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Perfectionnements aux convertisseurs de mesure.
On désigne par "convertisseurs de mesure" des disposi- tifs qui permettent d'obtenir, en partant d'une certaine grandeur, électrique ou non, une autre grandeur fonction bien définie de la première et plus facile à mesurer. Souvent la dernière grandeur est un courant continu dont l'intensité est proportionnelle à la grandeur à mesurer.
On connaît de tels convertisseurs constitués par un appareil de mesure de la grandeur à mesurer, sans couple antago- niste mécanique et dont l'équipage est solidaire du cadre mobile d'un galvanomètre qui produit un couple antagoniste lorsqu'il est parcouru par un courant continu. Ce dernier courant est fourni par une source appropriée et il est réglé automatiquement à l'aide d'un "élément variable" monté sur le même arbre que les deux équi- pages mobiles.
L'"élément variable" peut être le secondaire d'une bobine d'induction mutuelle, dont le primaire est alimenté en courant alternatif. La tension induite dans le secondaire agit sur la pre- mière grille d'un amplificqteur-détecteur à lampes, le courant ano- dique de la dernière lampe parcourt le galvanomètre. Cette tension dépend de la position des équipages mobiles et le courant, dans le galvonomètre, en dépend donc aussi ; il en résulte que, à chaque position des équipages mobiles correspond une valeur du courant con- tinu et du coupleantagoniste fourni par le galvanomètre. On aura ainsi, pour chaque valeur de la grandeur à mesurer, une valeur corres- pondante du courant continu, qui pourra être mesurée facilement à distance par un voltmètre ou un milliampèremètre gradué en fonction de la grandeur à mesurer.
Pour que la mesure soit exacte, il faut que le couple provenant de l'action de la partie fixe sur la partie mobile de Il 'élément variable" soit négligeable devant les couples actif et antagoniste, des appareils de mesure, ce qui n'est pas facile à ob- tenir sans une grande amplification du courant continu.
La présente invention concerne "un convertisseur de mesure" d'un type analogue à ceux décrits ci-dessus, mais dans lequel "l'élément variable", qui permet d'obtenir un courant continu fonction définie de la grandeur à mesurer, est un condensateur de faible capacité, dont l'une des armatures est solidaire de l'équipage @
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mobile du convertisseur. Ce condensateur est montéen série avec une source de haute fréquence qui agitsur la grille de la première lampe d'un amplificateur-détecteur; le circuit plaque de la der- nière lampe de celui-ci fournit un courant continu oui traverse un ampèremètre et le cadre mobile du galvanomètre.
Le courant de haute fréquence peut être produit -car une lampe oscillatrice ou par tout autre moyen approprié. Plus la. fréquence obtenue sera élevée, plus le condensateur pourra avoir une faible capacité maximum, sa réactance ou sa capacitance étant, en effet : 1 X = @ C # C étant sa capacité et # = 2 # f, f étant la fréquence. Gr, plus la capacité C est faible, plus les actions entre ses armatures sont faibles. En choisissant convenablement la fréquence, on 'courra donc rendre ces actions négligeables devant les valeurs des couples utiles.
Les figs. 1, 2 et 3 donnent, à titre d'exemples, des schémas de réalisation de l'invention.
Dans la fig. 1 : 1 représente l'équipage mobiled'un ap- pareil de mesure dont le couple actif est fonction de la grandeur , mesurer. On suppose que le couple actif tend à faire tourner l'équipage dans le sens de la flèche f. Sur le même axe que 1 est monté le cadre 2 d'un galvanomètre dont l'aimant fixe est 2', et aussi l'armature mobile 3, d'un condensateur ayant deux armatu- res fixes 4 et 5. La forme et la disposition de l'ensemble sont supoosées telles que la capacité entre les armatures fixes 4 et 5 augmente lorsque l'armature mobile 3 tourne dans le sens ne la flè- che f. Le condensateur est en série avec un oscillateur 6 qui produit, entre la palette 4 et la masse 7, une tension de haute fréquence.
D'autre part, l'armature 5 est connectée à une résistance 8 dent l'autre extrémité est à la masse en 7'. Gn obtient ainsi aux bernes de la résistance 8 une différence de potentiel fonction de la posi- tion de la palette 3, donc de la position des équipages mobiles 1 et 2. La tension aux bornes de la résistance 8 est appliquée à un amplificateur-détecteur 9, d'un type appropriée qui engendre un courant continu, dont l'intensité est fonction de la tension aux bornes de la résistance 8. Ce courant continu parcourt le cadre 2 du galvanomètre ainsi que le ou les récepteurs de télémesure10 montés en série dans la ligne de transmission. Il tend à faire tour- ner le cadre du galvanomètre dans le sens de la flèche f'.
