu'elle est réduite par réglage à zéro volt. Afin d'atteindre ceci, l'amplificateur de régulation 5 compare entre elles la valeur de consigne et la valeur

réelle et produit, sur sa sortie, une tension qui est pro-

portionnelle à la différence valeur de consigne/valeur réel-

le et qui s'oppose, par l'intermédiaire du contact de com-

mutation 4b et de l'élément à effet Hall 3, au potentiel

de la tension sur la borne de sortie 26 de l'élément à ef-

fet Hall 3 de telle sorte que la différence valeur de con-

signe/valeur réelle s'annule. Lorsque c'est le cas, le po-

tentiel de la tension sur la borne de sortie 26 est égal à la tension de référence, c'est-à-dire est égal à zéro volt. La polarité des composantes parasites, sur lesquelles la commutation périodique de l'inverseur de polarité 4 n'a aucune influence, comme par exemple la non linéarité de la

résistance interne de l'élément à effet Hall 3 et les ten-

sions thermoélectriques des contacts de raccordement de l'élément a effet Hall 3, est par conséquent indépendante

de l'inversion périodique de polarité du courant d'alimen-

tation iNet par conséquent du produit uN. i.

La constitution de l'élément à effet Hall 3 est visible sur les figures 5 et 6. Il est réalisé de manière

à constituer un élément à effet Hall 3 stable pour une lon-

gue durée et dont la sensibilité est de l'ordre de 1 volt/ (mA.tesla) et dont les composantes parasites peuvent être annulées ou au moins fortement réduites à l'aide de bornes

supplémentaires de grille.

L'élément à effet Hall 3 représenté sur les fi-

gures 5 et C comporte au moins une première électrode ex-

térieure d'alimentation en courant 41, une première élec-

trode de détection 42, une électrode médiane d'alimenta-

tion en courant 43, une seconde électrode de détection 44

et une seconde électrode extérieure d'alimentation en cou-

rant 45, qui sont toutes disposées côte-à-côte selon une

disposition approximativement rectiligne et dans la succes-

sion indiquée, sur la surface d'un matériau semiconducteur 46, qui possède un type de conductivité prédéterminé, par exemple N. Aussi bien les deux électrodes de détection 42 et 44 que les deux électrodes extérieures d'alimentation

en courant 41 et 45 sont disposées respectivement d'une ma-

nière approximativement symétrique par rapport à l'élec-

trode médiane d'alimentation en courant 43. Les contacts

de raccordement des électrodes 41 et 45 peuvent être réa-

lisés sous la forme de contacts ohmiques, sous la forme de diodes Schottky ou sous la forme de diodes P/N. Au moins les contacts de raccordement des électrodes d'alimentation en courant 41, 43 et 45 sont de préférence réalisées sous la forme de contacts ohmiques. Sur les figures 5 et 6 on

a supposé, pour simplifier, que les contacts de raccorde-

ment des électrodes de détection 42 et 44 sont également

des contacts ohmiques. Dans ce cas le contact de raccorde-

ment de chaque électrode 41 et 45 est constitué par une ré-

gion diffusée de contact 51 et 55, qui est fortement do-

pée par des atomes étrangers et qui est construit en un ma-

tériau qui possède le même type de conductivité N que le

matériau semiconducteur 46, ainsi que par un contact métal-

lique de raccordement 61 à 65. Tous les contacts diffusés 51 à 55 sont par conséquent constitués par un matériau de

type N+.

La première électrode extérieure d'alimentation

en courant 41 comporte une première borne extérieure de rac-

cordement C' et un contact de raccordement 51; 61, qui est constitué par un contact diffusé 51 et par un contact

métallique de raccordement 61.

La première électrode de détection 42 possède

une première borne de détection S' et un contact de raccor-

dement 51; 62, qui est constitué par un contact diffusé

52 et par un contact métallique de raccordement 62. L'élec-

trode médiane d'alimentation en courant 43 possède un con-

tact médian d'alimentation en courant C1 et un contact de

raccordement 53; 63, qui est constitué par un contact dif-

fusé 53 et par un contact métallique de raccordement 63.

La seconde électrode de détection 44 possède une

seconde borne de détection S2 et un contact de raccorde-

ment 54; 64, qui est constitué par un contact diffusé 54

et par un courant métallique de raccordement 64.

La seconde électrode extérieure d'alimentation

en courant 45 possède une seconde borne extérieure de rac-

cordement C"2 et un contact de raccordement 55; 65, qui 2'' est constitué par un contact diffusé 55 et par un contact

métallique de raccordement 65.

La partie du matériau semiconducteur 46, qui est située au-dessous de l'électrode médiane d'alimentation en courant 43 et des deux électrodes de détection 42 et 44,

constitue la zone active 67 de l'élément à effet Hall 3.

Pour améliorer la stabilité de longue durée de l'élément à effet Hall 3, entre la zone active 67 et la surface de

l'élément à effet Hall 3 se trouve disposée une couche d'ar-

rêt 68; 67, qui recouvre vers le haut au moins la zone ac-

tive 67 de l'élément à effet Hall 3. De préférence la cou-

che d'arrêt 68; 67 est formée par la couche limite exis-

tant entre la zone active 67 et l'élément à effet Hall 3 et une couche superficielle 68 disposée à la surface de

l'élément à effet Hall 3 et qui est constituée en un maté-

riau qui possède le type de conductivité P opposé à celui du matériau semiconducteur 46 et qui recouvre vers le haut

au moins la zone active 67. La couche superficielle 68 pos-

séde une épaisseur maximale égale a la profondeur des con- tacts diffusés 51 à 55, de sorte que ces contacts diffusés

traversent complètement la couche superficielle 68 et éta-

blissent une liaison entre la surface de l'élément à effet

Hall 3 et le matériau semiconducteur 46. La couche super-

ficielle 68 possède une borne de liaison R. En cours de fonctionnement, une tension électrique doit être appliquée

à la borne de raccordement R de manière que la couche li-

mite 68; 46 soit polarisée en inverse.

Les contacts diffusés 51 à 55 possèdent par exem-

ple une forme rectangulaire et ont tous par exemple la mê-

me profondeur. Dans une forme de réalisation préférée, les contacts diffusés 51 à 55 des deux électrodes extérieures

d'alimentation en courant 41 et 45 possèdent une forme an-

nulaire et entourent latéralement, à une certaine distance, des contacts diffusés respectifs 51a et 55a d'une borne de grille OL ou OR. Les contacts diffusés 51a et 55a sont alors

fortement dopés par des atomes étrangers et sont consti-

tués en un matériau qui possède le type de conductivité P

opposé à celui du matériau semiconducteur 46. Ils sont cons-

titués par conséquent par un matériau de type P+. Leur pro-

fondeur est par exemple égale à la profondeur des contacts diffusés 51 à 55 et ils possèdent également par exemple une forme rectangulaire. Dans ce cas les contacts diffusés 51

et 55 possèdent de préférence une forme annulaire rectan-

gulaire.

De préférence au niveau de la surface du maté-

riau semiconducteur 46 se trouve présente une couche iso-

lante diffusée profonde 69 en forme d'anneau allongé, qui entoure latéralement, et en en étant séparée, au moins les contacts diffusés 52 à 54 des trois électrodes médianes

d'alimentation en courant ou de détection 42 à 44. Le cen-

tre de la couche isolante 69 est formé approximativement

par le contact diffusé 53 de l'électrode médiane d'alimen-

tation en courant 43. L'axe longitudinal de la couche iso-

lante 69 est approximativement parallèle à la droite re-

liant les électrodes d'alimentation en courant et de détec-

tion 41 à 45. La profondeur de la couche isolante 69 est supérieure à la profondeur des contacts diffusés 51 à 55 des électrodes d'alimentation en courant et de détection

41 à 45. La couche isolante 69 est constituée en un maté-

riau qui possède le type de conductivité P opposé à celui du matériau semiconducteur 46. Dans le cas o la couche

superficielle 68 est présente, cette couche établit un con-

tact spatial avec la couche isolante 69.

Au niveau de la surface, il est prévu avantageu-

sement, dans le matériau semiconducteur 46, une couche dif-

fusée 70 fortement dopée par des atomes étrangers et qui entoure latéralement à la manière d'un anneau, et en en étant séparée, la couche isolante 69. La couche diffusée 70 possède le même type de conductivité N que le matériau semiconducteur 46. Elle est constituée par conséquent par

un matériau de type N+.

Au cours du fonctionnement, les deux bornes ex-

térieures de raccordement C' et C" sont reliées entre el-

2 2

les extérieurement. La borne médiane de raccordement C d'une part et les bornes extérieures de raccordement C'2 et C"2, reliées entre elles, d'autre part forment ensemble la

borne bipolaire de raccordement de l'élément à ef-

fet Hall 3, le courant d'alimentation iN pénétrant

dans l'élément à effet Hall 3, par exemple au ni-

veau de la borne médiane de raccordement C et se répartissant à l'intérieur de l'élément à effet Ha2l

3 en deux moitiés identiques, auquel cas les deux moi-

tiés du courant iN/2 quittent alors l'élément à effet Hall 3 au niveau des bornes extérieures respectives de raccordement C'2 ou C" c2. Après que la tension de sortie de Hall +iH a été éventuellement amplifiée et filtrée dans l'amplificateur formant filtre passe-haut 9 présent de façon facultative, elle est transformée dans le convertisseur tension/fré-

quence 7 monté en aval, en une fréquence d'impulsions pro-

portionnelle. L'amplificateur formant filtre passe-haut 9 est constitué par un montage en cascade, non représenté, dans l'amplificateur et d'un filtre passe-haut branché en

aval. Le convertisseur tension/fréquence 7 comporte un in-

tégrateur 14; C, qui est constitué par le convertisseur

tension/courant 14 et par le condensateur C, et en aval du-

quel est branché l'appareil de contrôle et de commande 16.

Dans la première variante, l'inverseur de polarité 4 et le dispositif de commutation 18 constituent un dispositif de commutation 4; 18, tandis que dans toutes les variantes

secondaires de la seconde variante, les inverseurs de po-

larité 4 et 15 ainsi que le dispositif de commutation 18 constituent un dispositif de commutation 4; 15; 18. Le

dispositif de commutation 4; 18 ou 4; 15; 18 sert à in-

verser périodiquement la polarité du signal utile, c'est-

à-dire de la tension de sortie de Hall, et à commuter les sources de signaux 19 et 20, qui sont au moins au nombre de deux, en vue de réaliser la compensation de tensions de zéro produites de façon interne dans le dispositif. En par-

ticulier la tension nulle du convertisseur tension/courant

14 est compensée.

Ci-après on va décrire de façon plus détaillée

le mode de fonctionnement du convertisseur tension/fréquen-

ce 7 pour les deux variantes. Dans le cas d'exigences éle-

vées concernant la précision, par exemple lors de la mesu-

re d'une puissance électrique notamment dans le cas d'uti-

lisations dans des compteurs statiques d'électricité, on

utilise le procédé de compensation de la quantité de char-

ges et le procédé d'inversion de charge dans des conver-

tisseurs tension/fréquence. Dans le cas du procédé de com-

pensation de quantités de charges, un courant de mesure est intégré dans un intégrateur et, respectivement lorsqu'une tension déterminée est atteinte dans l'intégrateur, une charge constante de compensation est prélevée de l'inté- grateur. Il s'établit un équilibre entre la charge envoyée et la charge soutirée, auquel cas le nombre des charges de

compensation par unité de temps est proportionnel au cou-

rant de mesure. Le contenu en charges des différentes im-

pulsions de compensation représente une constante de mesu-

re et peut être maintenu constant avec une précision éle-

vêe, à l'aide de moyens simples. Au contraire il est néces-

saire de prendre des dispositions particulières pour empê-

cher un fonctionnement à vide du convertisseur tension/ fréquence. Dans le cas du procédé d'inversion de charge,

le courant de mesure est également intégré dans un inté -

grateur; la polarité du courant de mesure est inversée et

de ce fait le sens d'intégration est inversé respective-

ment lorsqu'une valeur de seuil supérieure déterminée est atteinte et qu'une valeur de seuil inférieure déterminée

est atteinte. Le nombre des inversions de charge par uni-

té de temps est proportionnel au courant de mesure. La ca-

pacité du condensateur de l'intégrateur ainsi que la dif-

férence entre la valeur de seuil supérieure et la valeur de seuil inférieure représentent, dans le cas du procédé

d'inversion de charge, des constantes de mesure qui ne peu-

vent être maintenues constantes que difficilement avec la stabilité requise sur une longue durée. Au contraire, un fonctionnement à vide du convertisseur tension/fréquence est empêché de façon automatique et surtout, dans le cas de l'utilisation d'un tel convertisseur tension/fréquence dans un compteur statique d'électricité, des courants de fuite indépendants d'une inversion de polarité peuvent être

partiellement compensés par l'inversion périodique de po-

larité et de ce fait la plage de mesure peut être étendue.

