Installation de mesure. La présente invention a pour objet une installation pour la mesure de l'intégrale S i e dt du courant de soudure i\ circulant dans le circuit secondaire d'une machine à, souder électriquement par résistance.
Cette installation permet d'obtenir des résultats précis quelle que soit la forme du courant secondaire. Son emploi est notam ment indiqué quand le courant secondaire est du courant. alternatif redressé, c'est-à-dire du courant ayant une composante continue à. la quelle sont superposées des composantes alter natives.
Pour traduire le courant secondaire d'une machine à. souder par résistance en une autre grandeur physique mesurable, on a déjà pro posé d'insérer un anneau en manganine dans le circuit secondaire. Cet anneau constitue une résistance aux bornes de laquelle on obtient une différence de potentiel qui est proportion nelle au courant secondaire.
Etant donné que la résistance de cet anneau en manganine est. choisie à une valeur maximum de quelques pour-cent de la résis tance totale du circuit de soudure, la forme < lu courant n'est pas altérée sensiblement.
On a aussi proposé d'utiliser un enroule ment toroïdal bobiné dans l'air, qui entoure le bras portant l'électrode. Ce bobinage toroïdal fournit une tension proportionnelle au courant induit par le courant de soudure, mais il n'est utilisable que si la machine est alimentée en courant alternatif. Si l'enroulement toroïdal est bobiné sur un noyau en métal magnétique, la saturation éventuelle de ce noyau entraîne une défor mation de la. courbe de courant.
L'installation suivant l'invention est carac térisée en ce qu'elle comprend, disposés en série dans l'ordre de leur désignation, des . moyens pour créer une tension u qui est à chaque instant proportionnelle au courant de soudure i,, des moyens commandés par cette tension u pour produire une grandeur propor tionnelle à. i2, des moyens intégrateurs pour obtenir une grandeur proportionnelle à l'inté grale S i2 dt, des moyens pour mémoriser la grandeur proportionnelle à S ts2 dt, enfin des moyens de mesure de cette dernière grandeur.
Au dessin annexé au présent. mémoire, on a représenté, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installa tion suivant. l'invention et des variantes des dispositifs qu'elle comporte.
La fig. 1 représente, schématiquement, la forme d'exécution en question.
La fig. 2 est un schéma électrique détaillé de l'installation représentée à la fig. 1.
La, fig. 3 représente une variante du dis positif élévateur au carré 10 de la fig. 2.
La fig. 4 représente une variante du dis positif intégrateur 12.
La fig. 5 représente une variante du dispo sitif mémorisateur 13.
Les fig. 6 et 7 représentent deux variantes du dispositif amplificateur différentiel 1.4. Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
A la fig. 1, on a. représenté les deux bras 2 et 3 portant des électrodes 4 et 5 de la machine à souder par résistance à laquelle l'installa tion est. appliquée. Autour du bras 3 est dis posé un bobinage complexe 6 qui sera décrit plus en détail plus loin. Ce bobinage fait par tie d'un dispositif créant une tension u pro portionnelle au courant de soudure i5 traver sant le circuit secondaire de la machine à sou der au moment de la soudure de deux pièces 7 et 8. Une autre partie de ce dispositif est dési gnée par 9.
La. tension obtenue est appliquée à un dispositif 10 qui fournit à sa. sortie un cou rant proportionnel au carré du courant de
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un générateur de courant sinusoïdal 20. Ces enroulements offrent au courant sinusoïdal engendré par le générateur 20 une impédance qui varie avec le degré de saturation des noyaux 16 et 17 et, par conséquent, avec l'intensité du courant de soudure si ce courant ne dépasse pas la. valeur pour laquelle le noyau est complètement saturé. Dans ces con ditions, le courant alternatif débité par le générateur 20 varie donc avec le courant de soudure.
Le bobinage en sens opposé de ces deux enroulements sur les deux noyaux 16 et 17 a pour but de ne pas induire une force électromotrice sinusoïdale dans un enroule- ;nent 22 bobiné simultanément sur ces deux noyaux magnétiques et dont. il sera question plus loin.
La, fréquence du courant sinusoïdal 20 est supérieure à celle du courant de sou-
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circulant dans des machines de caractéris tiques différentes, on a prévu d'introduire dans le circuit de rétroaction négative, c'est- à-dire celui traversé par le courant redressé fourni par le redresseur 21, un rhéostat 24 comprenant une série de plots 25 sur les quels un curseur 26 peut être amené indi- viduellement.
Le dispositif 10 représenté à l'intérieur du cadre en traits mixtes 10 élève la tension u brise aux bornes de la résistance 23 au carré. Cette tension est appliquée par moitié aux grilles de deux tubes amplificateurs électro niques identiques à caractéristiques non linéaires, par l'intermédiaire de deux résis tances égales 27 et 28 dont la valeur est forte par rapport à la résistance 23. Ces deux tubes sont désignés par 29 et 30.
Deux tubes 31 et 32 servent à stabiliser la tension fournie par un réseau dont les borne sont désignées par 33 et 34.
