Appareil de mesure électrique
La présente invention a trait à un appareil de mesure électrique du genre dans lequel les oscillations produites électroniquement sont utilisées à des fins de mesure, tel que, par exemple, un appareil indiquant un niveau et comprenant une sonde faisant partie d'un pont alimenté par des oscillations et dont le déséquilibre est mesuré par la déviation de l'organe indicateur d'un instrument sensible à ce déséquilibre.
L'objet de la présente invention est de fournir des moyens de stabilisation des oscillations produites électroniquement vis-à-vis des variations de voltage et/ou de fréquence du réseau distributeur, et contre les variations se produisant dans l'oscillateur même, par exemple par suite du vieillissement des lampes.
Selon l'invention, le dispositif de stabilisation comprend une capacité reliée au circuit oscillant de l'oscillateur et susceptible de varier de façon à réduire l'amplitude d'oscillation lorsque la tension du courant de haute fréquence dépasse une valeur prédéterminée.
De préférence, un faible voltage de haute fréquence est obtenu à partir d'un enroulement sur un transformateur reliant l'oscillateur avec le circuit de mesure, et ce voltage est redressé et appliqué aux bornes d'un instrument muni d'une armature solidaire d'une bobine mobile susceptible d'être déviée par l'action dudit courant, ladite armature étant associée, pour former une capacité, avec une armature fixe reliée au circuit de grille de l'oscillateur, ce qui a pour effet que lorsqu'une déviation de ladite bobine provoque un rapprochement desdites armatures et, par conséquent, une augmenta- tion de la capacité développée entre elles, il se produit une diminution de l'amplitude d'oscillation.
Un équilibre est atteint pour une certaine déviation du compteur et cet équilibre est maintenu automatiquement, quels que soient les changements se produisant dans le circuit tels que des variations de tension ou de fréquence du réseau d'alimentation ou un vieillissement des lampes de l'oscillateur.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention, utilisable comme indicateur du niveau d'un liquide.
L'oscillateur de l'appareil représenté comprend une lampe thermoionique 10 dont l'anode est alimentée par du courant alternatif de fréquence correspondant à celle du réseau par un transformateur 11. Une bobine 13 et un condensateur 14 constituent un circuit syntonisé à haute fréquence. Un condensateur 15 et la capacité entre une armature 16 mise à la terre et fixée à la bobine mobile d'un instrument 17, d'une part, et une armature 18 fixe disposée dans le champ de déplacement de l'armature 16, d'autre part, agissent comme diviseurs de potentiel pour assurer l'alimentation de la grille de la lampe sous un voltage convenable. Un condensateur 19 relie l'anode de la lampe à l'extrémité opposée au condensateur 15 de la bobine 13.
La bobine 13 est accouplée inductivement avec deux bobines 20, 21. Le circuit de l'une des sections de la bobine 20 est complété par une résistance variable 22 et une capacité variable 23 disposées en série, et une bobine 24, tandis que le circuit de l'autre partie de la bobine 20 est complété par une résistance 25, un condensateur 26 dont l'un des côtés est constitué par une sonde disposée dans un récipient dont le niveau du contenu doit être mesuré, l'autre côté étant constitué par le fond de ce récipient et la bobine 24. Le phasage des portions de bobine 20 est arrangé de telle sorte que les courants traversant l'élément commun des deux circuits, c'est-à-dire là bobine 24, sont antiphasés, de sorte que le flux produit par la bobine 24 est proportionnel à la différence entre les courants traversant les deux circuits.
Par réglage du condensateur 23 et de la résistance 22, on rend les deux courants égaux lorsque le récipient est vide. Lorsque la capacité du condensateur 26 est changée par l'introduction d'une substance dans le récipient, le courant dans ce circuit augmente et dépasse le courant traversant l'autre circuit, ce qui crée une différence de potentiel à travers la bobine 24. Cette différence de potentiel est à haute fréquence, commandée par la bobine 13 et le condensateur 14, mais modulée cent pour cent par le circuit d'alimentation redressé, le redressement étant produit par la lampe 10. Le signal modulé est conduit au redresseur 27 dont le débit peut être lu sur un instrument 28 étalonné de façon à indiquer le degré de remplissage du récipient.