Dans la première variante, les avantages du pro-

cédé de compensation de charges et du procédé d'inversion

de charge sont combinés et on obtient par conséquent un con-

vertisseur tension/fréquence, dont la constante de mesure est déterminée par le contenu en charges d'impulsions de

compensation et dans lequel des courants de fuite sont com-

pensés et un fonctionnement à vide est empêché de façon au-

tomatique. Dans la première variante, comme cela a déjà été

mentionné, le circuit additionneur 13 et l'inverseur de po-

larité 15 ne sont pas prévus. Dans ce cas le convertisseur

tension/courant 14 constitue le composant d'entrée du con-

vertisseur tension/fréquence 7. Le convertisseur tension/

courant 14 transforme la tension de sortie de Hall +uH am-

plifiée et filtrée éventuellement par l'amplificateur for-

mant filtre passe-haut 9, en un courant proportionnel +iH, qui charge ou décharge le condensateur C. Dans la première variante, comme cela a déjà été mentionné, l'appareil de contrôle et de commande 16 et le dispositif de commutation 18 possèdent la constitution représentée sur la figure 7 ou la figure 3. Les deux sources de signaux 19 et 20 sont,

dans cette première variante, deux sources de courant cons-

tant, qui délivrent des courants de référence identiques, mais dont la polarité est inversée IR et -IR. Conformément à la figure 7, l'appareil de contrôle et de commande 16 est

constitué par un comparateur 71, un étage à bascule bista-

ble 72, une première porte ET 73, une seconde porte ET 74,

un première bascule bistable de type D 75, une seconde bas-

cule bistable de type D 76, une porte OU 77 et une troisié-

me porte ET 78. L'étage à bascule 72 est constitué, pour sa part, par une bascule bistable de type RS 72a et par

deux portes d'entrée 72b et 72c, qui sont verrouillées ré-

ciproquement et sont combinées de telle sorte qu'une va-

leur logique "1" ne peut jamais apparaître simultanément aux deux entrées de la bascule bistable de type RS 72a. Les

portes d'entrée 72b et 72c sont des portes ET. Les deux en-

trées du comparateur 71 constituent une entrée bipolaire de l'appareil de contrôle et de commande 16. La sortie du

comparateur 71 est raccordée à une première entrée respec-

tive de l'étage à bascule bistable 72 et des deux portes ET 73 et 74. La sortie de l'étage à bascule bistable 72 est reliée à une seconde entrée respective des portes ET 73 et

74 ainsi qu'à la sortie de commande auxiliaire 16b de l'ap-

pareil de contrôle et de commande 16, dont l'entrée de com-

mande 16a est raccordée pour sa part à une troisième entrée respective des portes ET 73 et 74 ainsi qu'à une seconde entrée de l'étage à bascule bistable 72. L'ensemble des trois entrées de la porte ET 73 ne sont pas inverseuses et

l'ensemble des trois entrées de la porte ET 74 sont inver-

seuses. Dans l'étage à bascule bistable 72, la première en-

trée de ce dernier est raccordée à une première entrée res-

pective des portes d'entrée 72b et 72c et sa seconde en-

trée est raccordée à une seconde entrée respective des por-

tes d'entrée ET 72b et 72c. La première entrée de la por-

te d'entrée 72c et la seconde entrée de la porte d'entrée 72b sont des entrées inverseuses. La sortie de la porte d'entrée 72b est raccordée à une entrée de remise à l'état

initial et la sortie de la porte d'entrée 72c est raccor-

dée à une entrée de positionnement de la bascule bistable de type RS 72a, dont la sortie Q constitue la sortie de l'étage à bascule bistable 72. Les sorties des portes ET 73 et 74 sont raccordées respectivement à une entrée D des bascules bistables de type D 75 et 76. La sortie Q de la

bascule bistable de type D 75 est reliée à une première en-

trée de la porte OU 77 et à la sortie de commande 16e de

* l'appareil de contrôle et de commande 16, tandis que la sor-

tie Q de la bascule bistable de type D 76 est raccordée à

une seconde entrée de la porte OU 77 et à l'entrée de com-

mande 16f de l'appareil de contrôle et de commande 16, dont l'entrée de cadence 16d est reliée aux entrées de cadence des bascules bistables de type D 75 et 76 ainsi qu'à une premiere entrée de la porte ET 78. La sortie de la porte OU 77 est raccordée à une seconde entrée de la porte ET 78,

dont la sortie constitue la sortie 16c des signaux de l'ap-

pareil de contrôle et de commande 16. La tension uC aux bornes du condensateur C (sur la figure 1) est contrôlée par le comparateur 71 contenu dans l'appareil de contrôl61e et de commande 16, qui pour sa part sert, de façon connue, à déclencher les impulsions de compensation de charges et d'autre part fait partie d'un

circuit de commande 71; 72 préparant le signal de commu-

tation A ou B et qui en outre contient également l'étage

à bascule bistable 72. La sortie de l'étage à bascule bi-

stable 72 transmet le signal de commutation préparé A ou B à la sortie de commande auxiliaire 16b et par conséquent à l'entrée de commande de l'inverseur de polarité 4 (voir figure 1). Le signal de sortie de la porte ET 73 déclenche des impulsions positives de charges et le signal de sortie de la porte ET 74 déclenche des impulsions négatives de

charges à l'aide de la bascule bistable de type D 75 ou 76.

Les bascules bistables de type D 75 et 76 servent à syn-

chroniser les signaux de sortie des portes ET 73 et 74 avec le signal de cadence L, qui est transmis par le diviseur de fréquence 22 (voir figure 1), par l'intermédiaire de

l'entrée de cadence 16d, aux entrées de cadence des bascu-

les bistables de type D 75 et 76. Sur la sortie Q de la bas-

cule bistable de type D 75 ou 76 il apparaît un signal de commande F1 ou F2, qui commande, par l'intermédiaire de la sortie de commande 16e ou 16f, le commutateur 31 ou 32 du

dispositif de commutation 18 (voir figure 3). Ceci provo-

que le branchement de la source de signaux 19 ou 20 (voir figure 1). La source de signaux 19 délivre un courant de référence positif IR et la source de signaux 20 délivre un

courant de référence négatif - IR au condensateur C. La por-

te ET 78 est un dispositif de mise en forme d'impulsions, qui limite la durée des impulsions de sortie de la porte OU 77 à celle des impulsions du signal de cadence L (voir

figure 7).

Le signal de commutation préparé A ou B, qui ap-

parait sur la sortie de commande auxiliaire 16b de l'appa- reil de contrôle et de commande 16, commute périodiquement l'inverseur de polarité 4. Alors le courant +IH, qui est

proportionnel à la tension de sortie de Hall +UH, est posi-

tif pendant les alternances impaires et est négatif pen-

dant les alternances paires. Si l'intégrateur 14; C est

réalisé sous la forme d'un intégrateur de Miller, c'est-

à-dire si le convertisseur tension/courant 14 est consti-

tué par un amplificateur opérationnel, dans le circuit d'en- -

trée inverseur duquel se trouve disposée une résistance, et si la borne du condensateur C, qui est raccordée à la masse, est reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur

opérationnel et par conséquent n'est plus raccordée direc-

tement à la masse, mais seulement d'une manière virtuelle,

l'intégrateur 14; C intègre sa tension d'entrée et inver-

se en outre le signal intégré. Sur la base d'un courant par

exemple négatif -iH, la tension uC aux bornes du condensa-

teur augmente pendant un bref intervalle de temps pendant une alternance impaire du signal de commutation A ou B. Les

signaux de sortie du comparateur 71 et de la porte 73 pré-

sentent la valeur logique "1" jusqu'à ce que le flanc de montée immédiatement suivant du signal de cadence L fasse

basculer la bascule bistable de type D 75, que le commuta-

teur 31 (voir figure 3) se ferme et que la source positive de signaux 19 soit branchée. A partir de cet instant, la tension uC aux bornes du condensateur diminue en raison de

la présence du courant positif de référence IR qui est pré-

dominant- par rapport au courant négatif - IH; lorsque la valeur de seuil du comparateur 71 est dépassée vers le bas, les signaux de sortie du comparateur 71 ou de la porte ET 73 passent à la valeur logique "0", ce qui tout d'abord n'a plus d'effet. Le flanc immédiatement suivant de montée du signal de cadence L fait basculer la bascule bistable de

type D 75 en la ramenant à la position de repos, et la sour-

ce de signaux 19 est de ce fait débranchée. Le branchement et le débranchement de la source de signaux 19 se répètent

de façon continue pendant chaque alternance impaire du si-

gnal de commutation A ou B. Pendant le cycle de travail décrit jusqu'alors,

les impulsions de sortie ont été délivrées en tant que si-

gnal F sur la sortie de signaux 16c de l'appareil de con-

trôle et de commande 16, pendant la durée de chevauchement des impulsions des signaux L et F1. Pendant l'alternance impaire immédiatement suivante du signal de commutation A

ou B, le premier dépassement de la valeur de seuil du com-

parateur 71 provoque le basculement de l'étage à bascule bistable 72 de telle sorte que le signal de commutation

préparé A ou B passe à la valeur logique "0" et que la po-

larité du courant est inversée de -iH à iH f c'est-à-dire que le courant devient positif. Simultanément la porte ET 73 est bloquée et la porte ET 74 bloquée jusqu'alors est

ouverte. Pendant l'alternance paire du signal de commuta-

tion A ou B, le cycle décrit se répète, mais cette fois as-

surément avec un courant positif iH et un courant de réfé-

rence négatif - IR, auquel cas la porte ET 74, la bascule bistable de type D 76 et le commutateur 32 (voir figure 3)

sont cette fois en fonctionnement.

Les valeur logiqus du signal de commutation pré-

paré A ou B, de la polarité du courant + iH ainsi que du H courant de référence +IR varienttoujours pour un même niveau de la tension uC aux bornes du condensateur, de sorte que le bilan de circulation des charges amenées et évacuées par

le courant + iH et le courant de référence +IR, est exacte-

ment identique après chaque alternance du signal de commu-

tation A ou B. Ceci garantit que, par suite de la commuta-

tion ou inversion périodique de polarité, aucune erreur de

mesure ne peut apparaître sous l'effet de pertes de char-

ges. L'inversion de polarité entraîne en outre une suppres-

sion automatique d'un fonctionnement à vide. Lorsqu'en ef-

fet la valeur absolue du courant +iH tombe au-dessous de la valeur d'un courant de fuite indépendant de la polarité,

l'intégrateur 14:C est amené à la saturation après l'in-

version de polarité immédiatement suivante. Sous l'effet

de l'inversion périodique de polarité, l'influence d'un cou-

rant de fuite superposé au courant + iH, provoquée par

exemple par la tension de zéro duconvertisseur tension/cou-

rant 14, sur la fréquence de sortie du convertisseur ten-

sion/fréquence 7, est compensée dans une large mesure.

Dans la première variante, l'intégration deela tensionde zéro du convertisseur tension/courant 14 sur un nombre entier de périodes du signal de commutation A ou B fournit la valeur nulle uniquement dans le cas o les deux

alternances du signal de commutation A ou B s'étendent exac-

tement sur la même durée, ce qui est le cas, dans la pre-

mière variante, uniquement en moyenne statistique. Ceci con -

duit à une modulation irrégulière de la fréquence de sor-

tie du convertisseur tension/fréquence 7. En outre la pre-

mière variante ne peut être utilisée que lorsque le signal utile uH est supérieur au signal parasite. Dans le cas de

la seconde variante, une telle modulation est évitée de sor-

te qu'un étalonnage rapide et précis du dispositif est pos-

sible. En outre la seconde variante peut être également

utilisée lorsque le signal utile uH est inférieur au si-

gnal parasite. Dans la seconde variante, l'inverseur de po-

larité 15, qui est commuté périodiquement de façon synchro-

ne au moyen de l'inverseur de polarité 4, est toujours pré-

sent. Dans cette variante, comme cela a déjà été mentionné, l'appareil de contrôle et de commande 7 et le dispositif de commutation 18 possèdent la même constitution que celle représentée sur la figure 8 ou la figure 4. La première source de signaux 19 est disposée et raccordée, dans le convertisseur de tension/courant 14, de telle sorte que le courant d'entrée de l'inverseur de polarité 15 est toujours proportionnel à un signal somme qui est égal à la somme d'un signal de référence produit par la source de signaux 19 et d'un signal +uH et +iH proportionnel au signal de sor-

tie + uH de l'élément à effet Hall 3. La valeur de ce si-

gnal de référence correspond au moins approximativement à la moitié de la valeur du courant de référence IR délivré

par la source de signaux 20.

