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Cette invention porte sur 'un appareil de pesage et, plus particulièrement, sur un appareil pouvant être utilisé là où. des forces autres que la force'de pesanteur s'exercent, durant l'opération de pesage, sur le corps à peser.
L'invention a pour but la mise au point d'un appareil de pesage qui soit d'une très grande utilité même dans les condi- tions les plus mauvaises de pesage. En mer par exemple, il est souvent souhaitable de pouvoir peser avec exactitude le
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personnel ou des marchandises;
sur les -petits bâtiments, en particulier., l'effet des forces momentanées dues au?; embardées, au tangage et au roulis sont telles qu'il est difficile de pe- ser convenablement car 1'accélération occasionnée par les for- ces momentanées vient s'opposer à l'accélération occasionnée par la force de pure gravitât ion.
Lorsque, par exemple, pour mieux préciser, un bateau est soulevépar la pression de la mer, l'appareil de pesage tiré .sur son pont est soulevé lui aussi et, si un objet se trouve sur l'appareil, cet objet est animé de même d'une accélération ascensionnelle. Conséquemment, la pression de l'objet sur l'ap- pareil de pesage augmente plus fortement que la pression occa- sionnée par la force de gravitation seule et la lecture est erronée d'une quantité qui dépend de la force accélérante as- censionnelle. De même, si le bateau tombe rapidement, le poids apparent produit par l'objet est moindre que le poids réel, en raison de l'accélération négative.
Alors que l'invention et la manière de s'en servir s'ap- pliquent à d'autres appareils qui sont sujets à des forces d'accélération négative et positive à la fois, elle sera décri- te ici pour son application sur un bateau, c'est-à-dire pour l'application où elle présente son utilité la plus grande.
Le but principal de la présente invention consiste donc à décrire un appareil de pesage capable de surmonter les effets des forces d'accélération et de décélération provoquées par le mouvement du bateau.
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L'invention a en outre 'pour but de mettre au point une méthode nouvelle de pesage qui annule les effets dus à la présence de forces incontrôlées. un toit spécial de l'invention consiste à décrire un appa- reil de pesage essentiellement électrique par nature, robuste, de grande précision et relativement exempt de difficultés dus
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Ces buts et d'autres buts connexes de l'invention s'at- teignent au moyen d'une pile, adaptée pour le pesage, avec une tension d'entrée qui varie suivant les forces momentanées qui donneraient une erreur de poids si leurs effe@s n'étaient pas annihilés.
La pile elle-même est de préférence d'un type standard, comme on en rencontre dans le commerce, et où des indicateurs de tension forment une partie d'un montage en pont, les indi- cateurs mêmes étant en liaison avec un élément de perception de manière telle qu'ils subissent les changements de résistan- ce exactement proportionnels à l'effort appliqué sur l'élément de perception. Ces indicateurs de tension sont des fils très fins qui transportent un courant électrique provoqué par une tension d'entrée, et lorsque la résistance change en fonction des charges appliquées, les tensions de sortie de la pile chan- gent proportionnellement aux charges, et par conséquent la charge peut se lire facilement sur un indicateur ou enregis- treur du type potentiomètre ou micro-ampèremètre sensible.
La pile décrite dans le paragraphe précédent convient pour peser dans des conditions où seule la force de la pesanteur est appliquée au poids et à la pile - si l'appareil de pesage est monté sur un navire, l'objet à peser est soumis aux accéléra- tions autres que la.pesanteur et un poids pris dans ces condi- tions serait évidemment erroné. Une caractéristique de cette invention est d'avoir prévu une tension d'entrée qui varie en fonction des forces'qui ne sont pas de gravitation par nature - ce voltage est appliqué à la pile de pesage de manière à annu- ler les effets de ces forces sur le poids à mesurer et sur la pile même.
Le développement de la tension variable pour l'amenée à la pile de pesage s'effectue par une seconde pile qui est 'char- gée en permanence d'une masse standard quelconque. Cette masse et la pile sont placées avec la pile de pesage sur un pont du
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navire à proximité l'une de l'autre - donc les piles, l'objet à peser et la masse étalon seront tous soumis à la même accélé- ration positive et accélération négative - c'est-à-dire décélé- ration provenant du mouvement du navire - c'est pourquoi la me- sure dans laquelle la pile standard est affectée par les forces momentanées d'accélération est directement proportionnelle au changement provoqué dans la pile de pesage.
