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Dispositif pour effectuer des mesures à l'aide d'impulsions électriques.
Les quantités électriques peuvent être mesurées en les transformant, à l'aide d'un dispositif approprié, en un mouve- ment rotatif d'un disque dont la vitesse de rotation est pro- portionnelle à la valeur mesurée. Ce but est réalisé par un appareil semblable à un compteur totalisateur et représenté schématiquement dans la Fig. 1. La quantité mesurée, par exemple le voltage d'un circuit électrique donné, est appliquée aux bornes d'un électro 1 qui entraîne en rotation un disque 2 monté sur un arbre 3.
Afin de permettre la détermination de la vitesse
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de rotation du disque 2, laquelle est proportionnelle à la quantité mesurée, on prévoit un autre disque 4 sur le même arbre 3, ce disque étant muni d'entailles 5 ou de trous 6. Une lampe à incandescence 7 est disposée au-dessus du disque 4 et sa lumière traverse une ou plusieurs fentes prévues dans un écran fixe 8, la disposition étant telle que, chaque fois qu'une encoche ou un trou du disque 4 se présente sous la fente de l'écran, cette lumière vient frapper une cellule photo-électri- que 9 dont les bornes sont réunies à un amplificateur 10.
Grâce à la rotation des disques 2 et 4, des impulsions électriques périodiques prennent naissance dans la cellule photo-électrique et, après amplification dans l'amplificateur 10, peuvent être mesurées sur place ou à une distance quelconque à l'aide d'un instrument (non représenté dans la Fig. 1). Le nombre dtimpul- sions par seconde, c'est-à-dire leur densité ou fréquence f, est proportionnel à la vitesse des disques 4 et 2 et, par con- séquent, aussi à la quantité électrique mesurée, fournie aux bornes de l'électro 1, par exemple la tension E, de sorte que E = k.f., où k est une constante.
Lorsque les impulsions ampli- fiées sont fournies à un appareil dont la déviation est pro- portionnelle à la fréquence des impulsions, cet appareil peut être calibré directement en valeursde la quantité électrique mesuré e.
Dans le cas idéal, la dépendance entre la quantité élec- trique mesurée et la fréquence des impulsions pourrait être représentée graphiquement par une ligne passant par le point zéro (Fig. 3). Toutef ois, en réalité, cette fonction linéaire ne peut pas être réalisée pour une gamme de fréquences quel- conque à l'aide d'un amplificateur à lampes. Aux basses fré- quences, la caractéristique réelle du dispositif présente un coude ne passant pas par zéro (Fig. 4), de sorte que, lorsque la quantité mesurée se rapproche de zéro, le dispositif ne fonctionne pas d'une manière satisfaisante. Par conséquent, il
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ne convient pas aux mesures précises et sûres de quantités électriques qui varient dans de larges limites.
Le défaut précité des dispositifs antérieurs décrits ci-dessus est éliminé par le dispositif objet de l'invention, lequel permet en outre de réaliser d'autres perfectionnements qui étendent le champ d'application d'un appareil de ce genre.
Le principe de l'invention réside dans le fait que la valeur zéro de la quantité assurée est associée dans l'appareil avec une fréquence d'impulsions fondamentale et invariable + fz, de sorte que l'étendue de mesure du dispositif se trouve ainsi déplacée dans la partie rectiligne de la caractéristique (voir Fig. 5) et que la quantité électrique mesurée est proportion- nelle à la différence entre la fréquence mesurée variable et la fréquence fondamentale fz.
Lorsque la fréquence mesurée est plus élevée que la fréquence fondamentale, par exemple f1 > (voir Fig. 5), une quantité électrique d'un certain sens (par exemple un courant parcourant un conducteur dans une certaine direction) correspond à une différence positive des deux fré- quances fk = fl - fz, tandis que, pour f2 < fz, la différence f2 - fz = - fk correspond à une quantité électrique de sens opposé (par exemple un courant traversant le conducteur dans le sens opposé au précédent). Le dispositif de mesure possède une caractéristique directionnelle.
Les caractéristiques pré- citées sont obtenues, conformément à l'invention, grâce au fait que, pour obtenir les impulsions, on prévoit, en plus du disque divisé, comportant des trous ou encoches, un écran mobile mon- té convenablement à rotation, au lieu de l'écran fixe utilisé à ce jour.