Les cathodes des deux tubes 29 et 30 sont mises au même potentiel, qui peut être réglé par une résistance variable 35 montée en série avec une résistance fixe 36. Les deux anodes des tubes 29 et 30 sont soumises à la même tension continue par l'intermédiaire d'une résistance 37.
Les tensions sur les grilles des tubes 29 et. 30 sont en opposition. Ces tubes fonction nent dans les régions de leurs caractéristiques (lui sont quadratiques, de manière que les va riations de la tension de plaque soient propor tionnelles au carré des tensions de grille.
L'installation comprend un commutateur double 38 dont l'élément mobile peut être amené dans une position d'étalonnage schéma tisée par les plots 39. Ceux-ci sont connectés à une source de tension constante 40.
Lorsque le commutateur 38 est dans la position d'étalonnage, on peut régler la ten sion appliquée aux cathodes des tubes 29 et 30 en agissant sur la partie variable 35 de la résistance 35-36 connectée entre ces ca thodes et un point 41 commun aux deux résistances égales 27 et 28.
Le dispositif intégrateur est représenté à l'intérieur du cadre en traits mixtes 12. Il comprend deux tubes électroniques identiques 42 et 43 dont les deux cathodes sont au même potentiel. Celui-ci est pris entre deux résis tances 44 et 45 qui forment potentiomètre avec une résistance 46 et les résistances 35 et 36. Le point commun aux résistances 45 et 46 est connecté à la grille du tube 43 par l'inter médiaire d'une résistance 77. Les deux anodes des tubes 42 et 43 sont soumises à la même tension d'alimentation par l'intermédiaire d'une résistance 47.
La grille du tube 42 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 48 aux anodes des tubes 29 et 30. Elle est donc soumise aux variations de tension de plaques des tubes 29 et 30. La, grille du tube 43 est connectée simultanément à une des armatures de quatre condensateurs, désignés respectivement par 49, 50, 51 et 52. L'autre armature de ces condensateurs est connectée aux anodes des tubes 42 et 43 par l'intermédiaire d'un com mutateur dont l'élément mobile est désigné par 53 et dont les plots fixes sont désignés par 54.
Les valeurs des condensateurs 49 à 52 sont différentes d'un élément à l'autre, de sorte que suivant que l'élément mobile 53 du commutateur est. sur l.'un ou l'autre des plots fixes 54, la grille du tube 43 est connectée aux anodes des tubes 42 et. 43 par un conden sateur d'une capacité différente.
lie courant de charge de l'un ou l'autre des condensateurs 49 à 52 est proportionnel au carré du courant de soudure parce que la tension appliquée à la grille du tube 42 est elle-même proportionnelle au carré du cou rant de soudure.
Il en résulte, puisque la quantité d'élec tricité accumulée par un condensateur est proportionnelle à l'intégrale du courant qui le traverse, que les condensateurs 49 à 52 qui sont choisis en fonction de la durée 'de la. soudure se chargent proportionnellement à l'intégrale du carré du courant de soudure.
La valeur moyenne fournie par le dispo sitif intégrateur 12 influence un dispositif mémorisateur qui est schématisé à. l'intérieur du cadre en traits mixtes 13. Ce dispositif est constitué par un condensateur 55, qui se charge sans pouvoir se décharger et sans dé biter, et deux tubes électroniques 56 et 57.
La grille de tube 56 est soumise, par l'in termédiaire d'une résistance 58, à une tension proportionnelle à l'intégrale du carré du cou rant de soudure.
A cet effet, aucune résistance n'est dispo sée dans le circuit d'anode de -ce tube, tandis qu'une résistance élevée 59 est connectée dans le circuit de cathode. Celle-ci est reliée à la grille et à l'anode du tube électronique 57. La cathode de celui-ci est connectée à une des électrodes du condensateur 55 dont l'autre électrode est reliée à la résistance 59 dans le circuit de cathode du tube 56 monté en ca- thodyne. Le condensateur 55 est en liaison avec l'extrémité de la résistance 59 opposée à celle reliée directement à la cathode du tube 56.
Le tube 57 sert d'élément unidirectionnel. Il charge le condensateur 55 (condensateur mémoire), mais ne permet pas sa. décharge parce que le courant inverse dans le tube 57 est négligeable. Par le fait que la résistance 59 est élevée, le courant de grille du tube 56 fonctionnant en cathodyne est négligeable.
Pour compenser le terme continu dû aux amplificateurs à couplage direct et les dis symétries des tubes employés, en d'autres termes pour équilibrer le zéro de l'installation, on utilise un dispositif amplificateur diffé rentiel représenté à l'intérieur du cadre en traits mixtes 14. L'on prévoit des tubes 60 et 61 montés tous les deux en cathodyne. Les cathodes de ces tubes sont donc en série avec des résistances élevées désignées respective ment par 62 et 63.
La grille du tube 60 est connectée par l'in termédiaire d'une résistance 64 à la cathode du tube 57. Le condensateur 55 peut être dé- chârgé à travers une résistance 65 lors de la fermeture d'un interrupteur 66 monté en série avec elle dans une dérivation aux bornes du condensateur 55.