Donc, la variation de tension développée par la pile standard peut être utilisée
Comme la source d'entrée de la tension variable à la pile de pe- sage pour annihiler l'effet des forces momentanées agissant sur la pile -de pesage.
Les piles sont toutes deux conçues pour ne répondre qu'aux forces appliquées dans une direction générale donnée ; donc,'dans l'invention, les forces verticales et les composantes ver- ticales affectent les indicateurs de tension tandis que les forces horizontales ou celles qui sont appliquées horizontale- ment n'affectent pas les piler?.
La nature de l'invention est donc apte à donner des poids exacts même lorsque le navire roule et que le poids est appli- qué aux piles de pesage à un:angle petit - car l'étalon peut affecter son système d'indicateurs de tension de manière à annihiler l'effet du roulis sur le poids étalon - ceci ayant @ lieu par un changement de 1$.'tension d'entrée à la pile de pe- sage.
Dans le système faisant'l'objet de l'invention, le fonc- tionnement est tel que la correction se fait sur la base d'un pourcentage, et une fois qu'une correction est faite pour des accélérations et une charge angulaire dans le cas d'un poids donné sur le plateau (le plateau lui-même par exemple), la correction sera automatiquement exacte pour tout autre poids.
L'objet de l'invention sera mieux compris en se référant à la description détaillée ci-après et aux plans d'accompagne- ment, où :
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La figure 1 est une vue en perspective, partiellement en coupe, qui illustre l'objet de l'invention monte sur une partie d'un pont;
La figure 2 est une vue en coupe d'une pile et montre une disposition des indicateurs de tension sur l'élément de percep- tion de la pile;
La figure 3 est un arrangement schématique d'un circuit relatif à l'invention; et
La figure 4 montre une autre conception de l'invention.
Si on se réfère aux plans, le repère 1 figure le pont d'un -navire sur lequel est fixé de manière appropriée le bâti 3; ce bâti 3 contient les constituants formant la structure de l'in- vention, y compris deux piles 5, 7 (figure 1).
La pile 5 est munie d'un petit plateau 9 conçu pour rece- voir un poids, tel que le corps d'un homme, une caisse de maté- riel, etc...; la pile peut évidemment être choisie. ,de toute di- mension convenant à un objet bien défini; dans le commerce, on en trouve pour..des capacités allant jusqu'à 50.000 livres, bien que pour la présente discussion, une pile ayant une capacité de 0-500 est considérée comme suffisante, et le plateau, lui aussi, ne doit qu'avoir des dimensions suffisant à porter un être hu- main.
La pile 7 est pourvue d'une masse 11 qu'il conviendra de prévoir d'un poids de 20 livres et, pour des raisons de compa- cité, en plomb.
Les piles 5, 7 sur lesquelles agissent les forces, com- prennent essentiellement (figure 2) un cylindre solide 13 en acier qui est l'élément de perception ; cet élément est entouré d'une épaisse gaine de protection 14. D'habitude, l'élément est choisi pour fléchir d'environ 0,006" sous la pleine capaci- té de charge, et. répond aux forces de compression et de tension.
S'étendant verticalement le long du cylindre 13 et en re- lation diamétrale opposée se trouve une paire d'indicateurs de
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tension 15, 17, reliés au cylindre, se dilatant et se contrac- tant avec.celui-ci. La dilatation et la contraction des fins fils 19, 19', de l'indicateur provoquent respectivement l'aug- mentation et la diminution de la résistance électrique; à ce sujet, il importe de noter que si la résistance du fil était par exemple diminuée de moitié en doublant la charge, le flux de courant en serait doublé ; même si l'on doublait la ten- sion d'entrée, à une résistance constante, le flux de courant serait doublé ; la relation qui existe est la suivante :
le produit de la tension d'entrée et de la charge appliquée sur la pile détermine la tension de sortie de la pile, tension qui est directement proportionnelle à ce produit.
Les piles décrites peuvent.s'obtenir dans le commerce et 'comprennent les ponts qui sont non équilibrés par l'applica- tion de forces mêmes légères.
. Comme montré à la figure 2, la pile 13 comprend une paire d'indicateurs de tension 21, 23 avec compensation de température, et leurs fins fils repérés par 25, 25' , ne sont pas affectés par des efforts axiaux sur le cylindre mais sont disposés au- tour de la périphérie et utilisés pour provoquer l'annulation des effets dus aux changements thermi ques. Cette disposition est connue et prévue dans les piles commerciales, et elle n'est représentée ici que pour,des raisons de clarté uniquement.