Dans la seconde variante, l'appareil de contrôle et de commande 16 conforme à la figure 8 est constitué par

le comparateur 71 et par la bascule bistable de type D 75.

Les deux entrées du comparateur 71 constituent à nouveau

l'entrée bipolaire de l'appareil de contrôle et de comman-

de 16. La sortie du comparateur 71 est raccordée à l'en-

trée D de la bascule bistable de type D 75, dont la sortie

constitue simultanément la sortie des signaux 16c et la sor-

tie de commande 16e de l'appareil de contrôle et de com-

mande 16, dont l'entrée de cadence 16d est reliée pour sa part à l'entrée de cadence de la bascule bistable de type D 75. La bascule bistable de type D 75 est commandée par exemple par- des flancs devenant négatifs. Ici également, précisément comme dans le cas de la première variante, la tension uC aux bornes du condensateur C (voir figure 1) est contrôlée par le comparateur 71 contenu dans l'appareil de

contrôle et de commande 16.

Dans la première variante secondaire de la se-

conde variante, le circuit additionneur 13 n'est pas pré-

vu, de sorte que le convertisseur tension/courant 14 est à nouveau le composant d'entrée du convertisseur tension/ fréquence 7, qui convertit la tension de sortie de Hall

+uH, éventuellement amplifiée et filtrée par l'amplifica-

teur formant filtre passe-haut 9, en un courant proportion-

nel + iH. La source de- signaux 19 est, tout comme la sour-

ce de signaux 20, une source de courant constant qui déli-

vre assurément un courant IR/2 à la place du courant de ré-

férence IR. Le signal de référence produit par la source de signaux 19 est par conséquent égal à IR/2. D'une manière conditionnée par le câblage, le courant IR/2 produit par la source de signaux 19 sur la sortie du convertisseur ten- sion/courant 14 s'ajoute.au courant + iH, de sorte que le courant d'entrée de l'inverseur de polarité 15 est égal au

signal somme + i + IR/2.

H R

Dans la seconde et la troisième variantes secon-

daires de la seconde variante, le circuit additionneur 13

est présent de sorte que ce circuit additionneur 13 cons-

titue le composant d'entrée du convertisseur tension/fré-

quence 7. Dans le cas de ces deux variantes secondaires, la source de signaux 19 est une source de tension qui est

raccordée respectivement par l'intermédiaire du circuit ad-

ditionneur 13 à l'entrée du convertisseur tension/courant

14. Dans la seconde variante secondaire, la source de si-

gnaux 19 possède une tension constante UR/2 en tant que si-

gnal de référence, qui est ajoutée, dans le circuit addi-

tionneur 13, à la tension de sortie de Hall + uil de maniè-

re à former le signal somme + uH + UR/2, qui est ensuite transformé par le convertisseur tension/courant 14, en un

courant proportionnel + iH + IR/2, qui constitue simulta-

nément le courant d'entrée de l'inverseur de polarité 15.

Dans la troisième variante secondaire, la source de signaux 19 possède une tension de sortie UR/2 - U0 du régulateur 27; 28; 29; 30 en tant que signal de référence, qui est à nouveau additionnée, dans le circuit additionneur 13, à la tension de sortie de Hall + UH, de manière à former le signal somme + uH + UR/2 - U0. Le convertisseur de tension/

courant 14 transforme ensuite ce signal somme en un cou-

rant proportionnel + iH + IR/2 - Io' Les signaux de réfé-

rence UR/2 et UR/2 - U0, U0 désignant la tensionde zéro convertisseur tension/courant 14, correspondent au moins

approximativement à la demi-valeur IR/2 du courant de ré-

férence IR de la source de signaux 20. L'inverseur de po-

larité 15, qui dans l'ensemble des trois variantes secon-

daires de la seconde variante, est disposé entre le con-

vertisseur tension/courant 14 et le condensateur C, inver-

se également ensuite le courant + iH + IR/2 ou + iH + IR/2 - I0, et ce en synchronisme avec l'inversion périodique de

polarité du signal UH, si bien que le condensateur C re-

çoit en permanence, de la part de l'inverseur de polarité , un courant iH + IR/2 ou iH + IR/2 + I0, qui se trouve intégré dans ce condensateur. Etant que le convertisseur

tension/courant 14 présente en général à son entrée une ten-

sion de zéroU0 qui correspond, sur la sortie du convertis-

seur tension/courant 14, au courant proportionnel Io, le

courant d'entrée de l'inverseur de polarité 15n'est en réa-

lité pas égal, de façon idéale, à + iH + IR/2, mais est égal, dans les deux premières variantes secondaires, à + iH + IR/2 + I0 et, dans la troisième variante secondaire, à + iH + IR/2 + I0 - I0 = + iH + IR/2 La valeur du signal de référence UR/2 ou IR/2

correspond à la demi-valeur du courant de référence IR dé-

livré par la source de signaux 20 et doit satisfaire simul-

tanément à la condition UR/2 > I+uH+UOI ou IR/2 >1+iH+IoI.

Autrement dit, la valeur du signal de référence constant UR/2 ou IR/2 doit être choisie supérieure à la valeur, qui

est accrue par suite de l'influence de U0 ou I0 de la ten-

sion de zéroU0 et présente à l'endroit o s'effectue l'ad-

dition, de l'amplitude uH ou iH du signal + uH ou + iH,

dont la polarité est inversée périodiquement.

La valeur de la tension de zéro U0 par rapport à

la valeur du signal uH ou la valeur du courant 10 par rap-

port à la valeur du courant iH est en général très faible de sorte que seule une très faible partie de la plage de modulation du dispositif est occupée par le courant I0.Dans

des applications critiques, o la valeur maximale du si-

gnal uH est très faible par rapport à la tension de zéroU0, la plage de modulation, qui subsiste pour le signal uH,peut prendre une valeur faible inadmissible en rapport avec la plage maximale possible de modulation UR/2 ou IR/2. C'est pourquoi il est avantageux, afin d'améliorer la dynamique dans les deux premières variantes secondaires, d'amplifier, du point de vue de la tension alternative, le signal + uH,

dont la polarité est inversée périodiquement, dans l'ampli-

ficateur formant filtre passe-haut 9, avant de l'envoyer

au convertisseur tension/fréquence 7 afin d'y subir un trai-

tement ultérieur, ce qui a pour effet que le rapport du cou-

rant signal iH par rapport au courant I0 ou du signal uH

par rapport à la tensionde zéro U0 est amélioré. L'amplifi-

cateur formant filtre passe-haut 9 ne réalise aucune am-

plification de tension continue ou seulement une très fai-

ble amplification de tension continue, ce qui est dû par

exemple à la présence d'un filtre passe-haut dans l'ampli-

ficateur formant filtre passe-haut 9. La constante de temps de l'amplificateur formant filtre passe-haut 9 doit être choisie suffisamment faible pour que le signal amplifié de forme rectangulaire + uH soit transmis avec une distorsion

suffisamment faible.

Le comparateur 71 contrôle la tension uC aux bor-

nes du condensateur afin de réaliser la commande de l'ap-

plication et de la coupure du courant constant de référen-

ce IR, délivré par la source de signaux 20, lors du dépas-

sement par valeurs supérieures ou par valeurs inférieures d'une valeur de seuil, moyennant la production simultanée

d'impulsions de sortie de forme rectangulaire. La varia-

tion dans le temps de la tension uC aux bornes du conden-

sateur concerne le cas o le signal uH est constant et po-

sitif et o la tension de zéroU0 est nulle, ce qui est re-

présenté sur la seconde ligne de la figure 9. Dans ce cLs

la tension uC aux bornes du condensateur possède une va-

riation en forme de dents de scie, dont les flancs possè-

dent tous des inclinaisons constantes et dont les flancs devenant positifs et les flancs devenant négatifs sont tous

respectivement parallèles entre eux.

Le conmutateur inverseur 33 (voir figure 4), qui est com-

mandé par la bascule bistable de type D 75 (voir figure 8) sert à appliquer et interrompre le courant de référence IR- Comme cela a déjà été mentionné, dans les deux premières variantes secondaires, un courant iH + IR/2 + I0 est envoyé au condensateur C par l'inverseur de polarité 15, auquel cas le signal plus concerne des alternances impaires et le

signe moins des alternances paires du signal de commuta-

tion A ou B. Lorsqu'au début le signal de sortie F de la bascule bistable de type D 75 possède une valeur logique

"0", le commutateur 33 prend, au départ, la position re-

présentée sur la figure 4. Ensuite, pendant les alternan-

ces impaires du signal de commutation A ou B, pendant les-

quelles l'inverseur de polarité 15 prend la position repré-

sentée sur la figure 1, la source de signaux 20 est tou-

jours reliée uniquement à la borne de cet inverseur de po-

larité, qui est raccordéetemporairement à la masse. Le cou-

rant de référence IR de la source de signaux 20 circule en

direction de la masse et ne peut pas charger le condensa-

teur C. Pendant chaque alternance impaire du signal de com-

mutation A ou B, le condensateur C n'est par conséquent chargé que par l'inverseur de polarité 15 avec le courant iH + IR/2 + IO' De ce fait la tension utc, qui est présente

aux bornes du condensateur et qui est contrôlée par le com-

parateur 71, augmente. Le comparateur possède par exemple

une valeur de seuil d'entrée de 0 volt. Si la tension uC dé-

passe la valeur de seuil d'entrée du comparateur 71, la va-

leur du signal de sortie K de ce comparateur passe de la valeur logique "0" à une valeur logique "1". La variation dans le temps du signal de sortie K du comparateur 71 est

représentée sur la troisième ligne de la figure 9. La va-

riation d'état du signal de sortie K est transférée, lors du flanc immédiatement suivant devenant négatif du signal de cadence à haute fréquence L, dans la bascule bistable

de type D 75 branchée en aval du comparateur 71. La bascu-

le bistable de type D 75 sert à synchroniser le signal de sortie de forme rectangulaire K du comparateur 71 avec le signal de cadence rectangulaire L, dont la fréquence est égale par exemple à 210 Hz, comme cela a été mentionné. La

variation dans le temps du signal de cadence L est repré-

sentée sur la première ligne et la variation dans le temps du signal de sortie de forme rectangulaire F de la bascule

bistable de type D 75 est représentée sur la quatrième li-

gne de la figure 9. La modification de la valeur, qui est transmise par la bascule bistable de type D 75, commande le commutateur 33 au moyen du signal de sortie F1, qui est

présent sur la sortie de commande 16e de l'appareil de con-

trôle et de commande 16 et qui est égal au signal de sor-

tie F, et réalise la commutation du commutateur 33, qui prend maintenant la position opposée à celle représentée

sur la figure 4. De ce fait maintenant le courant de réf é-

rence IR de la source de signaux 20 circule en supplément à travers le condensateur C. Le courant de charge du condensateur C est par conséquent égal à iH + IR/2 + I0 - I R =iH - IR/2 + I0 c'est-à-dire que le signe du terme IR/2 a changé. Etant don-

né cependant que, comme cela a déjà été mentionné, on a la condition: IR/2 > JiH + I01, le courant de charge obtenu

est négatif.

La tension UC aux bornes du condensateur C di-

minue et, lorsqu'elle tombe au-dessous de la valeur de seuil d'entrée du comparateur 71, son signal de sortie K prend à nouveau sa valeur logique initiale "0". De même cette variation de la valeur est à nouveau transférée, par le flanc immédiatement suivant devenant négatif du signal de cadence L, dans la bascule bistable de type D 75, ce qui conduit au fait que le commutateur 33 prend à nouveau sa

position initiale, de sorte qu'un nouveau cycle peut com-

mencer. Ceci se répète jusqu'à ce que l'alternance impaire

du signal de commutation A ou B soit terminée. Chaque im-

pulsion des signaux de sortie F et F1 correspond à une seu-

le décharge, réalisée à l'aide du courant de référence IR, du condensateur C. A la fin de chaque alternance impaire du signal de commutation A ou B, les deux inverseurs de polarité 4

et 15 sont commutés en synchronisme par le signal de com-

mutation A ou B, de sorte qu'ils prennent tous les deux la position opposée à celle représentée sur la figure 1. Sous l'effet de la commutation de l'inverseur de polarité 15, aussi bien le condensateur C que l'influence de la source

de signaux 20 font l'objet d'une inversion de polarité.

Cette fois, le commutateur 33 étant dans la position repré-

sentée sur la figure 4, la source de signaux 20 est reliée aux deux pôles du condensateur C et est par conséquent en

fonctionnement. Dans l'hypothèse o, au début de l'alter-

nance paire, qui commence alors, du signal de commutation

A ou B le commutateur 33 prend par exemple à nouveau la po-

sition représentée sur la figure 4, le condensateur C est chargé aussi bien à partir de l'inverseur de polarité 15 avec le courant iH - IR/2 - I0 qu'à partir de la source de

signaux 20 avec le courant de référence IR.

