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.DISPOSITIF DE MESURE ELECTRIQUE POUR LA DETERMINATION.DE CERTAINES GRANDEURS, NOTAMMENT DU DEGRE HYGROMETRIQUE,POUR DES MATIERES DIVERSES.
La présente invention est relative à un dispositif de mesure élec- trique pour la détermination de certaines grandeurs, notamment du degré hygro- métrique, pour des matières diverses, notamment les matières alimentaires, telles que les céréales et les farines, les corps gras : savon, margarine, beur- re, les minerais, etc.
Elle a pour but de fournir un appareil donnant une mesure certaine, avec un minimum de manipulations.
A cet effet, le dispositif selon l'invention comprend un circuit de mesure de la résistance d'un échantillon de la matière à examiner, un étalon- nage préalable étant réalisé au moyen d'échantillons conus. billon. us.
Dans une forme de réalisation avantageuse, l'échantillon susdit est inséré dans le circuit de grille d'une lampe à plusieurs électrodes, alimentée en courant continu, un ampèremètre étant monté dans le circuit de plaque de,ladite lampe, une tension continue variable étant appliquée à cet ampèremètre de manière à pouvoir créer dans ce dernier un courant de compensation ramenant la lecture faite audit ampèremètre à celle existant lorsqu'une résistance étalon remplace l'échantillon, l'évaluation de la tension continue ainsi réglée donnant une mesure de la' résistance,,
Pour les substances qui peuvent se charger lors d'une mesure galva- nique, ou pour celles qui pourraient s'électrolyser, on prévoit une mesure en courant alternatif, suivant une forme de réalisation particulière,
dans laquel- le l'échantillon est monté en parallèle sur au moins une partie du secondaire d'un transformateur dont on mesure le courant induit dans une autre partie de l'enroulement secondaireo
L'invention se rapporte également à diverses réalisations de réci- pients . associer au dispositif sùsdit de manière à définir l'échantillon de façon précise, sans devoir effectuer de pesées.
D'autres détails et- particularités de l' invention ressortiront de la description de divers dispositifs, donnée ci-après à titre d'exémplé non -
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limitatif et avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 donne le schéma de raccordement d'un premier dispositif conforme à l'invention.
Les figures 2 à 4 sont des schémas de principe partiels et simpli- fiés établis à partir de celui de la figure 1.
La figure:5 est analogue à la figure 1 mais se rapporte à une varian- te.
Les figures 6 à 8 sont analogues aux figures 2 à 4 mais se rappor- tent à la variante de la figure 5.
La figure 9 donne le schéma de raccordement du dispositif prévu pour l'alimentation en courant alternatif.
Les figures 10 à 13 sont des vues en élévation et en coupe de quatre modes de réalisation de récipients pouvant être associés aux dispositifs des figures précédentes.
La figure 14 montre le récipient de la figure 10 associé à un des dispositifs de mesure.
La figure 15 est une vue en perspective d'un dispositif de mesure dont le couvercle est relevé'et qui comprend les deux récipients des figures 12 et 13.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence dé- signent des éléments analogues.
Le dispositif correspondant à la figure 1 est prévu pour deux gam- mes de valeurs à mesurer et permet en outre d'effectuer une mesure de contrôle.
De ce fait, son schéma de raccordement est assez complexe et il est préférable pour mieux le comprendre de se reporter d'abord aux figures 2 à 4.
La figure 2 correspond à la mesure de contrôle, à la figure 3 à celle des,faibles résistances et la figure 4 à celle des fortes résistances.
Le dispositif comprend une penthode 1, dont le filament 2 est raccordé à une pile 3 dont un pôle est mis à la masse, de même que la grille de commande 4. La grille de suppression 5 ou grille d'arrêt conserve son montage normal, c'est-à-dire qu'elle est raccordée au point médian du filament.