Un exemple du dispositif selon l'invention est représenté schématiquement dans la Fig. 2, où, pour la simplici té, on n'a plus représenté l'électro de commande, pour autant que cette réalisation ne diffère pas de celle de la Fig. 1, les mêmes références indiquent les mêmes organes. Dans l'exemple
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représenté, un écran 8 en forme de disque est placé au-dessous du disque 4 comportant les encoches (ou trous), l'écran 8 étant monté à rotation sur un arbre 11 et étant muni d'un ou plusieurs trous disposés suivant le même diamètre que dans le disque.4.
Un pignon 12 fixé sur le moyeu de l'écran, engrène avec un pi- gnon de commande 13, entraîné par un moteur électrique approprié
14 (par exemple un moteur synchrone).
Lorsque la quantité électrique mesurée est égale à zéro, le disque 4 ne tourne pas, et le lumière de la lampe 7 est interrom- pue uniquement par la rotation du disque 8. La fréquence d'impulè, sions f = fz est donnée dans ce cas par le nombre d'encoches (trous)de l'écran 8 et par la rotation constante du moteur de commande 14. Le nombre d'encoches dans l'écran, le nombre de tours du moteur et le rapport d'engrenage des pignons 12, 13, sont choisis tels que le point de la caractéristique correspondant à cette fréquence fondamentale doit être situé en un endroit appro- prié, par exemple au milieu de la partie rectiligne de la carac- téristique.
Lorsque le disque 4 est mis en mouvement à l'aide acde de l'électro 1, Le disque 2 et le dioquo 8- par le phénomène élec- trique mesuré (tension, courant, puissance, etc.)de sorte qu'il tourne en opposition à l'écran 8, la fréquence résultante mesu- rée est f1 = f + fk où fk représente l'accroissement des fré- quences correspondant à la vitesse du disque 8.
Lorsque la quantité mesurée retombe à zéro et ensuite acquiert des valeurs de sens opposé (par exemple, renversement du sens du courant; débit de puissance au lieu d'une consommation de puissance, etc.) le disque tourne dans le même sens que l'écran, et la fréquence résultante mesurée f2 = fz - fk, L'instrument de mesure (non représenté dans la Fig. 1) connectée aux bornes de sortie de l'amplificateur, indique la fréquence des impulsions d'entrée et peut être calibré directement en valeurs de la quantité mesu- rée, le point zéro de cette échelle se trouvant en un point correspondant à la fréquence f .
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Le mode d'exécution de l'appareil décrit ici et représenté dans les dessins n'est qu'un exemple de l'application du,prin- cipe de l'invention. Les détails du dispositif peuvent être réa- lisés différemment sans affecter la substance de l'invention. u lieu d'un écran 8 coaxial avec le disque 4, on peut utiliser par exemple une courroie se déplaçant sur deux poulies comme une courroie de commande le moteur 14 pouvant être réglable par crans ou d'une manière continue, de façon que l'on puisse dépla- cer arbitrairement la fréquence fondamentale sur la caractéristi- que, etc.
L'appareil peut être utilisé non seulement pour mesu- rer des quantités électriques, mais aussi pour d'autres valeurs, par exemple, mécaniques, thermiques, etc., lorsqu'on transforme ces valeurs en valeurs électriques ou en un mouvement rotatif qui peut être communiqué au disque 4 par une transmission appro- priée. Dans certains cas, on peut remplacer non seulement l'écran 8, mais aussi le disque 4 par une courroie qui se déplace sur deux poulies et dont la vitesse reste directement proportionnelle à la valeur mesurée.
Comparativement aux dispositifs antérieurs pour mesurer à l'aide d'impulsions électriques, le dispositif selon l'invention présente les avantages suivants : 1) il permet d'effectuer des mesures, locales et à distance, de quantités qui peuvent être changées en un mouvement défini, utilement un mouvement rotatif, sur toute leur étendue, à partir de zéro; 2) la fréquence fon- damentale (zéro) associée à ces mesures peut être utilisée pour le contrôle continu du fonctionnement correct du dispositif; 3) il permet de mesurer des quantités qui peuvent présenter des valeurs non seulement positives, mais aussi négatives ; il permet de mesurer avec précision des vitesses de rotation élevées, sur une bande choisie arbitrairement, conformément à l'ajustement de la fréquence fondamentale choisie fz.