Le courant total de charge est par conséquent:

iH-IR/2-I 0+IR = iH+IR/2-I0.

La tension uC aux bornes du condensateur aug-

mente et, lorsqu'elle dépasse la valeur de seuil d'entrée du comparateur 71, la valeur du signal de sortie K de ce

dernier passe de la valeur logique "0" à la valeur logi -

que "1". Cette variation de valeur conduit de la maniè-

re déjà décrite au fait que le commutateur 33 fait l'objet d'une commutation et que de ce fait la source de signaux

est reliée à la borne du condensateur C, qui est rac-

cordée à la masse. Le condensateur C n'est alors plus chargé, à partir de l'inverseur de polarité 15, que par le courant il - IR/2 - IO, qui est négatif étant donné que

l'on a la condition iR/2 ' I+iH+I01. La tension Uc aux bor-

* nes du condensateur diminue et, lorsqu'elle tombe au-des-

sous de la valeur de seuil d'entrée du comparateur 71, la valeur du signal de sortie de ce comparateur revient à la valeur logique "0", ce qui a pour effet que le commutateur 33 est commuté en retour dans sa position initiale, si bien qu'un nouveau cycle peut commencer. Ceci se répètre

jusqu'à ce que l'alternance impaire du signal de commuta-

tion A ou B soit terminée.

Pour résumer, on peut dire ce qui suit. Pendant une alternance impaire du signal de commutation A ou B, le condensateur C est en alternance chargé par un courant iH+

IR/2 + I et déchargé par un courant iH - IR/2 + Io. Pen-

dant une alternance paire du signal de commutation A ou B, le condensateur C est au contraire, en alternance, chargé

par un courant iH + IR/2 - I0 et est déchargé par un cou-

rant iH - iR/2 - I. Les deux types d'alternances se dif-

R O'

férencient par conséquent uniquement par le signe du cou-

rant IO' Etant donné que les signaux de commutation A et B possèdent exactement des alternances de même durée, en raison de leur mode de production, et étant donné que le signe du courant I0 est différent dans deux alternances successives, I0 s'élimine de même que l'influence de la

tensionde zéro U0 dans le cas d'une intégration sur un nom-

bre entier de périodes du signal de commutation A ou B ou

bien dans le cas d'une intégration sur une durée suffisam-

ment longue.

La charge, qui est envoyée en permanence au con-

densateur C par l'inverseur de polarité pendant chaque al-

ternance impaire, au moyen du courant iH + IR/2 + Io0 en est prélevée en permanence selon des petites quantités de charges constantes définies de façon précise QR = IR/fR '

sous l'effet du branchement de la source de signaux 20, mo-

yennant la délivrance simultanée d'une impulsion de forme

rectangulaire pour chaque quantum sur la sortie Q de la bas-

cule bistable de type D. La charge, qui est prélevée en permanence du condensateur C dans l'inverseur de polarité pendant chaque alternance paire, au moyen du courant iH - IR/2 - I0, est à nouveau envoyée de façon permanente à cet inverseur de polarité selon de petites quantités de

charges constantes, définies de façon précise, QR par sui-

te du branchement de la source de signaux 20, de sorte que le courant total de charge du condensateur C correspond au courant somme (iH-IR/2-I0) +IR=iH+IR/2-Io0, auquel cas cette fois également à nouveau simultanément une impulsion de forme rectangulaire est délivrée pour chaque quantum sur la sortie Q de la bascule bistable de type D. Chacune de

ces impulsions est par conséquent une mesure du petit quan-

tum de charges définies de façon précise, qui est soutiré du condensateur C ou lui est envoyé, au moyen du courant de référence IR. La polarité du courant de charge iH + IR/2 + I0 est inchangée, ce qui est conditionné par l'inversion de polarité du condensateur C, et par conséquent la charge résiduelle, qui est encore présente dans le condensateur C à l'instant de l'inversion de polarité périodique, est

prise en compte lors de l'alternance suivante avec la po-

larité correcte, si bien qu'il ne peut se produire aucune modulation, conditionnée par la charge résiduelle, de la

fréquence de sortie.

Le signal de sortie F de la bascule bistable de type D 75, qui est produit au moyen de l'intégration et du comparateur 71, est constitué par des impulsions de forme rectangulaire. La fréquence moyenne de ces impulsions est

proportionnelle au courant somme iH + IR/2 et par consé-

quent est trop élevée, d'une valeur correspondant à une

fréquence fR/2, '.orsque la fréquence fR/2 re-

présente la fréquence qui correspond à la valeur du

signal de référence UR/2 ou IR/2. La fréquence fR/2 est éga-

lement la fréquence des impulsions rectangulaires du si-

gnal de cadence P. Afin d'obtenir une fréquence de sortie

du dispositif, qui est seulement proportionnelle au cou-

rant de signal iH et par conséquent également uniquement proportionnelle au signal UH, la fréquence de référence constante fR/2 du signal de cadence P doit être encore sous- traite de la fréquence fF du signal de sortie F. Ceci est réalisé à l'aide d'un compteur progressif/régressif, qui

est présent sous la forme du diviseur de fréquence de sor-

tie 17 sur la sortie du convertisseur tension/fréquence 7

(voir figure 1), par le fait que, dans ce compteur, les im-

pulsions du signal de sortie F de la bascule bistable de

type D 75 sont comptées dans le sens progressif et que cel-

les du signal de cadence P sont comptées dans le sens ré-

gressif. Le diviseur de fréquence de sortie 17 divise en outre simultanément la différence de fréquence fF - fR/2 par un nombre k. La constitution du diviseur de fréquence

de sortie 17 est visible sur la figure 10.

Le diviseur de fréquence de sortiel17 représen-

té sur la figure 10 est constitué par une porte OU-Exciu-

sif 83, une première porte ET 84, un premier compteur 85,

une première bascule bistable 86, une seconde bascule bi-

stable 87, une troisième bascule bistable 88, une seconde

porte ET 89, une troisième porte ET 90a, une quatrième por-

te ET 90b, une cinquième porte ET 90c, un premier inver-

seur 90d, un second inverseur 91, un troisième inverseur 92, une sixième porte ET 93 et un second compteur 94. Le premier compteur 85 est un compteur progressif/régressif binaire, qui effectue par exemple un comptage progressif lorsqu'une valeur logique "1" présente sur son entrée U/D,

et qui effectue un comptage régressif lorsqu'une valeur lo-

gique "0" est présente sur son entrée U/D. Toutes les bas-

cules bistables 86 à 88 sont par exemple des bascules bi-

stables de type D. La porte ET 93 et le compteur 94 for-

ment ensemble un multivibrateur monostable 95. Les entrées de cadence du compteur 85, de la bascule bistable 86 et de la bascule bistable 87 sont commandés par exemple par des flancs devenant positifs et les entrées de cadence de la bascule bistable 88 et du compteur 94 sont commandées par

exemple par des flancs devenant négatifs. La bascule bi-

stable 88, la porte ET 90a et le multivibrateur monostable

forment un circuit 88; 90a; 95 empêchant un fonction-

nement à vide et qui est important en particulier dans le

cas de l'utilisation du dispositif dans un compteur d'élec-

tricité. La première entrée des signaux du diviseur de fréquence de sortie 17 est reliée à une première entrée de la porte OU-Exclusif 83 et est commandée par le signal de sortie F de la bascule bistable de type D 75. Sa seconde entrée des signaux est raccordée à une seconde entrée de la porte OU-Exclusif 83, à l'entrée U/D du compteur 85 et

à une entrée D de la bascule bistable 87. Elle est comman-

dée par le signal de cadence P possédant une fréquence fR/2.

La première entrée de cadence du diviseur de fréquence de sortie 17 est reliée à une première entrée de la porte ET

84 et, par l'intermédiaire de l'inverseur 92, à une pre-

mière entrée de la porte ET 89. Elle est alimentée par le signal de cadence L possédant la fréquence fR' Sa seconde entrée de cadence est raccordée à la première entrée de la

porte ET 93 et est alimentée par le signal de cadence T pos-

sédant la fréquence fR/128. Cette troisième entrée de ca-

dence est reliée à l'entrée de cadence de la bascule bi-

stable 86 et est alimentée par le signal de cadence Y pos-

sédant la fréquence 2fR.

On a les connexions suivantes:

- la sortie de la porte OU-Exclusif 28 est reliée à une se-

conde entrée de la porte ET 84, dont la sortie est rac-

cordée à une entrée de cadence du comparateur 85 et à une sortie du diviseur de fréquence de sortie 17, - la sortie "de report" CO du compteur 85 est reliée à une entrée D de la bascule bistable 86, dont la sortie Q est

reliée à une seconde entrée de la porte ET 89, à une en-

trée de cadence de la bascule bistable 87 et à une en-

trée de cadence de la bascule bistable 88,

- la sortie de la porte ET 89 est reliée à la première en-

trée de la porte ET 90a, à l'entrée de charge PE du comp- teur 85 et à l'entrée de remise à zéro RE du compteur 94,

- la sortie Q de la bascule bistable 87 est reliée aux en-

trées parallèles P1 à P4 du compteur 85 et à la première entrée de la porte ET 90b ainsi que, par l'intermédiaire de l'inversion 91, à l'entrée parallèle P5 du compteur , par l'intermédiaire du compteur 90d, à la première entrée de la porte ET 90c, - la sortie Q de la bascule bistable 88 est reliée à une

seconde entrée de la porte ET 90a, dont la sortie est re-

liée par une seconde entrée respective des portes ET 90b et 90c, et - la sortie de la porte ET 93 est reliée à une entrée de cadence du comparateur 94, dont la sortie Q12 est reliée

à une seconde entrée de la porte ET 94 et à une entrée-

inverseuse de remise à l'état initial de la bascule bi-

stable 88.

Une valeur logique "1" apparaît sur l'entrée D de la bascule bistable 88. Les sorties des portes ET 90b et 90c forment les deux sorties du diviseur de fréquence

de sortie 17, auquel les signaux M et M1 sont appliqués.

Etant donné que le compteur 85 ne peut pas comp-

ter simultanément dans le sens progressif et dans le sens régressif, toutes les impulsions du signal de sortie F et du signal de cadence P. qui apparaissent simultanément aux

deux entrées des signaux du diviseur de fréquence de sor-

tie 17, doivent être éliminées à l'aide de la porte OU-Ex-

clusif 83. Ceci n'a aucun effet nuisible sur l'état de comp-

tage du compteur 85 étant donné qu'une impulsion comptée dans le sens progressif et une impulsion comptée dans le

sens régressif fournirait de toutes façons un état de comp-

tage nul.

A la sortie de la porte OU-Exclusif 83 il appa-

raît uniquement une valeur logique "1" lorsque les deux si-

gnaux F et P sont différents. La porte ET 84 sert de dis-

positif de mise en forme d'impulsions, qui réduit la durée des impulsions de sortie de la porte OU-Exclusif 83 à celle du signal de cadence L. Sur la figure 9 on a représenté la

variation dans la temps du signal de cadence P sur la cin-

quième ligne, celle du signal de sortie S de la porte OU-

Exclusif 83 sur la sixième ligne et celle du signal de sor-

tie W et de la porte ET 84 sur la septième ligne. Le comp-

teur 85 compte dans le sens progressif les impulsions de sortie de la porte ET 84, lorsque le signal de cadence P,

qui est présent au niveau de son entrée U/D, possède la va-

leur logique "1", et effectue un comptage régressif du si-

gnal de cadence P lorsque ce signal possède une valeur lo-

gique '0". Les impulsions devenant négatives présentes sur la sortie CO aux bornes du compteur 85 sont transmises, au moyen du flanc immédiatement suivant devenant positif du

signal de cadence Y, dans la bascule bistable 86 et appa-

raissent par conséquent en général en étant légèrement re-

eardées sous la forme d'impulsions positives sur la sortie Q de la bascule bistable 86. Leur durée est limitée dans

la porte ET 89 montée en aval, au moyen du signal de ca-

dence L inversé, à la durée des impulsions de ce signal, c'est-à-dire que la porte ET 89 travaille également en tant que dispositif de mise en forme d'impulsions. Etant donné qu'en raison de parasites ou de la polarité variable dans le temps du signal u, le sens de comptage peut varier de H

façon transitoire, la valeur de comptage initiale du comp-

teur 85 n'est pas choisie, comme cela est usuel, à une va-

leur égale à 0 = 00000 dans le cas du comptage progressif

ou, dans le cas du présenté exemple, égale à la valeur ma-

ximale 31 = 11111 lors du comptage régressif, mais se si-

tue approximativement au centre de la plage de comptage,

à savoir par exemple à une valeur 16 = 10000, lorsque préa-

lablement l'état 00000 a été atteint lors du comptage ré-

gressif (P = "0"), ou à une valeur 15 = 01111 lorsque préa-

lablement l'état 11111 a été atteint lors du comptage pro-

gressif (P = "1"). Ceci s'effectue grâce au fait que, lors de chaque flanc devenant positif des impulsions de sortie de la bascule bistable 86, la valeur logique précisément

présente du signal de cadence P est transférée dans la bas-

cule bistable 87, ce qui a pour effet que la sortie Q de

cette dernière transmet, en vue de la préparation d'un pro-

cessus de charge en parallèle du compteur 85, un nombre bi-

naire 10000 = 16 pour P = o"0" ou un nombre binaire 01111 = 15 dans le cas de P = "1", aux entrées parallèles P5, P4, P3, P2, P1 du compteur 85. Chaque impulsion de sortie de

la porte ET 89 charge cette valeur initiale dans le comp-

teur 85 à l'aide de l'entrée de chargement PE et ramène si-

multanément le compteur 94 à zéro à l'aide de l'entrée de remise à l'état initiale RE. Le processus de chargement du compteur 85 fait à nouveau apparaître, sur la sortie CO de ce compteur, une valeur logique "1" qui, à nouveau en étant d'une manière générale légèrement retardée, est transférée

dans la bascule bistable 86 et supprime de ce fait l'im-

pulsion positive présente sur la sortie Q de cette bascule.

