FR2706038A1 - Device for measuring a force - Google Patents

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Abstract

The accelerometer is of the charge-compensated capacitive type. It is characterised in that it comprises two additional capacitive circuits (12a, 12b) intended to compensate for the effect of the stray capacitances of the accelerometric sensor (2). The two capacitive circuits are each connected by a first side to a mobile electrode (9) of the sensor (2) and, by a second side, to switchable supply means, so that the two capacitive circuits are charged and discharged in phase opposition with the capacitive sensor. <IMAGE>

Description

DISPOSITIF DE MESURE D'UNE FORCE DEVICE FOR MEASURING FORCE
La présente invention concerne un dispositif de mesure d'une force telle que par exemple une force d'inertie correspondant à une accélération du dispositif. The present invention relates to a device for measuring a force such as for example an inertial force corresponding to an acceleration of the device.

Plus précisément, l'invention concerne un tel dispositif de mesure dans lequel la force mesurée agit sur une lame suspendue élastiquement et formant l'une des armatures de deux condensateurs. More specifically, the invention relates to such a measuring device in which the measured force acts on a sprung blade and forming one of the plates of the two capacitors.

On connaît de nombreux dispositifs de mesure correspondant à la définition ci-dessus. many measurement devices are known corresponding to the above definition. Parmi ces dispositifs, l'invention concerne plus particulièrement les dispositifs du type dit "à compensation de charge". Among these devices, the invention relates more particularly to the devices of the type called "dependent compensation."

Un tel dispositif de mesure est décrit dans un article paru dans la revue "Sensors and Actuators" A21-A23 (1990), pages 278 à 281 et dont les deux auteurs sont H. Such a measuring device is described in an article in the journal "Sensors and Actuators" A21-A23 (1990), pages 278 to 281 and the two authors are H.

Leuthold et l'auteur de la présente invention. Leuthold and the author of the present invention.

Le dispositif décrit dans ce document antérieur comprend un capteur capacitif dans lequel une lame suspendue élastiquement forme l'armature mobile de deux condensateurs. The device described in this prior document comprises a capacitive sensor wherein a resiliently suspended blade forms the movable armature of two capacitors. Ladite lame étant prévue pour se déplacer lorsqu'elle est soumise à une force dont on désire connaître l'intensité, de manière à faire varier les capacités des deux condensateurs. Said blade being arranged to move when subjected to a force which is desired to know the intensity, so as to vary the capacitances of the two capacitors. Le dispositif de mesure comprend encore des moyens électroniques pour fournir en sortie une tension qui est fonction des deux capacités et qui est donc représentative de la position de ladite lame mobile. The measuring device further comprises electronic means for outputting a voltage which is a function of the two capacitances and which is therefore representative of the position of said movable blade. C'est en raison du mode de fonctionnement particulier desdits moyens électroniques, que ledit dispositif est dit "à compensation de charge". This is because of the particular mode of operation of said electronic means, the said device is said "to charge compensation". Nous allons maintenant décrire ce mode de fonctionnement. We shall now describe this mode.

La figure 1 représente de façon schématique un exemple de capteur capacitif connu et apte à fonctionner dans le dispositif décrit dans l'article susmentionné. Figure 1 schematically shows an example of capacitive sensor known and operable in the device described in the aforementioned article. Ce capteur comprend une lame mobile 9 prise en sandwich entre deux électrodes fixes 3 et 5, un espace étant ménagé entre chacune des électrodes 3,5 et la lame mobile 9 pour permettre à celle-ci de se déplacer sous l'effet d'une force. This sensor comprises a movable plate 9 sandwiched between two fixed electrodes 3 and 5, a space being provided between each of the electrodes 3,5 and the movable blade 9 to allow it to move under the effect of a strength. La première électrode fixe 3 et la lame mobile 9 forment ensemble un premier condensateur de capacité C(a). The first fixed electrode 3 and the movable blade 9 together form a first capacitor with capacitance C (a).

La lame mobile 9 forme également avec la deuxième électrode fixe 5 un deuxième condensateur de capacité The movable blade 9 also forms with the second fixed electrode 5 a second capacitor capacity
C(b). C (b). En position de repos, c'est à dire en l'absence d'une force, la lame mobile 9 se trouve à une même distance do de chacune des électrodes 3 et 5. En supposant que les deux condensateurs se comportent comme des condensateurs plan, on obtient la relation suivante entre le déplacement Ad de la lame mobile 9 hors de sa position d'équilibre sous l'effet d'une force, et les deux capacités C(a) et C(b). In the rest position, ie in the absence of a force, the movable blade 9 is at a same distance d from each of the electrodes 3 and 5. Assuming that the two capacitors behave like capacitors plan , one obtains the following relationship between the Ad displacement of the movable blade 9 out of its equilibrium position under the effect of a force, and two capacitors C (a) and C (b).