La bobine 21 est reliée par une impédance 29 à un redresseur 30. Le courant sortant du redresseur 30 est envoyé dans l'instrument 17, le condensateur 31 servant de filtre passe-bas.
Quand la bobine mobile de l'instrument 17 est traversée par un courant, l'armature 16 se déplace vers l'armature fixe 18 diminuant ainsi l'espace qui les sépare, jusqu'à ce qu'elles entrent finalement en contact.
Une rétroaction positive dépend maintenant des capacités relatives du condensateur 15 et du condensateur formé par lesdites armatures fixe et mobile, iors des mouvements de la bobine mobile de l'instrument 17, du fait qu'un potentiomètre de capacité est formé aux bornes de la bobine 13 par la jonction entre ces deux éléments connectés à la grille de la lampe.
Quand la lampe est soumise à des oscillations, de l'énergie est transmise à la bobine d'accouplement 21 et redressée, et le courant redressé passe dans la bobine de l'instrument 17 et produit un déplacement de l'armature 16 en direction de l'armature fixe 18 et, par conw séquent, une augmentation de la capacité entre les deux armatures. Avec l'augmentation de la capacité se produit une réduction inverse de l'impédance entre la grille et la terre et le potentiel de grille se rapproche du potentiel de terre. On notera qu'il s'est ainsi formé une dérivation externe comprenant une rétroaction négative par le fait que, lorsque le débit de l'oscillateur augmente, le couplage est réduit pour s'opposer à cette augmentation et une stabilisation aura lieu, le couplage provoqué par une certaine amplitude d'oscillation étant le couplage requis pour cette amplitude.
Si certains changements extérieurs, tels qu'une augmentation du voltage d'alimentation, se produisent, l'augmentation de l'amplitude qui aurait lieu normalement est utilisée pour envoyer de l'énergie supplémentaire à la bobine mobile, de façon à provoquer une réduction supplémentaire du couplage et du fait qu'elle présente une grande sensibilité à la rétroaction négative résultant du rapprochement des deux armatures, la déviation par rapport à l'ampli tude primitive est si petite qu'elle peut être considérée comme ilnsignifiante. De façon identique, s'il se produit un changement du paramètre du circuit qui provoquerait normalement un changement du niveau d'oscillation, la dérivation de rétroaction diminue ce changement de niveau à une quantité négligeable en réajustant le couplage en faisant varier l'espacement des deux armatures.
Electrical measuring device
The present invention relates to an electrical measuring apparatus of the kind in which the oscillations produced electronically are used for measuring purposes, such as, for example, an apparatus indicating a level and comprising a probe forming part of a bridge powered by oscillations and the imbalance of which is measured by the deviation of the indicator organ of an instrument sensitive to this imbalance.
The object of the present invention is to provide means for stabilizing the oscillations produced electronically vis-à-vis variations in voltage and / or frequency of the distribution network, and against variations occurring in the oscillator itself, for example. due to the aging of the lamps.
According to the invention, the stabilization device comprises a capacitor connected to the oscillator circuit of the oscillator and capable of varying so as to reduce the oscillation amplitude when the voltage of the high frequency current exceeds a predetermined value.
Preferably, a low high frequency voltage is obtained from a winding on a transformer connecting the oscillator with the measurement circuit, and this voltage is rectified and applied to the terminals of an instrument provided with an armature integral with 'a moving coil capable of being deflected by the action of said current, said armature being associated, to form a capacitor, with a fixed armature connected to the grid circuit of the oscillator, which has the effect that when a deflection of said coil causes said armatures to come together and, consequently, an increase in the capacitance developed between them, there is a reduction in the amplitude of oscillation.