De ce fait l'impulsion initiale de la porte ET 89 est éga-

lement terminée. Dans le cas o la bascule bistable 88 n'a pas encore été chargée avec une valeur logique "1", ceci est alors réalisé au moyen du flanc devenant négatif de

l'impulsion de sortie présente sur la sortie Q de la bas-

cule bistable 86, ce qui a pour effet que la sortie Q de la bascule bistable 88 libère alors la porte ET 90a. Mais

étant donné que simultanément, comme cela a déjà été men-

tionné, l'impulsion de sortie de la porte ET 89 se termi-

ne, cette impulsion de sortie n'atteint plus les sorties du diviseur de fréquence de sortie 17 étant donné que la

porte ET 90a est ouverte trop tard pour ce dernier. La re-

mise à zéro du compteur 94 par l'impulsion de sortie de la porte ET 89 a pour effet que la sortie Q12 du compteur 94 prend une valeur logique "1", qui ouvre la porte ET 93. Dès que l'impulsion de sortie de la porte ET 89 se termine, le compteur 94 commence à compter les impulsions du signal

de cadence de forme rectangulaire T. Si entre-temps le comp-

teur 94 n'est pas ramené à zéro par une impulsion de sor-

tie de la porte ET 89, il compte jusqu'à ce qu'il apparais-

se, au niveau de sa sortie Q12' une valeur logique "0" qui d'une part ramène à zéro la bascule bistable 88 et d'autre part bloque la porte ET 93 et par conséquent interrompt le processus de comptage du compteur 94. Une valeur logique "0" apparaît sur la sortie Q12 du compteur 94 au bout de

212 - 20 = 211 périodes d'une durée de 128/fR du signal de ca-

dence T, c'est-à-dire au bout de 2 8/fR secondes, ce qui

correspond avec fR = 210 Hz, à une durée de 28 = 256 secon-

des.

Le circuit 88; 90a; 95 empêchant le fonction-

nement à vide empêche qu'une impulsion, qui apparaît au bout d'un intervalle de temps k assez long, avec t > 256 secondes, sur la sortie CO du compteur 85, soit transférée aux sorties du diviseur de fréquence de sortie 17. Etant donné qu'au bout de 256 secondes, la bascule bistable 88 est ramenée à l'état initial au moyen du signal de sortie

du compteur 94, la porte ET 90a est bloquée pour chaque pre-

mière impulsion. Au cours du fonctionnement normal, lors-

qu'un signal uH apparaît à l'entrée du dispositif, la pre-

mière impulsion positive, qui apparaît sur la sortie Q de la bascule bistable 86, est par conséquent retransmise non

pas aux sorties du diviseur de fréquence de sortie 17 (er-

reur de démarrage), mais son flanc devenant négatif intro-

duit une valeur logique "1" dans la bascule bistable 88, dont la sortie Q débloque par conséquent ET 90a, et ce pour toutes les impulsions suivantes. Ce fonctionnement indiqué

en dernier lieu est conditionné par le fait que chaque nou-

velle impulsion de sortie de la porte ET 89 ramène à nou-

veau le compteur 94 à zéro avant l'écoulement de 256 se-

condes. De ce fait le compteur 94 n'est pas contraint à nou-

veau en permanence de commencer à nouveau son opération de comptage à partir de zéro, de sorte qu'une valeur logique

"0"' n'apparaît jamais sur sa sortie Q12 et que par consé-

quent la bascule bistable 88 n'est également jamais rame-

née à l'état initial. L'ouverture de la porte ET 90a dure

par conséquent jusqu'à ce qu'aucune impulsion n'apparais-

se plus avant l'écoulement des 256 secondes. La fréquence

moyenne des impulsions de sortie du compteur 85, de la bas-

cule bistable 86, de la porte ET 89 et de la porte ET 90a est, dans ce cas, proportionnelle au courant signal iH et

par conséquent est également proportionnelle au signal uH.

Au contraire dans le cas du fonctionnement à vi-

de, lorsqu'aucun signal uH n'est présent à l'entrée du dis-

positif, il est possible que l'intégration de très petits

signaux parasites sur un très long intervalle de temps pro-

duise finalement également l'apparition d'une impulsion sur

la sortie de la pQrte ET 89. Comme toutes les premières im-

pulsions, cette impulsion n'atteint pas les sorties du di-

viseur de fréquence de sortie étant donné que la porte ET

a est bloquée. Cependant également aucune autre impul-

sion de fonctionnement à vide n'atteint ces sorties étant donné que l'écart dans le temps, qu'elles présentent entre elles et par rapport à la première impulsion, est toujours supérieur à 256 secondes. C'est-à- dire que chaque fois que

le compteur 94 est ramené à zéro par l'impulsion, il dis-

pose d'un temps suffisant pour faire apparaître sur sa sor-

tie Q12 une valeur logique "0" qui chaque fois ramène à zé-

ro la bascule bistable 88 et par conséquent bloque chaque

fois la porte ET 90a avant l'apparition de l'impulsion im-

médiatement suivante.

Le signal de sortie de la bascule bistable 87 indique la polarité que possède le signal uH. Dans le cas de valeurs positives du signal uH, il débloque la porte ET

b de sorte que le signal de sortie de la porte ET 90a at-

teint, en tant que signal M, la sortie della porte ET 90b.

Au contraire, dans le cas de valeurs négatives du signal uH, il débloque la porte ET 90c de sorte que le signal de sortie de la porte ET 90a atteint cette fois en tant que

signal M1, la sortie de la porte ET 90c. Le signal M cor-

respond à une puissance positive et le signal M1 à une puis-

sance négative.

Pour la première variante secondaire de la se-

conde variante, on a représenté, sur la figure 11, une réa-

lisation, intégrée de préférence de façon monolithique, de

la partie d'entrée du convertisseur tension/fréquence 7.

En particulier la constitution du convertisseur tension/

courant 14 et les sources de signaux 19 et 20 sont repré-

sentées de façon détaillée, tandis que le reste de la par-

tie d'entrée est seulement indiquée. Les deux sources de signaux 19 et 20, qui sont des sources de courant constant,

ainsi que des sources de courant contenu dans le conver-

tisseur tension/courant 14 sont constituées chacune par un amplificateur opérationnel, un transistor à effet de champ et au moins une résistance, la valeur de cette résistance déterminant respectivement la valeur du courant de sortie de la source de courant. La constitution de telles sources de courant de précision est connue en soi d'après le livre

"Advanced Electronic Circuits", de Tietze et Schenk, Sprin-

ger Verlag, 1978, pages 57 à 63. Trois des sources de cou-

rant constant utilisées sur la figure 11 requièrent une source commune de courant constant 101 de par exemple 1,235

volt, dont le pôle positif est raccordé à la tension con-

tinue positive d'alimentation VDD et dont le pôle négatif est raccordé à une entrée non inverseuse respective des

trois amplificateurs opérationnels 102, 103 et 104. La sour-

ce de courant constant 20 est constituée par l'amplifica-

teur opérationnel 102, dont la sortie est raccordée à une

borne de grille d'un transistor à effet de champ 105, tan-

dis qu'une seconde borne du transistor à effet de champ

est reliée directement à une entrée inverseuse de l'am-

plificateur opérationnel 102 et, par l'intermédiaire d'une résistance 106, à la tension continue positive d'alimenta- tion VDD. Une troisième borne du transistor à effet de

champ 105 constitue la sortie de la source de courant cons-

tant 20 et fournit le courant de référence IR.La sortie de

la source de courant constant 20 est reliée par l'intermé-

diaire du dispositif de commutation 18, qui est un commu-

tateur, à un pôle de sortie de l'inverseur de polarité 15 ainsi qu'à un pâle du condensateur C. La source de courant

constant 19 est constituée par l'amplificateur opération-

nel 103, un transistor à effet de champ 107 et une résis-

tance 108. Le convertisseur tension/courant 14 contient

une source de courant constant 109 et deux sources de cou-

rant 110 et 111. La source de courant constant 109 est cons-

tituée par l'amplificateur opérationnel 104, un transis-

tor à effet de champ 112 et une résistance 113. La source

de courant 110 est constituée par un amplificateur opéra-

tionnel 114, un transistor à effet de champ 115 et une ré-

sistance 116, tandis que la source de courant 111 est cons-

tituée pour sa part par un amplificateur opérationnel 117,

un transistor à effet de champ 118 et une résistance 119.

La constitution de toutes les sources de courant 19, 109, et 111 est identique à celle de la source de courant constant 20, et assurément la seconde borne du transistor à effet de champ 115 n'est pas reliée, par l'intermédiaire

de la résistance 116, à la tension continue positive d'ali-

mentation VDD, mais à la masse et la seconde borne du tran-

* sistor à effet de champ 118 est reliée par l'intermédiai-

re de la résistance 119 à la tension continue négative d'alimentation IVsSI, au lieu d'être reliée à la tension continue positive d'alimentation VDD. Le pôle d'entrée, non raccordé à la masse, du convertisseur tension/fréquence 7

et la sortie de la source de courant constant 109 sont rac-

cordés respectivement à une entrée non inverseuse de l'am-

plificateur opérationnel 114 ou 117. L'entrée non inver-

seuse de l'amplificateur opérationnel 117 est en outre pla-

cée, par l'intermédiaire d'une résistance 120, à la ten- sion continue négative d'alimentation -IVsSI. La sortie de la source de courant constant 19 délivre le demi-courant de référence IR/2 et est reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 114, tandis que la sortie de

la source de courant 110 est raccordée à l'entrée inver-

seuse de l'amplificateur opérationnel 117. La source de cou-

rant 110 fonctionne en tant que convertisseur tension/cou-

rant, qui convertit le signal + uH présent en tant que ten-

sion en un courant proportionnel + iH, qui circule dans la

résistance 116 et.est soustrait, dans le transistor à ef-

fet de champ 115 du demi-courant de référence IR/2, qui est délivré par la source de courant constant 19. Ce courant différentiel IR/2 + iH présent sur la sortie de la source de courant 110 est soustrait du courant de référence IR '

dans la source de courant 111 qui produit le courant de ré-

férence IR dans la résistance 119, de sorte que le courant requis + iH + IR/2 apparaît à la sortie de la source de

courant 111 et par conséquent également à la sortie du con-

vertisseur tension/courant 14. La sortie de la source de

courant 111 et la masse forment ensemble la sortie bipo-

laire du convertisseur tension/courant 14 et sont reliées

à l'entrée bipolaire de l'inverseur de polarité 15. La troisième variante secondaire correspond ap-

proximativement à la seconde variante, à ceci près que la source de courant constant est remplacée par un régulateur 27; 28; 29; 30 formant source de tension. La tension de sortie UR/2 - U0 du régulateur 27; 28; 29; 30 remplace

le signal de référence UR/2 de la source de tension cons-

tant et est égale à la tension de référence UR/2 diminuée de la tension de zéro U0 du convertisseur tension/courant 14. Dans la seconde variante secondaire, seule la valeur moyenne de l'influence de la tension de zéro UO sur

la fréquence de sortie du dispositif est annulée. Au con-

traire, dans la troisième variante secondaire, une modula- tion de fréquence, provoquée par la tension de zéro U0, des

signaux de sortie M et M1 du convertisseur tension/fréquen-

ce C est en outre supprimée. Le compteur progressif/ré-

gressif 28 (voir la figure 2) travaille de la même manière que le compteur 85 dans le diviseur de fréquence de sortie 17 (voir figure 10) à cette différence près que, par suite

de la présence de la porte OU-Exclusive 27, le sens de comp-

tage du compteur progressif/régressif 28 est inversé pen-

dant les alternances paires, par rapport au sens de comp-

tage qui est valable pendant les alternances impaires du

signal de commutation A ou B. Pendant une alternance impai-

re, le comptage du compteur progressif/régressif 28 atteint

un état de comptage (fH + f0).T/2 et pendant une alternan-

ce paire, il atteint une valeur de comptage - (fH - f0).T/2, de sorte que pendant l'ensemble d'une période T du signal de commutation A ou B, on obtient un état de comptage (fH+

f0).T/2 - (fHf0)T/2 = 2f0'T/2 = f'T. fH est la compo-

sante ayant pour fréquence fFi qui correspond au signal UH.