Ad C (a) -C (b) Ad C (a) C (b)
do (a) C (b) do (a) C (b)
Si l'on place les deux électrodes fixes 3 et 5 du capteur capacitif à deux potentiels différents notés respectivement Vo et -Vo, des charges notées Q(a) et Q(b) respectivement vont s'accumuler dans les armatures des deux condensateurs. If we place the two fixed electrodes 3 and 5 of the capacitive sensor to two different potentials rated Vo and -Vo respectively, rated loads Q (a) and Q (b) respectively will accumulate in the plates of the two capacitors. La lame mobile 9 jouant à la fois le rôle d'armature pour le premier et le deuxième condensateur, sa première face portera une charge -Q(a) alors que sa deuxième face portera simultanément une charge Q(b). The movable blade 9 acting both reinforcing the role for the first and the second capacitor, the first side will carry a charge -Q (a) while its second face simultaneously bear a load Q (b). La charge totale portée par la lame mobile 9 sera donc égale à Q(b)-Q(a). The total charge carried by the movable blade 9 is thus equal to Q (b) -Q (a). De plus, la différence entre les charges Q(a) et Q(b) des deux condensateurs dépend du potentiel électrostatique Vm auquel se trouve la lame 9 selon la relation: In addition, the difference between the loads Q (a) and Q (b) of the two capacitors depends on the electrostatic potential Vm which is the blade 9 according to the relationship:
AQ = Q(a) - Q(b) = C(a) (Vo - Vm) - C(b) (Vo + Vm) (pour obtenir cette relation on a fixé le zéro du potentiel à mi-chemin entre les potentiels des deux électrodes fixes). AQ = Q (a) - Q (b) = C (a) (Vo - Vm) - C (b) (Vo + Vm) (for this relationship was set the zero midway potential between the potentials the two fixed electrodes).

La relation ci-dessus nous permet de déterminer que la charge totale Q(b) - Q(a) portée par la lame mobile 9 sera nulle lorsque: The above relationship allows us to determine the total charge Q (b) - Q (a) carried by the moving blade 9 will be zero when:
C (a) C (b) C (a) C (b)
Vm = . Vm =. Vo C (a) +C (b) Vo C (a) + C (b)
Les moyens électroniques décrits dans l'article cité plus haut fonctionnent en ajustant toujours le potentiel The electronic means described in the article cited above work still adjusting potential
Vm de la lame mobile 9 de manière à annuler tout écoulement de charges de ou vers celle-ci, et donc à maintenir nulle sa charge totale. Vm of the movable blade 9 so as to cancel any charge flow to or from it, and therefore to maintain its zero total charge. C'est en vertu de ce mode particulier de fonctionnement que les dispositifs de ce type sont dit "à compensation de charge". It is under this particular mode of operation that such devices are said to "trickle in".

Comme on peut s'en rendre compte d'après les relations données plus haut, la tension Vm que les moyens électroniques d'un dispositif à compensation de charge produisent et fournissent en sortie, présente l'avantage de dépendre de façon linéaire du déplacement Ad de la lame mobile. As can be appreciated from the relationship given above, the voltage Vm that the electronic means of a load compensation device produce and output, has the advantage to depend linearly moving the Ad of the movable blade.

En raison des dérives inévitables dans les moyens électroniques, le procédé selon lequel fonctionne le dispositif doit comprendre, peu de temps avant la mesure proprement dite, une étape pendant laquelle une tension nulle est établie entre la lame mobile 9 et les électrodes fixes 3 et 5 de manière à décharger complètement les deux condensateurs. Because of the inevitable drift in the electronic means, the method of running the device must include, shortly before the actual measurement, a step during which a zero voltage is established between the movable blade 9 and the fixed electrodes 3 and 5 so as to completely discharge the two capacitors.

Les deux électrodes fixes 3 et 5 peuvent ensuite pendant une étape ultérieure du procédé, être mises sous tension. The two fixed electrodes 3 and 5 may then during a subsequent process step, be energized. Si la lame mobile s'est déplacée depuis l'étape de mise sous tension précédente, cette nouvelle mise sous tension produit un écoulement de charges à partir de ou vers la lame mobile et cet écoulement est intégré par les moyens électroniques pour déterminer la correction qu'il faut apporter au potentiel Vm de la lame mobile 9 pour neutraliser l'écoulement de charges et donc maintenir sensiblement nulle la charge de la lame mobile 9. If the movable blade is moved from the step of turning on previous tension, this new tensioning produces a charge flow from or to the movable blade and this flow is integrated by the electronic means to determine the correction that it must provide to the potential Vm of the movable blade 9 to neutralize the charge flow and thus maintain substantially zero load of the movable blade 9.