Pour la mesure de contrôle (figure 2), la grille -écran 6 est réu- nie à la plaque 7 de la penthode par l'intermédiaire d'une résistance étalon 8 de 5000 ohms, par exemple. Le circuit anodique comprend un milliampèremètre 9 à cadre mobile shunté par une résistance 10. La tension anodique est d'en- viron 130 volts.
Sur le milliampèremètre 9 est branché un circuit permettant de créer un courant de compensation ou contre-courant et comprenant une batterie 11 de 67 volts par exemple, sur laquelle est monté en parallèle un potentiomètre 120 On peut donc ainsi appliquer au milliampèremètre une partie réglable de la ten- sion de la batterie 11. Une résistance limitatrice de courant 13 est prévue.
On choisit les résistances 8, 10 et 13 de manière que le milliampè- remètre 9 soit ramené à zéro, lorsque toute la tension de la batterie 11 lui est appliquée.
Pour mesurer la résistance d'un échantillon d'une matière donnée afin de déterminer par exemple son degré hygrométrique, on utilise le schéma de la figure 3. On substitue donc l' échantillon 14 à la résistance étalon 8.
La valeur de la résistance 8 et les dimensions de l'échantillon 14 sont telles que la résistance de ce dernier est plus forte que la résistance 8. La tension de la grille-écran étant donc plus faible que pour la mesure de contrôle, le courant anodique diminue et, pour ramener le milliampèremètre 9 à zéro, il faut agir sur le potentiomètre 12 pour diminuer le(courant de compensationo Ce po- tentiomètre porte un cadran gradué, ce qui permet par un étalonnage préalable au moyen d'échantillons connus, de déterminer le degré hygrométrique de la ma- tière à examiner par la lecture faite sur ledit cadran.
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Lorsque le degré hygrométrique est faible, la résistance est élevée et le schéma de la figure 3 ne permet pas de maintenir une sensibilité suffisan- te. On a alors recours à celui de la figure 4. L'échantillon 14 est ici bran- ché entre la grille-écran 6 et le point commun 15' de deux résistances 16 et 17' formant diviseur de tension. Ces résistances sont du reste également prévues aux figures 2 et 3 pour ne pas modifier sensiblement les conditions de fonc- tionnement de la penthode.
La tension de la grille-écran étant cette fois nettement plus faible, le courant anodique est également plus faible; aussi supprime-t-on la résistan- ce de shunt 10 et remplace-t-on la résistance 13 par une autre 18 de valeur plus forte. Un choix judicieux des résistances 16,17 et 18 permet d'obtenir une @ sensibilité suffisante et un étalonnage préalable permet d'interpréter convena- blement les lectures faites sur le cadran du potentiomètre 12.
Au bout d'un, certain temps de fonctionnement, les batteries peuvent se décharger, ce qui fausserait les mesures. Pour éviter cet inconvénient, on prévoit en parallèle sur la batterie anodique 19 une résistance fixe 20 et une résistance variable 21, ce qui permet d'ajuster la tension anodique, lorsque l'on constate, en faisant la mesure de contrôle, que pour le courant de compen- sation maximum, le milliampèremètre n'est pas à zéro. De cette façon, malgré la modification des tensions des batteries 11 et 19, les degrés hygrométriques relevés restent exacts.
Pour rendre aisé le maniement de l'appareil, on prévoit quatre com- binateurs 22, 23, 24 et 25 ayant chacun trois positions a, b et c et raccordés comme indiqué à la figure 1. Ces combinateurs ont une commande mécanique uni- que. On voit que lorsqu'ils sont tous sur la positipn a, le schéma de rac- cordement de la figure 1 devient celui de la figure 2. Les positions b et c correspondent respectivement aux figures 3 et 4.
Pour éviter l'épuisement des batteries, on ne les met en service qu'au moment des mesures. A cet effet, on prévoit des interrupteurs 26,27 et 28 qui sont commandés simultanément par un bouton poussoir unique.