Passant maintenant à ;La figure 3 et au circuit schémati- que, on voit une pile de pesage représentée en 27 et comprenant un montage en pont 29, dont les résistances 31, 33, représen- tent les fils actifs qui sont sujets aux changements de résis- tance dès qu'il y a changement de poids en 35 sur le plateau
37. Les résistances 39, 41 sont les résistances de compensa- tion de température.
L'énergie de sortie du pont 29 développée alimente par les conducteurs 43,45, un amplificateur 1,'; qui augmente la tension
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dans une mesure suffisant à motiver l'indicateur 49 qui por- tera de préférence une échelle 51 graduée en unités de poids, en livres par exemple.
La puissance d'entrée au pont est appliquée par les con- ducteurs 53, 55, qui sont connectés au secondaire du transforma- teur 57; le primaire de ce transformateur est dans le circuit de plaque de la triode 59, dont l'amplification dépend de la tension de polarisation appliquée entre la grille et la catho- de du tube. Une augmentation de la tension de polarisation di- minue l'énergie de sortie du tube et, par conséquent, la ten- sion dans les conducteurs 53, 55, varie inversement à la ten- sion de polarisation.
Dans le présent exemple, la tension de polarisation pour . le tube 59, passe par les conducteurs 61, 63, du pont 65 dans la pile standard 67 qui est pourvue d'un poids étalon indiqué en 69, poids qui est soumis aux mêmes forces momentanées et qui a la même accélération que l'objet 35 à peser sur le pla- teau 37. Le pont 65 est normalement équilibré et le poids éta-
1.on 69 lui-même provoque un léger déséquilibre, ce qui donne une tension dans les conducteurs 53, 55, lorsque la seule for- ce d'accélération est celle de la pesant eur, ce qui permet donc des processus ordinaires de pesage.
Les résistances du pont 65 sont constituées par des indi- cateurs de tension çomme indiqué ci-avant et les résistances 71, 73, constituent les éléments actifs qui correspondent aux résistances 31, 33 ; les résistances 75, 77 comme les résistan- ces 39, 41 sont des'résistances de compensation de température.
Ce pont 65 est alimenté par une source de courant continu d'environ 6 volts et le poids étalon 69 provoque un degré de déséquilibre dans le pont, d'où une tension de sortie dans les conducteurs 61, 63, qui est proportionnelle à la charge axiale sur la pile; cette tension est appliquée au tube 59 et donne une tension de olarisation pour celui-ci.
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Une tension de signal fournie par l'oscillateur 74, de préférence de 1,000 cycles environ par seconde, est également fournie à la grille du tube 59; le signal est écarté du pont
65 par un filtre convenable constitué par l'inductance 79 et la capacité 81. Le tube 59 a une tension de polarisation par la résistance 56 et la résistance 58 est une fuite de grille pour empêcher l'amorçage de charge dans la grille du tube.
L'indicateur 49 est mis à zéro par réglage du bras du po- tentiomètre 38 qui est en parallèle avec le pont 29 ; réglage a lieu avec une tension constante adéquate alimentant le pont 65 avec' le poids 69 mis en place et une tension adéquate four- nie aux conducteurs 53, 55.
Dans le fonctionnement de l'appareil, s'il est supposé que 'le navire est soumis à une accélération ascensionnelle, comme par la force des vagues, à la fois le poids étalon et l'objet à peser, ainsi que les piles elles-mêmes, auront la même accé- lération par cet effet momentané. Par conséquent, les fils de résistance des deux ponts seront contractés étant donné que les forces appliquées aux éléments de perception auront compri- mé ceux-ci; normalement, pour ce qui est de la pile de pesage, il en serait résulté une augmentation de tension de sortie, due à la diminution de résistance, et le poids serait erroné.
Tou- tefois, dans le cas de l'invention, la diminution de résistance dans le pont 65 a produit une augmentation de la tension de sortie à partir de ce pont, ce qui a augmenté la tension de polarisation au tube 59, diminuant le flux de courant du signal au transformateur 57 et diminuant de même la tension dans les fils d'entrée 53, 55, du pont 29. Cette chute du potentiel dans le pont 29 même a tendance à provoquer une diminution dans le flux de courant- du pont, ce qui'annihile la tendance à l'augmentation du flux de courant dans le pont 29 provoqué par la force d'accélération ascensionnelle.