Pour obtenir une mesure quasi-continue de la position de la lame mobile, les moyens électroniques opèrent de façon cyclique, une première étape de mise à zéro de la tension entre les électrodes précédant chaque fois une deuxième étape de mesure et de compensation de la charge. For a quasi-continuous measurement of the movable blade position, electronic means operates cyclically, a first step of zeroing the voltage between the electrodes before each time a second measuring step and the load compensating . Cette manière de procéder fournit une mesure échantillonnée de l'intensité de la force agissant sur la lame mobile. This approach provides a sampled measurement of the intensity of the force acting on the moving blade.

Un tel dispositif présente des défauts. Such a device has defects. En effet, un tel capteur capacitif comprend toujours, ne serait-ce qu'en raison de la présence de moyens de connexions destinés à relier le capteur aux moyens électroniques, des capacités parasites, qui sont désignées ci-après Cp(a) et Indeed, such a capacitive sensor always comprises, if only that due to the presence of connecting means for connecting the sensor to the electronic means, parasitic capacitances, which are designated hereinafter Cp (a) and
Cp(b) et dont la valeur ne dépend pas sensiblement de la position de la lame mobile 9. La capacité réelle d'un condensateur du capteur capacitif est donc égale à la somme de sa capacité idéale C et de sa capacité parasite PC (b) the value of which does not substantially depends on the position of the movable blade 9. The actual capacity of a capacitor of the capacitive sensor is equal to the sum of its ideal capacitor C and its stray capacitance
Cp, et dans ces conditions, la tension Vm fournie en sortie du dispositif de mesure sera donnée par la relation: Cp, and under these conditions, the voltage Vm output from the measurement device will be given by the relationship:
C (a) CC (b) + Cp C (a) CC (b) + Pc
Vm - (a) (b) (a) - CP(b) Vm - (a) (b) (a) - PC (b)
C (au + C (b) + Cp (a) + CP(b) C (in C + (b) + Pc (a) + PC (b)
Comme on peut s'en rendre compte, le potentiel Vm fourni en sortie du dispositif ne dépend plus de façon linéaire du déplacement Ad de la lame mobile 9 hors de sa position d'équilibre et par conséquent le signal Vm n'est plus non plus directement proportionnel à la force mesurée. As can be appreciated, the potential Vm output from the device does not depend linearly Ad displacement of the movable blade 9 out of its equilibrium position and hence the signal Vm is also no longer directly proportional to the measured force. Ce comportement non linéaire du dispositif complique considérablement l'interprétation des mesures. This non-linear behavior of the device greatly complicates the interpretation of measurements.

Si le capteur capacitif est de construction sensiblement symétrique, les deux capacités parasites If the capacitive sensor is of substantially symmetrical construction, the two parasitic capacitances
Cp(a) et Cp(b) seront sensiblement égales et la tension Vm sera donnée par: Cp (a) and Pc (b) will be substantially equal and the voltage Vm is given by:
CC DC
Vm = vm =
C (a) + C (b) + 2 Cp C (a) C + (b) + 2 Cp
Cette dernière expression montre que les capacités parasites ont pour effet de faire baisser le gain du dispositif de mesure. This last expression shows that the parasitic capacitances have the effect of lowering the gain of the measuring device. Cette dernière caractéristique constitue un deuxième inconvénient qui peut être gênant même dans des applications qui ne nécessitent pas une réponse linéaire du dispositif. This last feature is a second problem which can be annoying even in applications that do not require a linear response of the device.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. The present invention aims to overcome the disadvantages of the prior art. A cet effet, elle fournit un dispositif de mesure d'une force, notamment d'une force d'inertie correspondant à une accélération, comprenant, For this purpose, it provides a device for measuring a force, especially an inertial force corresponding to an acceleration, comprising,
- un capteur capacitif comportant deux condensateurs, une première armature de chacun desdits condensateurs étant reliée électriquement aux mêmes premier moyens de connexion, et des deuxièmes armatures desdits condensateurs étant reliées respectivement à des deuxièmes et à des troisièmes moyens de connexion, ladite première armature d'au moins un desdits condensateurs étant en outre formée par une lame mobile suspendue élastiquement et susceptible d'être soumise à ladite force de manière à faire varier la capacité d'au moins un desdits condensateurs, ledit dispositif de mesure comprenant encore, - a capacitive sensor having two capacitors, a first plate of each of said capacitors being electrically connected to the same first connection means, and second plates of said capacitors being connected respectively to second and third connection means, said first armature of at least one of said capacitors furthermore being formed by a movable blade suspended elastically and capable of being subjected to said force to vary the capacity of at least one of said capacitors, said measuring device further comprising,
- des premiers moyens d'alimentation en tension pour dans une première étape amener lesdites deuxièmes armatures au potentiel desdites premières armatures de manière à décharger lesdits condensateurs, et pour dans une deuxième étape porter chacune desdites deuxièmes armatures à un potentiel différent pour permettre la mesure, ledit dispositif de mesure comprenant encore, - a first voltage supply means for in a first step to bring said second plates to the potential of said first plates so as to discharge said capacitor, and in a second step each of said second plates wear at a different potential to allow the measurement, said measuring device further comprising,
- des moyens de mesure et de compensation de charge pour fournir une tension qui est employée d'une part comme signal de sortie représentatif de ladite force, et qui d'autre part est utilisée pour maintenir lesdites premières armatures à un potentiel tel que le courant circulant par lesdits premiers moyens de connexion durant ladite deuxième étape soit sensiblement nul, - measuring means and charge compensation for providing a voltage which is used firstly as an output signal representative of said force and which on the other hand is used to hold said first armatures at a potential such that the current flowing through said first connecting means during said second stage is substantially zero,
ledit dispositif de mesure étant caractérisé en ce qu'il comporte encore said measuring device being characterized in that it comprises further
- une paire de circuits capacitifs connectés chacun par un premier côté auxdites premières armatures est par un deuxième côté à des deuxièmes moyens d'alimentation en tension pour pendant ladite première étape porter ledit deuxième côté de chaque circuit capacitif à un potentiel différent pour charger ledit circuit capacitif, et pour pendant ladite deuxième étape amener lesdits deuxièmes côtés au potentiel desdites premières armatures pour décharger lesdits circuits capacitifs. - a pair of capacitive circuits each connected by a first side of said first plates is by a second side to second voltage supply means for during said first stage carrying said second side of each capacitive circuit to a different potential for charging said circuit capacitive, and during said second step bringing said second sides to the potential of said first armatures for discharging said capacitive circuits.