Le schéma de raccordement de la figure 5 correspond à un disposi- tif un peu différent de celui qui vient d?être décrit, mais permettant également de réaliser la mesure de deux gammes de résistances et notamment de résistances très élevées. On prévoit encore une mesure de contrôle et on a monté dans l'appareil des combinateurs 22, 23 et 29 dont les trois positions sont désignées cette fois par a', b' et c'.
La position a' correspond à la mesure de contrôle et le schéma de raccordement est celui de la figure 6. La résistance étalon 8 est cette fois montée dans le circuit de la grille-écran, comme l'est l'échantillon 14 à la figure 4. Dans la position b' (figure 7) le schéma est pratiquement identique à celui de la figure 4. Mais dans la position c' (figure 8) qui est utilisée pour les résistances très élevées, la grille-écran est, raccordée au point 15., à travers la résistance étalon 8. L'échantillon 14 est cette fois monté dans le circuit de la grille de commande 4, dont la tension de polarisation est prise aux bornes d'une résistance 30 montée en série avec les résistances 16 et 17.
Une résistance fixe 31 de 500.000 ohms et un'rhéostat 32 de 5.méghoms sont mon- tés entre la grille 4 et la masse et forment le circuit de fuite de cette grille.
La chute de tension dans l'échantillon modifie la tension de la grille 4, donc le courant anodique et l'onldoitdorte agir sur le potentiomètre 12 pour ramener le milliampèremètre 9 à zéro. La lecture faite sur le cadran du potentiomètre permet donc encore de déterminer le degré hygrométrique.
Il est à remarquer que pour les r.ésistances très élevées il faut, pour garder une sensibilité suffisante, modifier la résistance de fuite totale de la grille pour la ramener à une valeur comparable à celle de l'échantillon 14. Cela peut être réalisé en agissant sur le rhéostat 32 et l'on rend le réglage automatique en commandant simultanément mais en sens opposés, le rhéos- tat 32 et le potentiomètre 12. De cette façon, on retrouve toujours les mêmes conditions de fonctionnement de la lampe pour une résistance'donnée de l'échan- tillon et l'on peut se servir d'un étalonnage préalable effectué au moyen d'échantillons connus.
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Dans le cas des figures 5 à 8, on prévoit encore le réglage de la tension anodique au moyen de la résistance variable 21, pour éviter les erreurs dues à la décharge des batteries. De même, on retrouve dans le schéma de la figure 5, les interrupteurs 26, 27 et 28 à commande unique.
On se sert en 11 et en 19, de batteries courantes. C'est la raison pour laquelle on prévoit aux figures 5 à 8, une résistance 33 dans le circuit de la batterie 11, ce qui compense le fait que, par la présence de la résistan- ce 30, la tension anodique est plus faible que dans le schéma de la figure 1.
De cette façon, on peut se servir des mêmes batteries dans les schémas des fi- gures 1 et 5
Certaines substances ne se prêtent pas à la mesure en courant conti- nu parce qu'elles se chargent ou s'électrolysent. On a alors recours au schéma de la figure 9. La tension est fournie par le secondaire 34 d'un transformateur 35 raccordé à un réseau alternatif, Un potentiomètre 36 permet de régler la tension d'alimentation qui est appliquée en 37 et 38 à une partie de l'enroule- ment d'un auto-transformateur. L'échantillon 14 est branché sur une partie va- riable de cet enroulement.
A cet effet, il est raccordé directement à ce dernier au point 39 et par l'intermédiaire d'un combinateur 40, à l'un quelconque des points 41, 42, 43, 44. Un milliampèremètre 45 à cadre mobile est raccordé aux points 39 et 46, à travers des cellules redresseuses 47 et 48. Lorsque le com- binateur 40 est sur la position 49, le circuit de l'échantillon n'est pas fermé.
On agit alors sur le potentiomètre 36 pour amener l'aiguille du milliampèremètre 45 sur une graduation prédéterminée, qui correspond de préférence à la déviation maxima. On choisit alors une position du combinateur mettant l'échantillon 14 en service, mais assurant une bonne sensibilité. Une partie de l'enroulement de l'auto-transformateur étant fermée sur la résistance de l'échantillon, la tension induite entre les points 39 et 46 diminue et il en est de même de la déviation du milliampèremètre 45. La lecture de la déviation permet, grâce à un étalonnage préalable, de déterminer le degré hygrométrique de l'échantillon.
