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Dispositif pour la mesure de tensions continues de faible valeur.
Pour la mesure de tensions continues de faible valeur et, plus particulièrement, pour la mesure de la tension existant aux bornes d'une source de courant continu à résistance interne très élevée on connaft des dispositifs dans lesquels la tension continue à mesurer est convertie en une tension alternative au moyen d'un condensateur qui est chargé par la tension continue à mesurer, et qui comportent des moyens de modifier la capacité du condensateur Périodiquement à une certaine fréquence.
Au condensa- teur peut alors tre empruntée une tension alternative dont 1 am- plitude est proportionnelle à la valeur de la tension continue amenée au condensateur et qui, après avoir été amplifiée et, éven- tuellement, redressée, peut être mesurée d'une manière simple.
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Les dispositifs de ce genre peuvent également être utilisés avec avantage pour déterminer la valeur de tensions continues à l'aide d'un procédé de compensation dans lequel l'exactitude obtenue dé- pend de l'exactitude avec laquelle la différence entre les valeurs de la tension continue inconnue et d'une tension connue peut être mesurée.
La Demanderesse a trouvé que l'exactitude avec laquelle les dispositifs du genre décrit ci-dessus permettent de mesurer une tension continue, est dans certaines conditions considérablement moins grande qu'on ne pourrait s'y attendre en vue de l'amplifica- teur utilisé pour l'amplification de la tension alternative pré- levée sur le condensateur.
L'invention a pour but d'apporter des moyens d'assurer avec les dispositifs du genre précité l'obtention d'une exactitude de mesure considérablement plus grande.
L'invention est basée sur la considération que l'exactitude de mesure peut être influencée défavorablement par la source d'alimentation de l'amplificateur utilisé si cette source fournit une tension d'alimentation qui comporte au moins une composante de tension alternative et que cette influence défavorable se fait sentir marne dans le cas où les tensions d'alimentation obtenues éventuellement par redressement et amenées aux tubes amplificateurs de l'amplificateur (tensions anodiques extensions de gillle-écran, tensions de polarisation de grille de commande, etc.) sont égali- sées soigneusement.
Conformément à l'invention, on évite cet inconvénient, qui est apparentent dû à un couplage capacitif et/ou inductif entre les conducteurs du secteur qui sont présents dans l'espace dans lequel le dispositif de mesure est disposée d'une part et, d'autre part, le condensateur à capacité périodiquement variable, les conducteurs qui relient ce dernier à l'amplificateur et à la source qui fournit la tension continue à mesurer, et les conduc- ,eurs ou objets connectés à cette source, en s'arrangeant pour que
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la fréquence de variation du condensateur diffère de la fréquence de ladite composante de tension alternative et des harmoniques su- périeurs de cette fréquence qui peuvent donner lieu à la production d'une composante de tension alternative gênante dans 1'amplifica- teur,
les tensions alternatives de fréquences différentes qui sont prélevées sur le condensateur, étant séparées selon la fréquence de telle façon que de ces tensions alternatives seulement celles dont la fréquence correspond à la fréquence de variation du conden- sateur, provoquent une indication.
Pour simplifier la séparation selon la fréquence des ten- sions alternatives prélevées sur le condensateur, si la fréquence de variation de ce dernier est relativement faible, par exemple, inférieure à 200 Hz, on choisit la fréquence de variation, de pré- férence, de telle façon que cette fréquence corresponde, au moins approximativement, à (s + 1/2)n si n est la fréquence de la compo- sante de tension alternative de la tension d'alimentation et si s est un nombre entier.
La séparation des tensions alternatives selon la fréquence peut être effectuée par l'instrument indicateur lui-marne qui est relié à l'amplificateur si l'on utilise un instrument indicateur sensible seulement à une fréquence déterminée, qui est connu en lui-même
Il est recommandé, toutefds, dutiliser un amplificateur par lequel la fréquence de variation du condensateur est amplifiée de façon sélective, ce qui permet d'utiliser un instrunent indi- cateur sensible du genre courant, par exemple, un instrument à cadre mobile ou un indicateur à rayons cathodiques.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention peut tre réa- lisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de l'invention.
Dans le dispositif représenté la tension continue à mesurer onsiste en la différence entre une tension de valeur inconnue FpH,
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comme c'est le cas, par exemple, dans la détermination de concen- trations d'acide (mesures de pH), et une tension de comparaison réglable Ev de valeur connue. La différence de tension qui existe entre les bornes de connexion 1 du dispositif faisant l'objet de l'invention, est amenée à la liaison en série d'une résistance ohmique 2, de préférence de valeur élevée, et d'un condensateur 3, ce qui a pour résultat que le condensateur est chargé par la ten- sion à mesurer.
En faisant varier la capacité du condensateur pé- riodiquenent à une certaine fréquence, il se produit entre les bornes de connexion du condensateur une tension alternative dont la valeur est proportionnelle à la valeur de la tension continue amenée au condensateur. Dans le dispositif représenté la tension alternative ainsi obtenue est amenée, à l'aide de condensateurs de couplage 4 et 5, à la grille de commande du tube amplificateur 6 et, après avoir été amplifiée ultérieurement à l'aide d'un second tube amplificateur 7, à la grille de commande d'un système ampli- ficateur-triode qui est disposé, conjointenent avec un indicateur à rayons cathodiques, à l'intérieur d'un tube 8, cet indicateur faisant office en l'occurrence d'instrument indicateur.