Grâce à ces caractéristiques, l'enchaînement des étapes de charge et de décharge desdits circuits capacitifs se déroule sensiblement à contre-phase, c'està-dire en opposition de phase, avec l'enchaînement des étapes de charge et de décharge desdites armatures du capteur Ainsi, on peut dire que la paire de condensateurs formant le capteur et la paire de circuits capacitifs sont chargés en alternance, de sorte que si les capacités des deux circuits capacitifs sont choisies respectivement égales aux deux capacités parasites du capteur, la quantité de charges libérées au passage de la première étape à la deuxième par la décharge des circuits capacitifs sera égale à la quantité de charges absorbées durant cette même transition pour charger les capacités parasites. Thanks to these characteristics, the sequence of steps of charging and discharging of said capacitive circuits is substantially held against the phase, that is to say in phase opposition, with the sequence of steps of charging and discharging of said armatures of sensor Thus, we can say that the pair of capacitors forming the sensor and the pair of capacitive circuits are loaded alternately, so that if the capacities of two capacitive circuits are respectively chosen equal to two parasitic capacitances of the sensor, the quantity of charges released to the passage of the first stage to the second by the discharge of the capacitive circuits will be equal to the amount of charge absorbed during this transition to charge the parasitic capacitances. La présence des deux circuits capacitifs permet donc de compenser l'effet des capacités parasites et notamment de supprimer la non-linéarité du dispositif de mesure. The presence of the two capacitive circuits allows to offset the effect of the parasitic capacitances and in particular to remove the non-linearity of the measuring device.

De façon avantageuse le dispositif de mesure selon l'invention est en outre prévu pour permettre de sélectionner la valeur de la capacité desdits circuits capacitifs. Advantageously the measuring device according to the invention is further provided to allow to select the value of the capacitance of said capacitive circuits.

Comme nous l'avons déjà dit plus haut, un des effets des capacités parasites et de faire diminuer le gain du dispositif de mesure. As we have already said, one of the effects of stray capacitance and to decrease the gain of the measuring device. La présence des circuits capacitifs permettant comme on l'a vu de compenser l'effet des capacités parasites, elle permet également d'éliminer la diminution du gain. The presence of capacitive circuitry as we have seen to offset the effect of the parasitic capacitances, it also eliminates the decrease in gain. En choisissant les capacités des deux circuits capacitifs plus grandes que les capacités parasites, on a de plus la possibilité d'augmenter le gain à volonté. By choosing the capabilities of both capacitive circuits larger than the parasitic capacitances, it was more the possibility of increasing the gain will. Toutefois, si on opte pour cette dernière solution, la réponse du dispositif ne sera plus linéaire. However, if one opts for the latter, the response of the device will not be linear.