An equilibrium is reached for a certain deviation of the counter and this equilibrium is maintained automatically, regardless of the changes occurring in the circuit such as variations in voltage or frequency of the supply network or aging of the lamps of the oscillator. .
The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of the apparatus which is the subject of the invention, which can be used as an indicator of the level of a liquid.
The oscillator of the apparatus shown comprises a thermionic lamp 10, the anode of which is supplied with alternating current of frequency corresponding to that of the network by a transformer 11. A coil 13 and a capacitor 14 constitute a high frequency tuned circuit. A capacitor 15 and the capacitor between an armature 16 earthed and fixed to the voice coil of an instrument 17, on the one hand, and a fixed armature 18 disposed in the field of displacement of the armature 16, of on the other hand, act as potential dividers to ensure the supply of the grid of the lamp under a suitable voltage. A capacitor 19 connects the anode of the lamp at the opposite end to the capacitor 15 of the coil 13.
The coil 13 is inductively coupled with two coils 20, 21. The circuit of one of the sections of the coil 20 is completed by a variable resistor 22 and a variable capacitor 23 arranged in series, and a coil 24, while the circuit the other part of the coil 20 is completed by a resistor 25, a capacitor 26, one side of which is formed by a probe placed in a receptacle, the level of which is to be measured, the other side being formed by the bottom of this receptacle and the coil 24. The phasing of the coil portions 20 is arranged so that the currents passing through the common element of the two circuits, that is to say the coil 24, are antiphase, so that the flux produced by the coil 24 is proportional to the difference between the currents flowing through the two circuits.
By adjusting the capacitor 23 and the resistor 22, the two currents are made equal when the container is empty. When the capacitance of capacitor 26 is changed by the introduction of a substance into the vessel, the current in this circuit increases and exceeds the current through the other circuit, which creates a potential difference across coil 24. This potential difference is at high frequency, controlled by the coil 13 and the capacitor 14, but modulated one hundred percent by the rectified supply circuit, the rectification being produced by the lamp 10. The modulated signal is led to the rectifier 27 whose flow rate can be read on an instrument 28 calibrated to indicate the degree of filling of the container.
The coil 21 is connected by an impedance 29 to a rectifier 30. The current leaving the rectifier 30 is sent to the instrument 17, the capacitor 31 serving as a low-pass filter.
When the voice coil of the instrument 17 is traversed by a current, the armature 16 moves towards the fixed armature 18 thus reducing the space between them, until they finally come into contact.
A positive feedback now depends on the relative capacities of the capacitor 15 and of the capacitor formed by said fixed and movable plates, iors movements of the voice coil of the instrument 17, because a capacitance potentiometer is formed at the terminals of the coil. 13 by the junction between these two elements connected to the grid of the lamp.
When the lamp is oscillated, energy is transmitted to the coupling coil 21 and rectified, and the rectified current flows through the coil of the instrument 17 and produces a displacement of the armature 16 in the direction of the fixed frame 18 and, consequently, an increase in the capacity between the two frames. With the increase in capacitance there is an inverse reduction in the impedance between the grid and the earth and the grid potential approaches the earth potential. It will be noted that an external bypass is thus formed comprising a negative feedback by the fact that, when the flow rate of the oscillator increases, the coupling is reduced to oppose this increase and a stabilization will take place, the coupling caused by a certain amplitude of oscillation being the coupling required for that amplitude.
If certain external changes, such as an increase in the supply voltage, occur, the increase in amplitude that would normally occur is used to send additional energy to the voice coil, so as to cause a reduction. added to the coupling and because it has a high sensitivity to the negative feedback resulting from the approximation of the two reinforcements, the deviation from the primitive amplitude is so small that it can be considered insignificant. Likewise, if there is a change in the circuit parameter that would normally cause a change in the oscillation level, the feedback bypass decreases this level change to a negligible amount by readjusting the coupling by varying the spacing of the wrenches. two frames.