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De même, il ser@ noté que si le navire descendait subi- tement, le poids étalon et l'objet seraient accélérés dans leur mouvement vers le bas, ceci étant dû* à la fois à la pesanteur et aux forces momentanées, et l'effet des forces momentanées sur l'étalon serait le même que celui sur l'objet à peser. Par conséquent, il y aurait moins' de force de compression sur la pile 67; les fils actifs 71, 73 de la pile montreraient une plus grande résistance et la tension de sortie dans les conduc- teurs 61, 63, serait diminuée, permettant donc un flux de cou- rant plus important dans le tube 59 vers le transformateur 57, et la tension dans les conducteurs d'entrée vers la pile de pesage 27 serait augmentée.
C'est pourquoi l'énergie de sortie de la pile dans les conducteurs 43, 45, serait augmentée et l'indicateur 49 enregistrerait sur le cadran 51 le poids cor- rect puisque le changement d'énergie d'entrée a compensé l'ef- fet de l'accélération due' aux forces momentanées.
En pratique, le réglage du niveau de la tension dans l'en- trée 53, 55, peut être prévu initialement en contrôlant le ni- veau de la tension fournie par la source de courant continu; ,ce réglage se fait de préférence à l'état statique et dépend de la nature exacte de 1'amplificateur 59 et du transformateur 57.
Dans la conception représentée à la figure 4, les mêmes repères ont été maintenus avec toutefois une désinence pour la 'partie propre au pesage de l'appareil; donc le cadran 51' est porté par l'indicateur 49'qui est alimenté par la tension dé- veloppée dans les conducteurs 43', 45', et sert à indiquer sur l'échelle de l'indicateur le poids placé sur le plateau 37'.
Ce poids et l'effet momentané associé au Mouvement du navire provoquent la mise en action du pont 27'lors de la présence d'une énergie d'entrée dans les conducteurs 53', 55', vers le pont. Toutefois, cette disposition diffère de celle de la
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figure 3 principalement en ce qu'une résistance 101 est prévue sur un bras primaire 177 du pont 167, ce qui provoque un léger déséquilibre du pont dans son état normal, c'est-à-dire sans le poids étalon 169 et sans aucune force momentanée exercée sur la structure.
Le pont 167 est constitué des indicateurs de tension 171, 173, et des' résistances de compensation de température 175, 177, sur la dernière desquelles est placée la résistance 101. Le pont est alimenté par un oscillateur 174 à 1000 cycles par se- conde, par les conducteurs d'entrée 103, 105, et l'énergie de sortie est développée dans les conducteurs 161, 163 et alimente un amplificateur 159 qui fournit la tension d'entrée au pont 27'
Dans cette disposition, le pont lui-même n-'est pas équili- bré, ceci étant dû à la résistance 101 qui doit être choisie assez grande par rapport à la résistance 177. Comme le poids étalon 169 y est appliqué,
le pont est amené à un état d'équi- libre et par conséquent la tension de sortie de la pile par les conducteurs 161, 163, diminue lorsque la charge augmente, . ce qui, comme on doit le noter, est exactement le contraire de ce qui se passe avec la conception de la figure 3. De même, les accélérations négatives augmentent le degré de non équili- bre du pont 167. Par conséquent, dans la conception de la f i- gare 4, l'effet des forces' momentanées sur les deux piles doit produire des résultats opposés qui peuvent s'annuler l'un l'au- tre.
Dans le fonctionnement de l'appareil de la figure 4, une force d'accélération appliquée à l'assemblage, -car exemple une force ascensionnelle, tend à produire une diminution de l'é- nergie de sortie dans les conducteurs 161, 163, puisque le pont 167 approche un état d'équilibre lorsque la force augmen- te sur l'élément de perception.
Sous l'influence des mêmes forces momentanées qui affectent
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le poids étalon 169, l'énergie de sortie dans les conducteurs 43', 45' serait augmentée si ce n'était le fait que l'entrée est diminuée dans une proportion exactement suffisante pour compenser l'effet des forces momentanées; la diminution de l'entrée résulte évidemment ,de la diminution d'entrée à l'am- plificateur 159 dans les conducteurs 161, 163.
La tension fournie au pont 167 est réglée par contrôle de la tension de sortie de l'oscillateur 174 (de préférence 1000 cycles par seconde).
Il est évident que la présente invention est susceptible de modification en vue de l'adapter à différents usages et con- ditions et, par conséquent, nous désirons englober les modifi- cations de cette invention qui peuvent tomber dans le cadre des revendications ci-après.
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