Finalement en choisissant les capacités des deux circuits capacitifs de valeur inégale, on peut ajuster à volonté le décalage du zéro du dispositif de mesure. Finally by choosing the capacities of two capacitive circuits of unequal value can be adjusted at will the zero offset of the measuring device.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description that follows, an example given solely and with reference to the accompanying drawings,
- la figure 1 est un schéma de principe d'un capteur d'accélération capacitif classique; - Figure 1 is a block diagram of a conventional capacitive acceleration sensor;
- la figure 2 est un schéma du circuit électronique d'un mode de réalisation du dispositif de mesure d'une force selon la présente invention; - Figure 2 is a diagram of the electronic circuit of an embodiment of the measuring device of a force according to the present invention;
La figure 2 représente un mode de réalisation du dispositif de mesure d'une force selon l'invention. 2 shows an embodiment of the measuring device of a force according to the invention. Ce dispositif désigné généralement par la référence 1 est constitué essentiellement par le circuit électronique du dispositif de mesure d'une force qui est décrit dans l'article de H. Leutold et F. Rudolf dans la revue Sensors and Actuators, A21 - A23 (1990) 278-281, déjà cité dans le préambule de la présente demande. This device generally designated by reference 1 is constituted essentially by the electronic circuit of the measuring device of a force that is described in the article by H. F. Rudolf Leutold and in the journal Sensors and Actuators, A21 - A23 (1990 ) 278-281, cited in the preamble of this application. L'ensemble des éléments constituant ce circuit électronique connu est entouré par un cadre en traits interrompus référencé 11 sur la figure 2. A ce circuit électronique connu en soi, est associée une paire de circuits capacitifs 12a, 12b selon la présente invention. All the elements constituting this known electronic circuit is surrounded by a frame in phantom lines referenced 11 in Figure 2. In this electronic circuit known per se, is associated a pair of capacitive circuits 12a, 12b according to the present invention. Ces deux circuits capacitifs comprennent notamment chacun deux commutateurs (référencés respectivement 15a, 17a et 15b, 17b) et un condensateur (référencé 19a et 19b respectivement). These two capacitive circuits each include two switches (respectively referenced 15a, 15b and 17a, 17b) and a capacitor (referenced 19a and 19b respectively).

Le fonctionnement de l'ensemble des éléments du circuit qui sont désignés globalement par la référence 11 ne sera pas décrit en détail puisqu'il est connu. The operation of all circuit elements that are globally designated by the reference 11 will not be described in detail since it is known. Ces éléments constituent ensemble un circuit électronique à compensation de charge associé à un capteur capacitif 2. These elements together constitute a load compensating electronic circuit associated with a capacitive sensor 2.

La fonction de ce circuit électronique est de maintenir la lame mobile 9 qui constitue une armature de chacun des deux condensateurs du capteur 2, à un potentiel Vm telle que la charge totale portée par la lame mobile soit sensiblement nulle. The function of this electronic circuit is to keep the movable blade 9 which constitutes a frame of each of the two capacitors of the sensor 2 to a potential Vm such that the total charge carried by the movable blade is substantially zero. Ce potentiel Vm est représentatif de la force agissant sur la lame mobile 9 et il est fourni comme signal utile en sortie du circuit électronique 11. This potential Vm is representative of the force acting on the movable blade 9 and is supplied as a useful output signal from the electronic circuit 11.

Précisons que le circuit électronique ci-dessus fonctionne selon un mode cyclique, chaque cycle ou période de celuici se subdivisant essentiellement en une première et deuxième étape. Note that the above electronic circuit operates in a cyclic mode, each cycle or period of the latter being subdivided substantially into a first and second step. C'est en particulier durant la deuxième étape que le potentiel Vm auquel est maintenu la lame mobile 9 est défini pour le cycle suivant. It is in particular during the second step that the potential Vm which is maintained the movable blade 9 is set for the next cycle.

L'enchaînement des deux étapes du cycle se déroule essentiellement de la façon suivante : durant la première étape du cycle le potentiel Vm de la lame 9 demeure constant et les deux commutateurs 23a et 23b sont fermés. The sequence of the two steps of the cycle proceeds essentially in the following way: during the first step of the cycle the potential Vm of the blade 9 remains constant and both switches 23a and 23b are closed.

Dans ces conditions les deux condensateurs du capteur capacitif 2 sont déchargés et leurs armatures se trouvent toutes au potentiel Vm correspondant à la tension en sortie du circuit électronique. In these conditions the two capacitors of the capacitive sensor 2 are unloaded and their frames are all potential Vm corresponding to the output voltage of the electronic circuit.