Pour effectuer des* mesures certaines, à l'aide des dispositifs dé- crits, il faut disposer d'échantillons bien déterminés. Selon l'invention, on prévoit donc des récipients spéciaux qui peuvent être associés aux disposi- tifs de mesure et qui donnent des échantillons de dimensions et de volume bien déterminés.
Le récipient représenté à la figure 10 a la forme d'un parallélépi- pède 50 de faible profondeur, fait en bois et à l'intérieur duquel sont montées, le long des deux grandes faces normales au fond, deux plaques métalliques 51 et 52 en contact électrique respectivement avec des douilles 53 et 54. Dans le fond du récipient est prévu un trou 55 obturé par une plaque pivotante 56, ce qui permet la vidange aisée du récipient., la matière étant guidée en outre,, par des parois internes inclinées 57. Le récipient qui vient d'être décrit convient très bien pour les céréales.
A la figure 14, on le voit associé à un dispositif de mesure 58. Il est placé derrière ce dernier et deux bornes 59 et 60 (figo 14) à tige filetée traversent les douilles 53 et 54 et viennent se visser dans deux douilles prévues sur la paroi arrière du dispositif. On assure ainsi simultanément la fixation mécanique et le montage électrique du récipient.
On voit en 63 le cadran du potentiomètre 12, en 64, la commande simultanée des divers combinateurs, en 61 le bouton de commande de la résistance 21 et en 65, le bouton poussoir unique pour la commande des interrupteurs 26, 27 et 28. Lors- que la mesure est terminée, on dévisse les bornes 59 et 60. Les dimensions du récipient sont choisies pour qu'il puisse servir de fond à l'appareil lorsqu'il n'est pas en service. Les bornes 59 et 60 peuvent du reste être utilisées comme de simples vis pour fixer ce fond.
Le récipient de la figure 11 convient très bien pour des savons en paillettes, le beurre, la margarine., etc. Il comprend une base isolante 66 sur laquelle est vissée un cylindre métallique 67 formant une électrode et en contact électrique avec une broche 68. Au centre de la base 66 est prévue une seconde broche 69 sur laquelle est vissée l'électrode centrale 70. Un couvercle 71 ob- ture le cylindre 67; il est monté sur une tige filetée 72, portant une poignée de commande 73 et vissée dans une plaque de fermeture 74, vissée à son tour sur
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le cylindre 67.
En agissant sur la poignée 73, on peut donc déplacer longitu- dinalement le couvercle 71 jusquà une butée 75 du cylindre 67, de qui délimite en 76 un volume bien déterminée La résistance étant fonction du degré de tas= sement de la matière, on commence par remplir le récipient en prévoyant un excès de matière, On amène alors le couvercle 71 contre la butée 75 comme indiqué @ ci-avant et le surplus de matière sécoule par des trous 77 prévus à cet effet.
On est ainsi certain d'avoir un échantillon bien définie
Le récipient de la figure 12 est prévu pour les farines notamment.
Il comprend encoré une base isolante 66, un cylindre métallique extérieur 67 et deux broches 68 et 69. Sur la broche 69 est vissée une pièce métallique 78 ' dont la partie supérieure est évidée en forme de cône. Une seconde pièce métal- lique 79 présentant une saillie conique correspondante est solidaire du couver- cle 71, monté comme à la figure 11. La distance entre les faces en regard des pièces 78 et 79 est constante. Des tiges de guidage 80, vissées dans la base 66, traversent le couvercle 71.