et f0 est la composante de la fréquence fF' qui correspond à la tension de zéro U0. La valeur de comptage f0.T est par conséquent proportionnelle à la tension de zéro U0. Elle est chargée, à la fin de chaque période T, au moyen des flancs devenant positifs du signal de commutation A ou B, dans la

mémoire intermédiaire 29 (voir figure 2) afin d'être con-

vertie ultérieurement, à l'aide du convertisseur numérique/

analogique 30, en une valeur analogique. Lorsque le cir-

cuit de réglage 13; 14; 15; C; 16; 17; 27; 28; 29

est à l'état stationnaire, cette valeur analogique pré-

sente sur la sortie du convertisseur numérique/analogique

30 est égale à UR/2 - U0. La sortie analogique du conver-

tisseur numérique/analogique 30 est reliée à la première entrée du circuit additionneur 13. Le courant de sortie du

convertisseur tension/courant 14 est par conséquent pro-

portionnel, comme cela est recherché, à la tension somme + UH + UR/2 - U0 + U0 = + uH + UR/2, auquel cas la seconde

tension de zéro U0 est introduite par le convertisseur ten-

sion/courant 14 dans le circuit. Dans le courant de sortie

du convertisseur tension/courant 14, il n'existe par con-

séquent plus, de façon idéale, aucune composante de la ten-

sion de zéro U0 Le transformateur de mesure, qui est représenté

sur les figures 12 et 13 et sert à mesurer le courant i cir-

culant dans un conducteur électrique 1, contient l'élément à effet Hall 3 et, en tant que noyau ferromagnétique 2 à trois branches, un noyau 121; 10, qui est constitué de

préférence par un anneau 121 et par une branche médiane 10.

La surface supérieure et la surface inférieure, dans la re-

présentation du dessin, de l'anneau 121 constituent les deux branches extérieures, et les deux surfaces latérales

de l'anneau 121 constituent la culasse du noyau ferroma-

gnétique à trois branches 121; 10, la culasse reliant en-

tre elles les trois branches respectivement au niveau de

leurs deux extrémités. Comme matériau pour le noyau ferro-

magnétique 2 ou 121; 10 il convient d'utiliser de préfé-

rence, en raison de la perméabilité magnétique élevée, un alliage de fer et de nickel, tel que les alliages connus par exemple sous les dénominations Permenorm, Vacoperm,

Trafoperm, Permax, Ultraperm ou du mumétal. La branche mé-

diane 10 possède par exemple au moins trois entrefers 11, 124 et 125, parmi lesquels l'entrefer médian 11 contient l'élément à effet Hall 3 et les deux entrefers extérieurs 124 et 125 sont situés respectivement au niveau de l'une des deux extrémités de la branche médiane 10. La longueur de l'entrefer médian 11 suivant la direction longitudinale

de la branche médiane 10 est d'une taille approximative-

ment égale à la largeur, mesurée dans la même direction, de l'élément à effet Hall 3, de sorte qu'il est défini de façon précise par cette largeur de l'élément à effet Hall

3. Chacun des deux entrefers extérieurs 124 et 125 possè-

de, de préférence suivant la direction longitudinale de la branche médiane 10, une dimension supérieure à l'entrefer

médian 11. La branche médiane 10 est constituée de préfé-

rence par deux bandes de tôle plates O10a et 0lob, qui sont

disposées, ainsi que l'élément à effet Hall 3, dans un bol-

tier 126 constitué en un matériau non ferromagnétique, de

préférence une céramique. Le bottier 126 possède de préfé-

rence un fond 126a et un couvercle 126b. La branche média-

ne 10 et l'élément à effet Hall 3 sont disposés avantageu-

sement sur un support constitué en un matériau isolant, sur

lequel par exemple il est prévu en supplément des compo-

sants électroniques, auquel cas le fond 126a du boîtier 126

constitue ce support. Ceci permet un montage simple, pré-

cis et fiable de l'élément à effet Hall 3 et de la branche médiane 10, qui forment ensemble un module, auquel cas ces

deux composants peuvent être fabriqués selon une technolo-

gie autre que par exemple le reste du noyau ferromagnéti-

que 2 ou 121; 10. Les deux entrefers extérieurs 124 et sont remplis par une paroi respective du bottier 126

de sorte que leurs longueurs peuvent être définies de fa-

çon précise par l'épaisseur de la paroi du boîtier 126.

L'anneau 121 est constituée par au moins une tôle repliée en anneau, ce qui simplifie fortement sa fabrication. La

largeur L de l'anneau 121 est supérieure à son diamètre in-

térieur maximum de sorte qu'il protège très bien l'élément à effet Hall 3 vis-à-vis de l'action de champs magnétiques

étrangers extérieurs 4. Le conducteur électrique 1 possè-

a de de préférence une section transversale rectangulaire et l'anneau 121 possède également avantageusement une forme rectangulaire. La branche médiane 10 est entourée au moins

partiellement par le conducteur électrique 1 et est dispo-

sée de préférence entre un brin conducteur aller la et un brin conducteur de retour lb du conducteur électrique 1,

qui sont parallèles et disposés à proximité l'un de l'au-

tre. Le conducteur électrique 1 forme par exemple la bou-

cle en forme de U 12, dont le brin aller et le brinde retour sont constitués par le brin aller et le brin de retour la et lb du conducteur électrique 1, qui sont parallèles l'un

à l'autre. La section transversale rectangulaire du con-

ducteur électrique 1 est égale à par exemple 2 mm.10mm pour -

un courant i de 100 A. Si l'on utilise un élément à effet

Hall qui mesure des champs magnétiques qui agissent per-

pendiculairement à sa surface, l'élément à effet Hall 3 rem-

plit par exemple complètement l'entrefer 11. Si au contrai-

re on utilise un élément à effet Hall qui mesure des champs

magnétiques qui agissent parallèlement à sa surface, l'élé-

ment à effet Hall 3 remplit par exemple uniquement la moi-

tié inférieure (voir la figure 12) de l'entrefer 11. La longueur de l'entrefer 11 est égale par exemple à 0,6 mm

et celle des autres entrefers 124 et 125 est égale par exem-

ple respectivement à 1,7 mm. Des composants électroniques

non représentés, qui font par exemple partie de l'électro-

nique de câblage de l'élément à effet Hall 3, peuvent être disposés en supplément sur le support, à l'intérieur ou à

l'extérieur du boîtier 126a; 126b.

Sur la figure 12 on a supposé que la largeur du

boîtier 126 est supérieure à la largeur du conducteur élec-

trique 1. Dans ce cas, dans la section transversale A-B, le boîtier 126 remplit par exemple complètement l'espace compris entre le brin aller et le brin de retour la et lb de la boucle 12. La largeur du boîtier 126 peut être aussi égale ou inférieure à la largeur du conducteur électrique 1. Dans ce dernier cas, dans la section transversale A-B,

le boîtier 126 remplit seulement partiellement l'espace com-

pris entre le brin aller et le brin de retour la et lb de la boucle 12. Dans tous les cas, l'anneau 121 de largeur L entoure le brin aller et le brin de retour la et lb de la boucle 12 ainsi que le boîtier 126 de telle sorte que

la branche médiane 10 est disposée approximativement de fa-

çon centrée à la demi-distance L/2 du bord de l'anneau 121, mesurée parallèlement à la direction transversale de la branche médiane (voir figure 13). Le brin aller et le brin de retour la et lb de la boucle 12 traversent la cavité comprise entre le boîtier 126 et l'anneau 121, par exemple de telle manière qu'ils établissent éventuellement aussi bien un contact spatial avec le bottier 126a; 126b, qu'un

contact spatial électriquement isolé, avec l'anneau 121.

Par conséquent une couche isolante 127a est présente entre

l'anneau 121 d'une part et le brin aller et le brin de re-

tour la et lb de la boucle 12 d'autre part (voir les fi-

gures 12 et 13).

L'anneau 121 est entouré avantageusement sur

sa surface enveloppe, complètement par un blindage exté-

rieur annulaire et plus large 128, approximativement pa-

rallèle à cette surface. Entre l'anneau 121 et le blindage

extérieur 128 se trouve disposée par exemple une couche iso-

lante 127b. Le blindage extérieur 128 possède une largeur Z, qui est supérieure à la largeur L de l'anneau 121 afin

que ses surfaces frontales soient encore protégées par-

tiellement. La largeur Z est égale par exemple à 30 mm. Le blindage extérieur 128 est constitué avantageusement par

de l'acier embouti ou bien par un alliage de fer-nickel.

La couche isolante 127b présente entre l'anneau 121 et le blindage extérieur 128 sert ici également à accroître la distance spatiale entre ces deux éléments, ce qui améliore l'action de protection fournie par le blindage extérieur

128. Cette distance est égale par exemple à 0,05 mm. Le rô-

le du blindage extérieur 123 est de décharger l'anneau 121,

qui est hautement perméable, mais peut être aisément satu-

ré et est assurément actif en tant que blindage, dans le

cas de champs magnétiques étrangers extérieurs intenses %.

a

L'anneau 121 et le blindage extérieur 128 agissent par con-

séquent à la manière d'un blindage double.Sans blindage ex-

térieur 128, le blindage formé par l'anneau 121 reste non

saturé jusqu'à une valeur du champ magnétique étranger ex-

térieur H d'environ 50 A/cm. Au contraire, dans le cas de a

la présence du blindage double, le blindage formé par l'an-

neau 121 reste non saturé jusqu'à une valeur du champ ma-

gnétique étranger extérieur H égale à environ 200 A/cm.

a

Dans le cas de l'utilisation d'un alliage de fer-

nickel pour le noyau 2 ou 121; 10, la chute de tension ma-

gnétique dans le matériau ferromagnétique est négligeable par rapport à la chute de tension dans l'entrefer 11 ou dans les entrefers 11, 124 et 125. Par conséquent une non

linéarité, un défaut de phase et le coefficient de tempé-

rature du matériau hautement perméable n'ont qu'une faible influence sur le transducteur de mesure. La disposition de la branche médiane 10 et de l'élément à effet Hall 3 sur

un support et/ou dans un boîtier 126 permet un montage pré-

cis, simple et fiable du transducteur de mesure. L'utili-

sation de trois entrefers 11, 124 et 125 permet de concen-

trer tous les problèmes de tolérance de la longueur des deux entrefers extérieurs 124 et 125, à l'endroit o elles sont les moins nuisibles, étant donné qu'en cet endroit les

lignes de flux magnétique ne sont plus parallèles et ras-

semblées de façon dense, mais s'écartent déjà partielle-

ment et se situent dans l'espace jouxtant le noyau ferro-

magnétique 2 ou 121; 10. Ces problèmes de tolérance sont d'autant plus faibles que l'écartement des lignes de flux

magnétique est plus important, c'est-à-dire que les entre-

fers extérieurs 124 et 125 sont plus longs.

Les seconde et troisième variantes se différen-

cient de la première variante, uniquement par la configu-

ration du conducteur électrique 1.

Dans le dispositif représenté sur la figure 14, le conducteur électrique 1 forme au moins deux boucles en

forme de U 12a et 12b, qui sont disposées latéralement cô-

te-à-côte en parallèle et sont raccordées électriquement en série. Les deux conducteurs 129 et 130 ou 131 et 132 de

chaque boucle 12a ou 12b sont disposés parallèlement en re-

couvrement coïncidant. Les deux brins aller 129 et 131 d'une part et les deux brins de retour 130 et 132 d'autre

part des deux boucles 12a et 12b sont disposés respective-

ment côte-à-côte dans un même pian. Le boîtier 126 et par

conséquent également la branche médiane 10 comportant l'élé-

ment à effet Hall 3 sont disposés entre les deux brins al-

ler 129 et 131 d'une part et entre les deux brins de re-

tour 130 et 132 d'autre part, auquel cas ces brins aller et ces brins de retour s'étendent à proximité du boîtier 126. L'anneau 121 et, dans le cas o il est présent, le blindage extérieur 128 entourent latéralement, en en étant électriquement isolés, les deux boucles en forme de U 12a et 12b. L'agencement permet d'exciter le noyau 2 ou 121; avec la moitié du courant, par exemple avec 50 A, sans

modifier la configuration du noyau 2 ou 121; 10 et du boî-

tier 126. Cette demi-valeur du courant produit, dans les

deux boucles 12a et 12b, un champ magnétique H de même va-

leur que celui que produit le courant i avec une seule bou-

cle 12.