Dans la deuxième étape à l'inverse de la première, les interrupteurs 23a et 23b sont ouverts et les interrupteurs 21a et 21b sont fermés, ce qui a pour effet de placer les armatures extérieures du capteur capacitif respectivement au potentiel Vo et -Vo. In the second step to the inverse of the first, the switches 23a and 23b are open and the switches 21a and 21b are closed, which has the effect of placing the outer plates of the capacitive sensor respectively at the potential Vo and -Vo. Dans ces conditions, les deux condensateurs du capteur capacitif sont soumis respectivement à des tensions de valeur (Vo Under these conditions, the two capacitors of the capacitive sensor are respectively subjected to value voltages (Vo
Vm) et (Vo +Vm). Vm) and (Vo + Vm). Sous l'effet de ces tensions, les deux condensateurs du capteur capacitif se chargent, le courant de charge circulant à cette occasion entre le circuit électronique 11 et la lame mobile 9 du capteur capacitif 2 est intégré dans un condensateur 27 et entraîne la production par le circuit électronique 11 d'une tension de correction qui a pour effet de définir une nouvelle tension Vm pour le cycle suivant. Under the effect of these voltages, the two capacitors of the capacitive sensor load, the load current flowing at that time between the electronic circuit 11 and the movable blade 9 of the capacitive sensor 2 is integrated in a capacitor 27 and results in the production by the electronic circuit 11 of a correction voltage which has the effect of defining a new voltage Vm for the next cycle.

Comme nous l'avons déjà dit, le schéma de la figure 2 comprend encore deux circuits capacitifs destinés à compenser l'effet des capacités parasites qui sont présentes dans les capteurs capacitifs connus en général, et dans le capteur capacitif 2 de la figure 2 en particulier. As we have already said, the diagram in Figure 2 also includes two capacitive circuits to compensate for the effect of the parasitic capacitances that are present in the capacitive sensors known in general and in the capacitive sensor 2 of Figure 2 particular.

Les deux condensateurs 19a et 19b des deux circuits capacitifs ont, comme on l'a déjà dit, pour fonction principale de compenser l'effet qu'ont les capacités parasites du capteur sur la détermination du potentiel Vm. The two capacitors 19a and 19b of the two capacitive circuits have, as we have already said, the main function of compensating for the effect that the parasitic capacitances of the sensor on the determination of the potential Vm.

Une première armature de chacun de ces condensateurs 19a et 19b est reliée électriquement à la lame mobile 9 du capteur capacitif 2. La deuxième armature d'un premier condensateur 19a est reliée par l'intermédiaire d'un commutateur 15a à une borne d'alimentation positive Vo, alors que la deuxième armature de l'autre condensateur 9b est reliée par l'intermédiaire d'un commutateur 15b à une borne d'alimentation négative -Vo. A first plate of each of the capacitors 19a and 19b is electrically connected to the movable blade 9 of the capacitive sensor 2. The second plate of a first capacitor 19a is connected via a switch 15a to a power supply terminal positive Vo, while the second plate of the other capacitor 9b is connected through a switch 15b to a negative supply terminal -Vo. Finalement une dernière ligne de transmission relie la deuxième armature de chacun des condensateurs 19a et l9b l'un à l'autre par l'intermédiaire des deux commutateurs 17a et 17b. Finally a last transmission line connects the second plate of each of the capacitors 19a and L9B to one another via two switches 17a and 17b.

Conformément à la configuration des connexions qui vient d'être décrite, on voit que la première armature de chaque condensateur 19a et 19b est maintenue au potentiel According to the configuration of the connections just described, it is seen that the first plate of each capacitor 19a and 19b is maintained at the potential
Vm tout comme la lame mobile du capteur capacitif 2 auquel elle est reliée. Vm as the movable blade of the capacitive sensor 2 to which it is connected. Durant la première étape du cycle, les commutateurs 15a et 15b sont fermés alors que les commutateurs 17a et 17b sont ouverts. During the first stage of the cycle, the switches 15a and 15b are closed while the switches 17a and 17b are open. Dans ces conditions, le premier condensateur 19a se trouve chargé et soumis à une tension de valeur (Vo -Vm), alors que le deuxième condensateur 19b est également chargé et soumis à une tension de valeur (Vo +Vm). In those circumstances, the first capacitor 19a is charged and subjected to a voltage value (Vo -V) while the second capacitor 19b is charged and subjected to a voltage value (Vo + Vm). Durant la deuxième étape à l'inverse, les commutateurs 15a et 15b sont ouverts alors que les commutateurs 17a et 17b sont fermés. During the second stage conversely, switches 15a and 15b are opened while the switches 17a and 17b are closed. Dans ces conditions, la deuxième armature de chaque condensateur 19a, 19b se trouve au potentiel Vm et les condensateurs 19a, 19b sont complètement déchargés. In those circumstances, the second plate of each capacitor 19a, 19b is at the potential Vm and the capacitors 19a, 19b are fully discharged. De plus le moment auquel les condensateurs 19a et 19b se déchargent correspond au moment où les deux condensateurs du capteur capacitif 2 se chargent. Furthermore the time at which 19a and 19b capacitors discharge is when the two capacitors of the capacitive sensor 2 are loaded.