La pièce 78 est entourée d'un tube isolant 81 dont le bord 82 dépasse la partie supérieure de cette pièce d'une quantité in- férieure à la distance existant entre, les pièces 78 et 79 lorsque le couvercle 71 est appliqué contre sa butée 75. On verse encore dans la cuvette formée à la partie supérieure de la pièce 78, une quantité de matière plus grande que celle qui est nécessaire. Lorsque l'on amène le couvercle 71 contre sa butée 75, le surplus de matière sécoule par-dessus le bord 82, le long du tube 81; puisque ce dernier est isolant, la matière accumulée entre ce tube et le cylin- dre 67 ne peut fausser la mesure.
La distance entre le bord 82 et la pièce 79 correspond sensiblement au talus haturel de la matière, de sotte que la quanti- té de cette matière qui subsiste entre les pièces 78 et 79 est bien définie.
A la figure 13, on a représenté un récipient convenant parfaitement pour les matières granuleuses. Il comprend à nouveau une base isolante 66, un cylindre métallique extérieur 67, une électrode centrale 70 et deux broches 68 et 69, mais cette fois la broche 69 est en contact électrique avec un cylindre métallique intermédiaire 83 relié électriquement au cylindre 67 par une connexion 84. Il y a donc deux espaces définis 85 et 86 qui, lorsqu'ils sont remplis de matière, constituent deux résistances montées en parallèle. Ce système est a- vantageux pour les matières de haute résistivité, par exemple'celles qui ont un degré hygrométrique très faible.
En formant deux résistances montées en pa- l'allèle, on évite de'devoir diminuer exagérément la distance entre les électro- des pour maintenir la résistance dans les limites voulues.
Pour rendre commode le transport du dispositif et son maniement, on peut employer l'agencement de la figure 15. Le dispositif, dans lequel on retrouve les éléments de la figure 14 le cadran 63, la commande 64 des com- binateurs et le bouton poussoir 65, comprend un couvercle 87 qui est représenté relevé verticalement. Un upport 88 fixé de façon amovible au couvercle comprend deux douilles 89 et 90 dans lesquelles on peut enfoncer.les broches 68 et 69 de l'un quelconque des récipients décrits. Ces douilles sont reliées à une fi- che 91 que 1?on peut associer à une prise de courant 92 prévue sur la partie supérieure du dispositif et reliée dans le schéma de raccordement aux points où l'échantillon doit être branché.
On peut égaleinent fixer dans le couvercle un ou plusieurs récipients, par exemple ceux représentés aux figures 12 et 13 et indiqués en 93 et 94 à la figure 15. Pour effectuer une mesure, on détache le support 88' et on le place où on le désire. On remplit le récipient adéquat, on enfonce ses broches dans les douilles 89 et 90. On place la fiche 91 dans la prise 92, on met la commande 64 dans la position voulue, on appuie sur le poussoir 65 et on agit sur le bouton de manoeuvre 95 du potentiomètre 12, pour ramener le milliampèremètre 9 à zéroK Il suffit alors de faire une lecture sur le cadran 63 et de se reporter à une courbe d'étalonnage.
On a envisagé jusqu9à présent! la mesure du degré hygrométrique de diverses matières, mais la résistivité d'une matière donnée varie également avec d'autres caractéristiques de cette matière, par exemple la teneur en certaines substances et les dispositifs décrits permettent donc de déterminer de telles caractéristiques.
Il doit être entendu que la présente'invention n'est nullement li- mitée aux diverses formes de réalisation décrites., mais que bien des modifica-
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tions peuvent y être apportées sans sortir du cadre de la présente demande.
C'est ainsi que certains détails de montage ont été choisis en fonction des caractéristiques de la' lampe choisie, mais ils pourraient être adaptés à celles d'autres tubes électroniques.
REVENDICATIONS.
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1. Dispositif de mesure électrique pour la détermination de certai- nes grandeurs, notamment du degré hygrométrique, pour des matières diverses, notamment les matières alimentaires, telles que les céréales et les farines, les corps gras : savon, margarine, beurre, les minerais, etc., caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de mesure de la résistance d'un échantillon de la matière à examiner, un étalonnage préalable étant réalisé au moyen d'échantil- lons connus.