Naturellement les boucles en forme de U 12a et 12b peuvent être également disposées en étant insérées l'une dans l'autre en recouvrement. Dans ce cas les deux

brins aller 129 et 131 d'une part et les deux brins de re-

tour 130 et 132 d'autre part sont disposés en étant super-

posés et en recouvrement, au lieu d'être disposés côte-à-

côte. Les brins aller et les brins de retour 129 à 132 peu-

vent avoir une largeur approximativement double et une

épaisseur ueux fois moindre.

Dans le cas de la troisième variante représentée sur la figure 15, le conducteur électrique 1 est constitué par deux brins 133 et 134 qui sont parallèles au moins à l'intérieur de l'anneau 121 et qui sont disposés au moins de telle sorte qu'ils traversent l'anneau 121 tout d'abord dans une direction, se croisent ensuite en étant isolés électriquement pour traverser à nouveau ensuite l'anneau 121 dans la direction inverse. Le boîtier 126 et par con-

séquent également la branche médiane 10 sont disposés res-

pectivement pour les deux directions entre les deux brins

conducteurs 133 et 134. Les deux brins 133 et 134 sont dis-

posés de façon à être superposés en recouvrement coinci-

dant, parallèlement l'un à l'autre. Un blindage extérieur

128 entoure également ici avantageusement l'anneau 121 la-

téralement. Cet agencement est utilisé par exemple dans des compteurs d'électricité utilisés aux USA et permet, sans modifier la configuration du boîtier 126 et du noyau ferromagnétique 2 ou 121; 10, d'exciter le noyau 2 avec

deux courants monophasés indépendants i1 et i2 de par exem-

ple chacun 200 A, auquel cas l'un des deux courants i1 ou i2 peut être nul dans un cas extrême. Une telle structure

d'ensemble des brins conducteurs 133 et 134 permet de don-

ner des valeurs exactement identiques aux constantes de

transmission des deux courants i1 et i2.

Le dispositif représenté sur la figure 1 pour

réaliser la mesure d'une puissance est utilisé avantageu-

sement pour constituer un compteur d'électricité. Une tel-

le structure d'un compteur d'électricité est représentée sur la figure 16 et contient, en plus des composants déjà

mentionnés au début de la description de la figure 1, un

autre diviseur de fréquence 140 présent de façon faculta-

tive, un circuit d'interface 141, le moteur pas-à-pas 142,

un dispositif d'affichage 143 et une interface optique sym-

bolisée par une diode à luminescence D1. Pour des questions

de simplicité du dessin, on a réuni, sur la figure 16, l'ap-

pareil de commande 8 et le convertisseur tension/fréquence 7 sous la forme d'une unité de préparation 7; 8 qui est alimentée d'une part par la tension de sortie de Hall + uH

et d'autre part par la tension d'alimentation du réseau UN.

En outre l'unité de préparation 7; 8 possède une sortie

pour le signal de commutation A ou B préparé en cas de be-

soin, ainsi que les trois sorties 7a, 7b et 7c du conver-

tisseur tension/fréquence 7. La sortie, sur laquelle le si-

gnal de commutation A ou B est présent, est reliée à l'en-

trée de commande de l'inverseur de polarité 4. La sortie

des signaux 7a de l'unité de préparation 7; 8, sur laquel-

le est présent le signal M correspondant à une puissance positive, est reliée à une entrée de cadence du diviseur de fréquence 140 et une entrée de remise à l'état initial du circuit d'interface 141. La sortie de cadence 7c de

l'unité de préparation 7; 8, sur laquelle le signal de ca-

dence E est présent, est raccordée à une entrée de cadence du circuit d'interface 141, dont l'entrée des signaux est

reliée à la sortie du diviseur de fréquence 140. Une sor-

tie bipolaire du circuit d'interface 141 est reliée aux bornes électriques du moteur pas-a-pas 142, qui entraîne mécaniquement le dispositif d'affichage 143. Une sortie

supplémentaire du circuit d'interface 141 est reliée de fa-

çon unipolaire à la cathode de la diode à luminescence D1, dont l'anode est placée à la tension continue positive

d'alimentation VDD. Dans le cas o le compteur d'électri-

cité mesure uniquement une énergie positive, la sortie des signaux 7b de l'unité de préparation 7; 8 ne doit pas être

raccordée. Le diviseur de fréquence 40 est par exemple pro-

grammable. La fréquence du signal M sur la sortie de si-

gnaux 7a, qui est constituée par des impulsions rectangu-

laires, est proportionnelle à la puissance. Cette fréquen-

ce est divisée par le nombre h dans le diviseur de fré-

quence 140 et les impulsions rectangulaires ainsi obtenues sont préparées aussi bien du point de vue du temps que de la tension, dans le circuit d'interface aval 141 de telle

sorte qu'elles peuvent commander le moteur pas-à-pas 142.

Lors de la réception de chaque impulsion, le moteur pas-

à-pas 142 avance d'un pas. Au bout d'un nombre prédétermi-

né de pas, par exemple trois cents pas, la valeur affichée

par le dispositif d'affichage 143 est incrémentée de un.

A la place d'un dispositif d'affichage électromécanique 143, on peut également utiliser un dispositif d'affichage

entièrement électronique à diodes à luminescence ou à cris-

* tal liquide. Dans ce cas le moteur pas-à-pas 42 et son cir-

cuit d'interface 141 peuvent être supprimés et on peut uti-

liser, au lieu de ces éléments, un diviseur de fréquence

supplémentaire possédant une mémoire rémanente. La puis-

sance est intégrée au moyen du comptage des impulsions, c'est-à-dire que l'énergie est déterminée. Pour sa part la diode à luminescence D1 clignote par exemple au rythme des impulsions du signal M et peut être utilisée pour mesurer

optiquement la fréquence des impulsions.

Les dispositifs représentés sur les figures 1 et 16 présentent les avantages suivants: - Grâce à l'utilisation du noyau ferromagnétique 2 ou 121;

, approximativement fermé, le signal utile est ampli-

fié d'un facteur u, sans que simultanément des tensions

de zéro ou d'autres signaux parasites soient amplifiés.

Le facteur u caractérise la perméabilité du matériau fer-

romagnétique. - L'utilisation de deux sources de signaux 19 et 20 et du dispositif de commutation 4; 18 ou 4; 15; 18 permet l'inversion périodique de polarité du signal utile, sans

que simultanément des tensions de zéro ou d'autres si-

gnaux parasites du système électronique de traitement su-

bissent également une inversion de polarité. Ceci permet d'éliminer ou au moins de réduire fortement l'influence

des tensions de zéro et des signaux parasites.

Ces deux avantages conduisent à ce que le rap-

port signal/bruit dans les deux dispositifs soit nettement meilleur. Grâce à l'utilisation de l'élément à effet Hall représenté sur les figures 5 et 6 et qui possède d'une

part une très grande sensibilité et d'autre part des bor-

nes propres de compensation des signaux parasites, réali-

sées sous la forme de bornes de grille OL et OR, le rap-

port signal/bruit est encore fortement amélioré de façon supplémentaire. L'utilisation de l'amplificateur de régulation

de qualité évite l'utilisation d'un amplificateur diffé-

rentiel onéreux et complexe à la'sortie de l'élément à ef-

fet Hall 3.

La structure, utilisée sur les figures 12 à 15, d'un transducteur de mesure notamment l'utilisation de

trois entrefers et la position particulière des deux en-

trefers extérieurs entraînent comme avantage le fait que

le montage de ce transducteur de mesure est particulière-

ment précis, simple et fiable, sans réduction de la linéa-

rité et du déphasage et moyennant une amélioration des to-

lérances au niveau des entrefers.

Claims (42)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour mesurer une puissance élec-

trique, notamment pour un compteur d'électricité, comportant un conducteur (1) parcouru par un courant électrique (i), un convertisseur tension/courant (6) servant à convertir une tension électrique (uN) en un courant d'alimentation

proportionnel (iN) pour un élément à effet Hall (3), l'élé-

ment à effet Hall (3) servant à produire une tension de sor-

tie de Hall (+uH) servant de signal utile et qui est pro-

portionnelle au produit (+i.uN) du courant (i) par la ten-

sion (+uN-, et un convertisseur tension/fréquence (7) ser-

vant à convertir la tension de sortie de Hall (+uH)en une fréquence proportionnelle d'impulsions, caractérisé en ce

qu'il est prévu un noyau ferromagnétique (2, 121; 10), ap-

proximativement fermé et muni au moins d'un entrefer (1)

et qui est excité par le courant (i), que l'élément à ef-

fet Hall (3) est disposé dans l'entrefer (11) du noyau fer-

romagnétique (2, 121; 10), que le convertisseur tension/ fréquence (7) contient un intégrateur (14; C) contenant un condensateur (C), et au moins deux sources de signaux (19, 20), et qu'il est prévu un dispositif de commutation

à inversion (4; 18 ou 4; 15; 18) pour inverser périodi-

quement la polarité du signal utile et commuter les sources de signaux (19; 20) en vue de réaliser la compensation de

tensions de zéro produites de façon interne dans le dis-

positif.

2. Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'élément à effet Hall (3) est constitué par

un matériau semiconducteur (46) possédant un type de con-

ductivité prédéterminé (N) et à la surface duquel se trou-

vent disposées côte-à-côte, selon une disposition approxi-

mativement rectiligne et dans la succession indiquée, au moins une première électrode extérieure d'alimentation en courant (41), une première électrode de détection (42),une

électrode centrale d'alimentation en courant (43), une se-

conde électrode de détection (44) et une seconde électrode

extérieure d'alimentation en courant (45), auquel cas aus-

si bien les deux électrodes de détection (42, 44) que les deux électrodes extérieures d'alimentation en courant (41, 45) sont disposées respectivement approximativement de fa-

çon symétrique par rapport à l'électrode centrale d'alimen-

tation en courant (43), et qu'au moins les contacts de rac-

cordement des électrodes d'alimentation en courant (41, 43, ) possèdent une zone diffusée respective de contact (51, 53, 55), qui possède un fort dopage en atomes étrangers et qui est constituée en un matériau qui possède le même type

de conductivité (N) que le matériau semiconducteur (46).

3. Dispositif selon la revendication 2, carac-

térisé en ce qu'entre la zone active (67) de l'élément à effet Hall (3) et la surface de l'élément à effet Hall (3)

se trouve disposée une couche d'arrêt (68; 67) qui recou-

vre, vers le haut, au moins la zone active (67) de l'élé-

ment à effet Hall (3).

4. Dispositif selon la revendication 3, carac-

térisé en ce que la couche d'arrêt (68; 67) est formée par la couche limite entre la zone active (67cbl'élémentàeffet Hall (3) et une couche superficielle (68) disposée sur la

surface de l'élément à effet Hall (3) et qui est consti-

tuée en un matériau qui possède le type de conductivité (P)

opposé à celui du matériau semiconducteur (46) et qui re-

couvre vers le haut au moins la zone active (67), cette cou-

che superficielle étant traversée complètement par les zo-

nes diffusées existantes de contact (51 à 55) des électro-

des d'alimentation en courant et des électrodes de détec-

tion (41 a 45), et que la couche superficielle (68) possé-

de une liaison de raccordement (R).

5. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 2 à 4, caractérisé en ce que les zones diffusées

de contact (51, 55) des deux électrodes extérieures d'ali-

mentation en courant (41, 45) possèdent une forme annulai-

re et entourent des régions diffusées de contact respecti-

ves (51a, 55a) d'une borne de grille(OL, OR) à une certai-

ne distance latérale, auquel cas les régions diffusées de

contact (51a, 55a) des bornes degr]]]t- (OL, OP) sont for-

tement dopées par des atomes étrangers et possèdent un ty-

pe de conductivité (P) opposé à celui du matériau semicon-

ducteur (46).

6. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu une cou-

che isolante profonde, en forme d'anneau allongé (69), in-

troduite par diffusion dans la surface du matériau semi-

conducteur (46) et qui entoure latéralement, tout en en étant séparée, au moins les régions diffusées de contact (52 à 54) des trois électrodes médianes d'alimentation en

courant ou de détection (42 à 44) et dont le centre est for-

mé approximativement par la région diffusée de contact (53) de l'électrode centrale d'alimentation en courant (43),

tandis que son axe longitudinal est approximativement pa-

rallèle aux droites reliant les électrodes d'alimentation au courant des électrodes de détection (41 à 45) et que sa

profondeur est supérieure à la profondeur des régions dif-

fusées de contact (51 à 55) des électrodes d'alimentation en courant et des électrodes de détection (41 à 45), et que la couche isolante (69) possède le type de conductivité (P)

opposé à celui du matériau semiconducteur (46), cette cou-

che isolante établissant un contact spatial avec la couche

superficielle (68), dans le cas o cette dernière est pré-

sente.