Les deux anodes des tubes 60 et 61 sont soumises au même potentiel d'alimentation. La tension recueillie entre les deux cathodes des tubes 60 et 61 est fonction de la diffé- rente de tensions entre les deux grilles clé ces tubes. Par conséquent, en connectant. la grille du tube 61 à une résistance variable 6 7 mon tée entre deux autres résistances fixes 68 et 69 formant potentiomètre, on peut régler la tension de grille du tube 61 de manière à obtenir un zéro correct de l'installation lors que aucun signal n'est appliqué sur la grille du tube 60.
L'appareil de mesure du courant sortant du dispositif amplificateur différentiel 14, représenté dans le cadre en traits mixtes 15, est constitué par Lin milliampèremètre inté rieur 70, dans le cas où l'élément mobile 71 d'un commutateur est amené sur un plot fixe 72 et par un milliampèremètre extérieur lorsque cet élément mobile 71 est. amené sur un plot fixe 7:1. L'élément mobile 71 est connecté à la cathode du tube 60 par une résistance 74.
A la, fin de chaque mesure, on doit déehar- ger les condensateurs d'intégration 49 à. 52 ainsi due le condensateur de mémoire 55. La décharge des condensateurs 49 à. 52 est effec tuée par la fermeture d'un interrupteur 75 connecté en série avec une résistance 76 en dérivation sur la résistance 77.
Cet, interrupteur 75 peut être relié à l'interrupteur 66 permettant la. décharge du condensateur 55 du dispositif mémorisateur, de manière qu'il puisse être ouvert ou fermé en même temps que lui.
Au lieu d'un amplificateur magnétique à rétroaction négative, le dispositif 6-9 pour rait comprendre un anneau en manganine inséré dans le circuit secondaire de la ma chine de soudure. Un anneau de ce genre est représenté schématiquement en 78, à la fig. 1.
La différence de potentiel entre les .faces opposées de cet. anneau et qui est proportion nelle au courant de soudure est appliquée à l'entrée du dispositif 1.0 qui doit fournir un courant proportionnel au carré du courant de soudure.
Pour élever au carré un courant donné, on peut utiliser d'autres moyens que des tubes à vide à caractéristiques non linéaires. On peut, par exemple, utiliser un tube mélangeur du genre de celui désigné par 79, à la fig. 3. La différence de potentiel u est alors appliquée entre chacune des grilles 80 et 81 et la cathode de ce tube et le courant circulant dans le circuit anodique est proportionnel à 2t .
On peut également employer, comme dis positif intégrateur, un dispositif tel que celui représenté à la fig. 4, qui comprend une résis tance 82 en série avec un condensateur 83, à condition que l'impédance capacitive de ce condensateur soit faible par rapport. à. la valeur de la résistance 82.
Si la tension aux bornes de cette résistance est beaucoup plus grande que la tension aux bornes du condensateur, on petit considérer que le courant qui traverse la résistance 82 est le quotient de la différence de potentiel appliquée entre les bornes 84 et 85 et cette résistance.
Par conséquent, la différence de potentiel entre les électrodes du condensateur 8:3, qui est égale à.
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peut aussi s'expri mer par
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expression dans laquelle: h' exprime la valeur de la résistance 82, l' exprime la capacité du condensateur 83, t. exprime la différence de potentiel pro 1>ort.ionnelle au carré du courant de soudure, qui est. appliquée entre les bornes 84 et 85.
Dans ce cas, il faut amplifier la tension recueillie aux bornes du condensateur.
Le dispositif mémorisateur peut être cons titué comme représenté à la fig. 5, par un relais ultra-rapide 86 qui actionne un inter rupteur 87 dans le circuit de grille d'un tube à vide 88. La cathode est montée en série avec une résistance 89. Un condensateur 90 est connecté entre la grille du tube 88 et l'extrémité de la résistance 89 opposée à celle reliée directement, à la cathode.
La tension à mémoriser est appliquée entre des bornes 91 et 92. La tension obtenue peut être prise aux extrémités de la résistance 89.
Le dispositif amplificateur différentiel pourrait être constitué, comme représenté à la fig. 6, par deux tubes à vide 93 et 94 dont les cathodes sont reliées entre elles et dont les anodes sont soumises à une tension de polari sation à. travers des résistances désignées res- pectivement par 95 et 96. Dans ce cas, la tension -fournie par le dispositif mémorisateur doit être appliquée à un tube monté en cathodyne, dont la cathode est reliée à la grille du tube 93, tandis que la tension com pensatrice est appliquée à la grille du tube 94. La tension compensée de sortie est prise entre des bornes 97 et 98 connectées directe ment aux anodes des tubes 93 et 94.
Une autre forme de ce dernier dispositif est schématisée à la fig. 7 où on a représenté un tube à vide 99 dont la grille est soumise à la tension mémorisée entre les bornes 100 et 101. LTne résistance 102 est montée dans le circuit d'anode. Une résistance fixe 103 et un potentio mètre 104 sont montés en série entre la cathode et l'anode. La tension compensée de sortie est prise entre des bornes 105 et 106 connectées respectivement à l'anode du tube 99 et au curseur du potentiomètre 104.