Le fonctionnement de l'ensemble est le suivant :
L'appareil de mesure 1 étant soumis à un couple actif fonction de la grandeur à mesurer tend à dévier dans le sens de la flèche f et entraîne l'armature mobile 5 du condensateur varia- ble, ce qui fait croître la capacité entre les armatures fixes 4 et 5 et diminuer la capaci tance du condensateur. Il en résulte une augmentation du courantdans la résistance 8, et au-si de la diffé- rence de potentiel aux bornes de 9, ce qui produit une augmentation du courant dans les appareils de mesure 10 et dons le cadre 2 du galvanomètre (2, 2'). Le couple antagoniste produit par l'action de l'aimant 2' sur le courant qui parcourt le cadre 2 augmente jusqu'à atteindre la valeur du couple actif.
L'équipage mobile prend alors une position d'équilibre stable, à laquelle correspond une valeur bien déterminée du cou- rant continu qui traverse les appareils de mesure 10. Ce courant peut donc servir à la mesure de la grandeur qui influence l'appa- reil principal 1.
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La fig. 2 donne, à titre d'exemple, le schéma d'un mon- tage qui convient surtout lorsqu'on a à mesurer une tension conti- nue relativement faible fournie par une source présentant une grande résistance interne.
Dans cette figure, les chiffres de 2 à 10 ont la même signification que dans la fige 1, tandis que 11 désigne les bor- nes entre lesquelles on doit mesurer la différence de potentiel et 12, une résistance appropri ée.
Le fonctionnement du dispositif est le suiva.nt :
Lorsqu'on applique une différence de potentiel aux bornes 11, un courant passe dans le cadre 2 du .'galvanomètre, qui tend à dévier dans le sens de;La flèche f.
La capacité du condensateur (4-3-5) augmente, ce qui fait croître, le courant que la source de courant de haute fréquence fait passer dans la résistance 8, donc aussi le courant dans l'ap- pareil 1C et la résistance 12 d'après ce qu'on a vu précédemment.
Ce courant a un sens tel que la différence de potentiel qu'il produit dans la. résistance 12 se trouve en opposition avec la .dif- férence de potentiel aux bornes 11.
Pour une certaine valeur du courant dans l'appareil 10, le courant dans le cadre 2 s'annule et celui-ci prend une position d'équilibre.
A chaque valeur de la différence de potentiel aux bornes 11 correspond, lorsque l'équipage 2 est arrêté, un courant bien dé- terminé dans l'appareil 10; celui-ci permet donc de mesurer la différence de potentiel aux bornes de 11.
On peut, suivant la présente invention, réduire le cou- ple parasite provenant des actions électrostatiques entre les armatures du condensateur variable en montant, sur l'axe des équipages mobiles.. l'armature mobile d'un deuxième condensateur, alimenté par la même source 6 ou par une source différente et mon- té en série avec une impédance appropriée. La forme, les dimensions et la disposition des armatures de ce dernier condensateur, ainsi que la valeur de l'impédance en série sont réalisées de façon que les couples électrostatiques entre ces armatures soient de signes contraires et pratiquement égales à celles qui s'exercent entre les armatures du condensateur (4-5-5). Le couple parasite est alors la différence des deux couples s'exerçant entre les armatures des deux condensateurs.
On peut aussi rapprocher les deux condensateurs et leur donner une armature mobile commune.
La fig. 3 donne le schéma de montage d'un dispositif analogue à celui de la fig. 2 mais dans lequel le condensateur comporte deux parties, dont l'une ayant les armatures fixes 4 et 5 et l'armature mobile 3 est montée dans un circuit analogue à celui de la fig. 2 et fait partie du convertisseur, tandis que l'autre partie, formée par la même armature mobile 3 et par les armatures fixes 4' et 5', est montée en série avec une source de haute fré- quence 6' et une réactance 8' et sert, par un choix approprié de ses éléments, à compenser le couple 'électrostatique para.site prévenante des actions entre les armatures fixes 4 et5 et l'ar- mature mobile 3.
On peut simplifier le montage en remplaçant les deux
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sources 6 et 6' par une seule . et même en remplaçant les deux armatures 4 et 4' par une seule.
Gn peut aussi mettre à la masse les armatures 4 et 4', ou l'armature unique qui les remplace, et placer les sources respectivement entre les armatures 5 et 5' et les impédances 8 et 8'. Gn peut aussi supprimer la source 6' et mettre les arma- tures 4' et 5' à la masse directement ou à travers des impédances convenables.