7. Dispositif selon la revendication 6, carac-

térisé en ce qu'à la surface du matériau semiconducteur (46)

se trouve présente une couche diffusée (70) fortement do-

pée par des atomes étrangers et qui entoure latéralement

avec une forme annulaire et en étant séparée d'elle la cou-

che isolante (69), la couche diffusée (70) possédant le mê-

me type de conductivité (N) que le matériau semiconducteur (46).

8. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de com-

mutation à inversion (4; 8) est formé par un inverseur de pola-

rité (4) et par un dispositif de commutation (18), que l'in-

verseur de polarité (4) est disposé dans les lignes d'ame-

née du courant d'alimentation de l'élément à effet Hall (3) et que le dispositif de commutation (18) est constitué par deux commutateurs (31, 32) qui possèdent une borne commune qui est reliée à une borne, non raccordée à la masse, du condensateur (C), tandis que l'autre bornedes commutateurs (31, 32) est reliée respectivement à une borne de l'une des deux sources de signaux (19, 20), qui sont des sources de courant constant et délivrent des courants de référence

(<iR) de même valeur mais possédant des polarités diffé-

rentes.

9. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de com-

mutation à inversion (4; 15; 18) est formé par deux inverseurs de polarité (14, 15), commandés par un signal périodique de commutation identique (A ou B), et par un commutateur unipolaire (33), un premier inverseur de polarité (4) étant disposé dans les lignes d'amenée du courant d'alimentation

de l'élément à effet Hall (3) et un second inverseur de po-

larité (15) étant disposé en aval d'un second convertis-

seur tension/courant (14) présent dans le convertisseur tension/fréquence (16), que le second convertisseur tension/ courant (14) forme l'intégrateur (14; C), en association

avec le condensateur (C) branché en aval du second inver-

seur de polarité (15), qu'une première (19) desdeux sour-

ces de signaux (19, 20) est disposée et raccordée dans le cas du second convertisseur tension/courant (14) de telle sorte que le courant d'entrée (+iH + IR/2) du second inverseur de polarité (15) est proportionnel à un signal somme (<UH+ UR/2,+UH+UR/2-Uo,+iH+IR/2), qui est égal à la somme d'un

signal de référence (UR/2, UR/2-U0,I R/2) produit par la pre-

mière source de signaux (19) et d'un signal (+ uH, +i H) pro-

portionnel au signal de sortie (+uH) de l'élément à effet Hall (3), qu'une borne de la seconde source de signaux (20), qui est une source de courant constant, est raccordée, en fonction de sa position, à une borne ou à l'autre borne du condensateur (C) et qu'un compteur progressif/régressif (17;

) est branché à la sortie du convertisseur tension/fré-

quence (7), en vue de réaliser la soustraction d'une fré-

quence de référence (fR/2).

10. Dispositif selon la revendication 9, carac-

térisé en ce que le signal de référence (UR/2, UR/2-U0,UR/2),

produit par la première source de signaux (19), et la ten-

sion de référence (fR/2) correspond au moins approximati-

vement à la moitié de la valeur du courant de référence (UR)

délivré par la seconde source de signaux (20).

11. Dispositif selon l'une des revendications

9 ou 10, caractérisé en ce que la première source de si-

gnaux (19) est une source de courant constant et est rac-

cordée à la sortie du second convertisseur tension/courant (14).

12. Dispositif selon l'une des revendications

9 ou 10, caractérisé en ce que la première source de si-

gnaux (19) est une source de courant constant et est rac-

cordée par l'intermédiaire d'un circuit additionneur (13)

à l'entrée du second convertisseur tension/courant (14).

13. Dispositif selon l'une des revendications

9 ou 10, caractérisé en ce que la première source de si-

gnaux (19) est un régulateur (27; 28; 29; 30), qui est constituée par une porte OU-Exclusif (27), par un second

compteur progressif/régressif (28), par une mémoire inter-

médiaire (29) et par un convertisseur numérique/analogique

(30), et est raccordée par l'intermédiaire d'un circuit ad-

ditionneur (13) à l'entrée du second convertisseur tension/

courant (14).

14. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 9 à 13, caractérisé en ce que le convertisseur tension/fréquence (7) contient un diviseur de fréquence de sortie (17) qui contient au moins une porte OU-Exclusif (83), un compteur progressif/régressif (85), deux bascules

bistables (86, 87) et deux portes ET (84, 89).

15. Dispositif selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que le diviseur de fréquence de sortie (17)

contient un circuit (88; 90a; 95) empêchant le fonction-

nement à vide.

16. Dispostif selon la revendication 15, carac-

térisé en ce que le circuit (88; 90a; 95) empêchant le fonctionnement à vide est constitué par un multivibrateur monostable (95), par une bascule bistable (88) et par une

porte ET (90a).

17. Dispositif selon la revendication 16, carac-

térisé en ce que le multivibrateur monostable (95) est cons-

titué par une porte ET (93) et par un compteur (94).

18. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 9 à 17, caractérisé en ce que le convertisseur tension/courant (14) contient trois sources de courant (109,

, 111).

19. Dispostiif selon l'une quelconque des reven-

dications 8 à 18, caractérisé en ce que chaque source de courant présente (19, 20,109,110,111) est constituée par un amplificateur opérationnel (102, 103, 104, 114, 117), par un transistor à effet de champ (105, 107, 115, 118) et au

moins par une résistance (106, 108, 113, 116, 119).

20. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 8 à 19, caractérisé en ce qu'un amplificateur for-

mant filtre passe-haut (9) est disposé entre l'élément à

effet Hall (3) et le convertisseur tension/fréquence (4).

21. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 8 à 20, caractérisé en ce qu'en aval de l'inté-

grateur (14; C) se trouve branché un appareil de contrôle et de commande (16) qui contient au moins un comparateur

(71) servant à contrôler la tension (uc) aux bornes du con-

densateur (C) et une bascule bistable (64) servant à com-

mander le dispositif de commutation (18) ou le commutateur-

inverseur (33).

22. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 21, caractérisé en ce qu'il est prévu un am-

plificateur de régulation (5) servant à compenser le poten-

tiel de référence de la tension de sortie (+UH) de l'élé-

ment à effet Hall (3), auquel cas une borne de sortie (26) de l'élément à effet Hall (3), qui fournit le potentiel de

référence, est raccordée à une entrée inverseuse de l'am-

plificateur de régulation (5), dont l'entrée non inverseu-

se est raccordée à la masse et dont la sortie est reliée à une première borne d'entrée (23) de l'élément à effet Hall (3), lorsque l'inverseur de polarité (4) est dans une position, tandis qu'elle est reliée à une seconde borne

d'entrée (24) dans l'élément à effet Hall, lorsque l'inver-

seur de polarité (4) se trouve dans son autre position.

23. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 22, caractérisé en ce que le noyau ferroma-

gnétique (2, 121; 10) comporte trois branches, que sa bran-

che médiane (10) est entourée par au moins un conducteur électrique (1) et comporte au moins trois entrefers (11, 124, 125), parmi lesquels l'entrefer médian (11) contient l'élément à effet Hall (3) et les deux entrefers extérieurs (124, 125) sont disposés chacun au niveau de l'une des deux

extrémités de la branche médiane (10), que la branche mé-

diane (10) et l'élément à effet Hall (3) forment ensemble

un module unitaire et que chacun des deux entrefers exté-

rieurs (124, 125) est dimensionné de manière à être plus

long que l'entrefer médian (11), suivant la direction lon-

gitudinale de la branche médiane (10).

24. Dispositif selon la revendication 23, carac-

térisé en ce que la branche médiane (10) est constituée par deux bandes de tôle plates (10a, 0lb) qui sont disposées, ainsi que l'élément à effet Hall (3), dans un boîtier (126) constitué en un matériau non ferromagnétique, et que les deux entrefers extérieurs (124, 125) sont remplis par une paroi respective du boitier (126).

25. Dispositif selon l'une des revendications

23 ou 24, caractérisé en ce que la culasse et les deux bran-

ches extérieures du noyau ferromagnétique (2, 121; 10) sont formées par un anneau (121) qui est constitué par au

moins une tôle repliée en anneau.

26. Dispositif selon la revendication 25, carac-

térisé en ce que la largeur (L) de l'anneau (121) est su-

périeure à son diamètre intérieur maximum.

27. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 23 à 26, caractérisé en ce que la longueur de

l'entrefer médian (11), mesurée suivant la direction lon-

gitudinale de la branche médiane (10), est approximative-

ment identique à la largeur de l'élément à effet Hall (3),

mesurée suivant la même direction.

28. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 25 à 27, caractérisé en ce que le conducteur élec-

trique ( 1) possède une section transversale rectangulai-

re et que l'anneau (121) possède une forme rectangulaire.

29. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 23 à 28, caractérisé en ce que la branche média-

ne (10) est disposée entre respectivement unbrin aller et undrinderetour (la, lb) du conducteur électrique (1), qui

sont à proximité l'un de l'autre et parallèles entre eux.

30. Dispositif selon la revendication 29, carac-

térisé en ce que le conducteur électrique (1) forme une bou-

cle en U (12) et que le brin aller et le brin de retour

constitunt le brin aller et lebrind retour (la, lb), pa-

rallèles entre eux, du conducteur électrique (1).

31. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 23 à 29, caractérisé en ce que le conducteur élec-

trique (1) forme au moins deux boucles en U (12a, 12b), qui

sont disposées côte-à-côte en étant parallèles et sont bran-

chées électriquement en série, les deux brins (129, 130 ou

131, 132) de chaque boucle (12a ou 12b) étant disposés pa-

rallèlement l'un à l'autre en recouvrement coïncidant et que les deux brins aller (129, 131) d'une part et les deux brins retour 130, 132) d'autre part des deux boucles (12a,

12b) sont disposées côte-à-côte respectivement dans un mê-

me plan, et que la branche médiane (10) comportant l'élé-

ment à effet Hall (3) est disposée entre les deux brinsal-

ler (29, 131) d'une part et les deuxbrins de retour (130,

132) d'autre part.

32. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 23 à 29, caractérisé en ce que le conducteur élec-

trique (1) est formé par au moins deux boucles en forme de U (12a, 12b), qui sont disposées en recouvrement en étant

insérées l'une dans l'autre et sont branchées électrique-

ment en série, lesbrins (129, 130, 131, 132) de toutes les

boucles (12a, 12b) étant associés en étant disposés en pa-

rallèle et en recouvrement coïncidant, et que la branche

médiane (10) comportant l'élément à effet Hall (3) est dis-

posée entre les deux brins aller (129, 131) d'une part et

les deux brinsde retour (130, 132) d'autre part.

33. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 25 à 29, caractérisé en ce que le conducteur élec-

trique (1) est constitué, au moins à l'intérieur de l'an-

neau (121), par deux brins parallèles (133, 134) qui sont disposés au moins de telle sorte qu'ils traversent l'anneau (121) tout d'abord suivant une direction, se croisent en

étant isolés électriquement pour ensuite traverser à nou-

veau l'anneau (121) dans la direction opposée, auquel cas la branche médiane (10) est disposée respectivement pour

les deux directions entre les deux brins (133, 134).

34. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 24 à 33, caractérisé en ce que la branche média-

ne (10) et l'élément à effet Hall (3) sont disposés sur un

support en matériau isolant.

35. Dispositif selon la revendication 34, carac-

térisé en ce que le support e- un fond (126a) du boîtier

(126).

36. Dispositif selon la revendication 35, carac-

térisé en ce que le boîtier (126) est constitué en cérami-

que.

39. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 34 à 36, caractérisé en ce que des composants

* électroniques sont encore disposés en supplément sur le sup-

port.

38. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 23 à 37, caractérisé en ce que le noyau ferro-

magnétique (2, 121; 10) est constitué par un alliage de

fer et de nickel.

39. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 25 à 28, caractérisé en ce que l'anneau (121) est

entouré, au niveau de sa surface.enveloppe, par un blinda-

ge extérieur (128) annulaire, plus large et approximative-

ment parallèle.

40. Dispositif selon la revendication 39, carac-

térisé en ce que le blindage extérieur (128) est constitué

par de l'acier embouti.

41. Dispositif selon la revendication 39, carac-

térisé en ce que le blindage extérieur (128) est constitué

en un alliage de fer et de nickel.

42. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 39 à 41, caractérisé en ce qu'il existe un cer-

tain écartement spatial entre l'anneau (121) et le blinda-

ge extérieur (128).