Le système de couplage est choisi de telle façon que- s'il n'existe pas de ten- si.on alternative aux bornes du condensateur 3 et si, par conséquent, EpH et Ev ont la marne valeur, la surface fluorescente de l'indica- teur à rayons cathodiques possède une superficie minimum et constan- te tandis que si ces tensions ont des valeurs différentes et si, par conséquent, il se produit aux bornes du condensateur 3 une tension alternative dont la valeur est proportionnelle à celle de la différence de tension,la surface fluorescente est plus grande que dans le premier cas et, en outre, varie au rythme de la tension alternative.
L'amplificateur est construit pour être alimenté à partir d'un secteur à courant alternatif. La tension alternative empruntée au secteur est amenée aux bornes de connexion 9 de l'enroulenent
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primaire d'un transformateur d'alimentation 10 et, après avoir été redressée par un tube redresseur biphasé11 et égali séeà l'aide d'un.. filtre constitué par deux condensateurs 12 et une ré- sistance en série 13, aux tubes amplificateurs 6, 7 et 8.
Comme les systèmes d'amplification et d'alimentation du genre représenté sur le dessin., peuvent être supposés connus et comme la réalisation exacte de ces systèmes n'est pas essentielle pour la présente invention, ils ne seront pas décrits en détail.
Comme il a été dit, l'invention a pour but d'éviter que des tensions alternatives provenant du secteur à courant de forte intensité et produisant, par suite d'un couplage capacitif et/ou inductif entre le secteur à courant de forte intensité et le con- densateur 3 avec lés conducteurs et dispositifs y connectés, des tensions alternatives correspondantes entre les bornes de connexion du condensateur 3, ayant une influence gênante sur les mesures à effectuer.
Les fréquences des tensions perturbatrices qui peuvent être produites par suite dudit couplage, correspondent naturelle- ment à la fréquence du secteur et/ou à des harmoniques supérieurs de cette fréquence. A ce sujet il faut considérer que certains harmoniques supérieurs de la fréquence du secteur ou, pour un secteur à courant continu, des harmoniques supérieurs de la fré- quence fondamentale de la composante de tension alternative de la tension du secteur possèdent fréquemment une amplitude relativement grande. Les perturbations ainsi produites auraient pour conséquence qu'il est impossible de constater avec exactitude quand la tension alternative produite par la tension à mesurer est égale à zéro puisque, indépendamment de ceci, aux bornes du condensateur existe toujours une tension alternative.
Conformément à l'invention, on supprime une telle influence gênante en choisissant la fréquence de la variation de la capacité du condensateur 3 de telle façon qu'elle diffère de la fréquence ,du secteur et des harmoniques supérieurs de cette fréquence qui @
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pourraient donner lieu à une perturbation alors que les tensions alternatives empruntées au condensateur, dont la fréquence cor- respond à la fréquence de la variation delà capadté du condensa- teur ne sont amenées à l'instrument indicateur qu'après avoir été amplifiées sélectivement.
A cet effet le dispositif représenté comporte un tube générateur 14 (incorporé à uh système de couplage connu en soi- même ) qui est alimenté par l'adaptateur sur secteur prévu pour l'amplificateur et qui engendre des oscillations dont la fréquence est déterminée par le circuit oscillant 15. Les oscillations produites dans ce circuit sont amenées, à l'aide d'un transforma- teur 16, à une bobine 17 qui est mobile dans un champ magnétique engendré par un aimant permanent 18.
Pour la bobine 17 et pour l'aimant 18 on peut utiliser avec avantage un système de haut-par- leur connu en soi-même Comme la figure le montre schématiquement, la bobine 17 est reliée mécaniquement à l'une des armatures du con- densateur 3 de telle façon que les armatures soient mises en vi- bration relative et modifient ainsi la capacité du condensateur au rythme des oscillations engendrées par le générateur 14. Une ten- sion continue amenée au condensateur 3 est alors transformée en une tension alternative dont la fréquence correspond à la fréquen- ce propre du circuit 15. Cette tension alternative est amplifiée sélectivement à l'aide de l'amplificateur 6,7, 8 du fait que l'im- pédance anodique du tube 6 est constituée par un circuit oscillant 19 accordé sur la fréquence de vairation du condensateur 3.
Le choix approprié de la fréquence de variation permet en général d'ob,- tenir une sélection suffisante marne à l'aide d'un seul circuit os- cillant de bonne qualité. En vue de ceci, on choisit la fréquence de variation, de préférence, de telle façon qu'elle corresponde à (s + 1/2)n si n est la fréquence du secteur ou, pour un secteur à courant continu la fréquence fondamentale de la composante de tension alternative de la tension du secteur et si s est un nombre-
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entier et, de préférence, plus grand que l'unité. Si, par exemple, n est égale à 50 H2, la fréquence de variation s'élève, de préfé- rence.,
par exemple à 125 Hz
Les dispositions mentionnées ci-dessus permettent d'empêcher des tensions perturbatrices se produisant éventuellement aux bornes du condensateur 3 et provenant du secteur d'alimentation, d'agir sur l'instrument indicateur et de garantir ainsi l'obten- tion d'une très grande exactitude de mesure.