La somme des charges contenues dans les premières armatures des condensateurs 19a, 19b durant la première étape est donnée par la formule déjà citée dans l'introduction The sum of the charges contained in the first plates of the capacitors 19a, 19b in the first stage is given by the formula already mentioned in the introduction
AQ = Q(a) - Q(b) = Cc(a) (Vo - Vm) - Cc(b) (Vo + Vm) AQ = Q (a) - Q (b) = Cc (a) (Vo - Vm) - Cc (b) (Vo + Vm)
C'est cette charge AQ qui est disponible pour être fournie à la lame mobile 9 lors du passage de la première étape à la deuxième étape. It is this charge AQ that is available to be provided to the mobile blade 9 when passing from the first stage to the second stage. Si les capacités Cc (a) et Cc (b) des condensateurs 19a et 19b sont égales aux deux capacités parasites Cp(a) et Cp(b), le circuit capacitif selon l'invention compensera exactement l'effet des deux capacités parasites. If Cc capacity (a) and Cc (b) of the capacitors 19a and 19b are equal to the two parasitic capacitances Cp (a) and Pc (b), the capacitive circuit according to the invention exactly compensate the effect of the two parasitic capacitances.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les deux circuits capacitifs 12a et 12b comprendront chacun une pluralité de condensateurs reliés les uns aux autres par l'intermédiaire d'une pluralité de liaisons prévues chacune pour être placées soit dans un état ouvert soit dans un état fermé. According to an advantageous characteristic of the invention, the two capacitive circuits 12a and 12b each include a plurality of capacitors connected to each other via a plurality of links each provided to be placed either in an open state or in a closed state. Crâce à cet arrangement, il sera possible de sélectionner la valeur de la capacité de chacun des circuits capacitif s 12a et 12b en plaçant sélectivement certaines liaisons dans leur état ouvert et d'autres dans leur état fermé. Crace this arrangement, it is possible to select the value of the capacitance of each of the capacitive circuits s 12a and 12b by selectively placing certain bonds in their open state and others in their closed state. Ces types de connexions sont bien connus de l'homme du métier, ils peuvent comprendre un fusible ou un commutateur etc., et ils permettent de réaliser soit des circuits dont la capacité est ajustée une fois pour toute, soit des circuits dont la capacité est réglable par l'utilisateur de l'accéléromètre. These types of connections are well known in the art, they may include a fuse or switch etc., and they permit the construction or circuits whose capacity is adjusted once and for all, or circuits with a capacity adjustable by the user of the accelerometer.

Claims (7)

    REVENDICATIONS
  1. 1. Dispositif de mesure (1) d'une force et notamment d'une force d'inertie correspondant à une accélération, comprenant, 1. A measuring device (1) of a force and especially an inertial force corresponding to an acceleration, comprising,
    - un capteur capacitif (2) comportant deux condensateurs, une première armature (9) de chacun desdits condensateurs étant reliée électriquement aux mêmes premiers moyens de connexion, et des deuxièmes armatures (3, 5) desdits condensateurs étant reliées respectivement à des deuxièmes et à des troisièmes moyens de connexion, ladite première armature d'au moins un desdits condensateurs étant en outre formée par une lame mobile (9) suspendue élastiquement et étant susceptible d'être soumise à ladite force (8) de manière à faire varier la capacité (C(a)r C(b)) d'au moins un desdits condensateurs, ledit dispositif (1) de mesure comprenant encore - a capacitive sensor (2) having two capacitors, a first armature (9) of each said capacitor being electrically connected to the same first connection means, and second plates (3, 5) of said capacitors being connected to the second and respectively third connection means, said first plate of at least one of said capacitors furthermore being formed by a movable blade (9) being resiliently suspended and capable of being subjected to said force (8) so as to vary the capacity ( C (a) r C (b)) of at least one of said capacitors, said device (1) further comprising measuring
    - des premiers moyens d'alimentation en tension pour, dans une première étape, amener lesdites deuxièmes armatures (3, 5) au potentiel (Vm) desdites premières armatures (9) de manière à décharger lesdits condensateurs, et pour, dans une deuxième étape, porter chacune desdites deuxièmes armatures (3, 5) à un potentiel différent (Vo, -Vo) pour permettre la mesure, ledit dispositif de mesure (1) comprenant encore - a first voltage supply means for, in a first step, causing said second plates (3, 5) to the potential (Vm) of said first plates (9) so as to discharge said capacitor, and, in a second step wearing each of said second plates (3, 5) at a different potential (Vo, -Vo) to allow measurement, said measuring device (1) comprising further
    - des moyens de mesure et de compensation de charge (2) pour fournir une tension (Vm) qui d'une part est employée comme signal de sortie représentatif de ladite force, et qui d'autre part est utilisée pour maintenir lesdites premières armatures (9) à un potentiel tel que le courant circulant par lesdits premiers moyens de connexion durant ladite deuxième étape soit sensiblement nul, - measuring means and trickle charge (2) for providing a voltage (Vm) which on one hand is used as a output signal representative of said force, and on the other hand is used to hold said first armatures ( 9) at a potential such that current flowing through said first connecting means during said second stage is substantially zero,
    ledit dispositif de mesure étant caractérisé en ce qu'il comporte encore said measuring device being characterized in that it comprises further
    - une paire de circuits capacitifs (12a, 12b) connectés chacun par un premier côté auxdites premières armatures (9) et par un deuxième côté à des deuxièmes moyens d'alimentation en tension pour pendant ladite première étape porter ledit deuxième côté de chaque circuit capacitif (12a, 12b) à un potentiel différent (Vo, -Vo) pour charger ledit circuit capacitif, et pour, pendant ladite deuxième étape, amener lesdits deuxièmes côtés au potentiel (Vm) desdites premières armatures pour décharger lesdits circuits capacitif s (12a, 12b). - a pair of capacitive circuits (12a, 12b) each connected by a first side of said first plates (9) and by a second side to second voltage supply means for during said first stage carrying said second side of each capacitive circuit (12a, 12b) at a different potential (Vo, -Vo) for charging said capacitive circuit, and for, during said second step, causing said second sides potential (Vm) of said first armatures for discharging said capacitive circuits s (12a, 12b).
  2. 2. Dispositif de mesure d'une force selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite lame mobile (9) forme à la fois ladite première armature du premier et du deuxième condensateur. 2. Device for measuring a force according to Claim 1, characterized in that said movable blade (9) forms both said first plate of the first and second capacitor.
  3. 3. Dispositif de mesure d'une force selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu pour permettre de sélectionner la valeur de la capacité (Cc(a), Cc (b) desdits circuits capacitifs (12a, 12b). 3. Device for measuring a force according to Claim 1, characterized in that it is provided to allow to select the value of the capacitance (Cc (a), Cc (b) said capacitive circuits (12a, 12b).
  4. 4. Dispositif de mesure d'une force selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits circuits capacitifs (12a, 12b) comporte aux moins un condensateur (19a, l9b). 4. Device for measuring a force according to Claim 1, characterized in that each said capacitive circuits (12a, 12b) comprises at least one capacitor (19a, L9B).
  5. 5. Dispositif de mesure d'une force selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits circuits capacitifs (12a, 12b) comporte une pluralité de condensateurs reliés en parallèle. 5. Device for measuring a force according to Claim 1, characterized in that each said capacitive circuits (12a, 12b) comprises a plurality of capacitors connected in parallel.
  6. 6. Dispositif de mesure d'une force selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens d'alimentation en tension comportent des commutateurs (2 la, 23a, 21b, 23b) pour pendant ladite première étape relier entre elles lesdites deuxièmes armatures (3, 5), et pendant ladite deuxième étape relier lesdites deuxièmes armatures (3, 5) respectivement à une borne d'alimentation positive (Vo) et à une borne d'alimentation négative (-Vo). 6. Device for measuring a force according to Claim 1, characterized in that said first voltage supplying means comprises switches (2, 23a, 21b, 23b) during said first step for interconnecting said second plates (3, 5), and during said second stage connecting said second plates (3, 5) respectively to a positive supply terminal (Vo) and a negative supply terminal (-Vo).
  7. 7. Dispositif de mesure d'une force selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens d'alimentation en tension comportent des commutateurs (15a, 17a, 15b, 17b) pour, pendant ladite première étape, relier lesdits deuxièmes côtés desdits circuits capacitifs (12a, 12b) respectivement à une borne d'alimentation positive (Vo) et à une borne d'alimentation négative (-Vo), et, pendant ladite deuxième étape, relier entre eux lesdits deuxièmes côtés. 7. Device for measuring a force according to Claim 6, characterized in that said second voltage supply means comprise switches (15a, 17a, 15b, 17b) for, during said first step, connecting said second sides of said capacitive circuits (12a, 12b) respectively to a positive supply terminal (Vo) and a negative supply terminal (-Vo), and during said second step, interconnecting said second sides.
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