Dispositif de surveillance d'une tension électrique présentant une composante de base variable, agencé de manière à maintenir
cette composante à une valeur constante de référence
La présente invention a pour objet un dispositif de surveillance d'une tension électrique présentant des variations relativement grandes et rapides par rapport à une composante de base qui subit ellemême des fluctuations relativement faibles et lentes, ce dispositif étant agencé de manière à maintenir cette composante de base à une valeur constante de référence.
Le problème de la surveillance et du maintien de la composante de base d'une tension à une valeur constante de référence, en particulier à la valeur 0, se présente dans l'utilisation de la réponse élec- trique variable de divers appareils, notamment dans la détermination d'une composition chimique, dans la détection de différents corps, ou dans la mesure d'un facteur physique.
I1 est très courant, à l'heure actuelle, de traduire en facteur électrique - tension ou courant - les concentrations en un composé ou élément contenu dans un mélange soumis à l'analyse. C'est ainsi que la réponse est généralement électrique dans les analyseurs a infrarouge et autres spectrophotomètres, les néphélomètres, colorimètres photo électriques, pHmètres, polarographes, chromatographes, etc. Il en est de même de divers appareils dont le rôle n'est pas l'analyse chimique mais la mesure de grandeurs physiques, notamment: calorimètres, pyromètres, débitmètres, colorimètres, etc. Dans la plupart des cas la réponse électrique varie en fonction du temps, ses variations sont mesurées, et très souvent enregistrées.
Lorsqu'il s'agit d'un appareil donnant, sur une sortie électrique unique, plusieurs informations de nature différente, se succédant dans le temps, comme c'est généralement le cas dans le contrôle de diverses opérations industrielles, l'utilisation de la réponse électrique pose quelques problèmes dont la solution satisfaisante n'a pas été obtenue jusqu'à présent.
Un important problème est la surveillance de la composante de base, c'est-à-dire de la tension ou du courant de référence, par rapport auquel doivent être comptées les indications de l'appareil électrique à différents moments du fonctionnement. Cette composante de base présente en général une dérive relativement lente et d'amplitude relativement faible qui doit évidemment être ramenée à O pendant les opérations d'enregistrement ou de mise en mémoire de la réponse électrique.
Le dispositif objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'impulsions récurrentes, un compteur desdites impulsions présentant un signal de sortie analogique constitué par une tension variant par échelons et dont l'amplitude est proportionnelle au compte du compteur, un comparateur aux deux entrées duquel sont appliquées respectivement ladite tension de référence et la différence entre la tension électrique à surveiller et ladite tension variant par échelons, et des moyens pour interrompre le comptage chaque fois que le comparateur indique l'égalité des tensions qui lui sont appliquées.
Le compteur peut être réversible et le comparateur peut comporter deux sorties sur l'une ou l'autre desquelles apparaît un signal suivant le signe du résultat de la comparaison, l'une de ces sorties étant reliée à l'entrée de décomptage du compteur par l'intermédiaire d'une première porte ET tandis que l'autre sortie est reliée à l'entrée de comptage du compteur par l'inter- médiaire d'une seconde porte ET, ces deux portes autorisant l'application desdites impulsions à l'une ou à l'autre des entrées du compteur en présence desdits signaux, si bien que ladite tension variant par échelons croît ou décroît jusqu'à ce que le comparateur, indiquant l'égalité, cesse de produire lesdits signaux.
Le comparateur peut être constitué par un enregistrement à contact, lesdits moyens pour interrompre le comptage comprenant une porte ET ayant une première entrée reliée audit générateur d'impulsions et une deuxième entrée reliée à l'enregistreur à contact, de façon à interrompre la transmission des impulsions au compteur chaque fois que le comparateur enregistre l'égalité, le dispositif comportant en outre des moyens pour établir dans le compteur le compte maximal chaque fois qu'il reçoit un signal de commande provenant d'un organe programmateur extérieur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif objet de l'in Invention :
la fig. 1 est un schéma de principe de la première forme d'exécution, et
la fig. 2 est un schéma de principe de la seconde forme d'exécution.
Le dispositif de la fig. 1 comprend un comparateur CAMP, une série de bascules binaires montées en compteur-décompteur CRD muni d'un convertisseur numérique analogique CDA. Ce dernier fournit une tension Z proportionnelle au nombre contenu dans le compteur CRD, tandis que l'appareil électrique à surveiller, ou source S, donne une tension de sortie X. Un oscillateur local OL sert à produire des impulsions récurrentes J.
L'appareil électrique ou source S peut être par exemple une thermistance ou une chambre d'ionisation d'un détecteur d'analyseur chromatographique.
Le comparateur COMP est branché, d'une part sur la différence X-Z et d'autre part sur une tension de référence, par exemple nulle. Il donne un signal
A, si X-Z est supérieur à zéro, et B si X-Z est inférieur à zéro. Sur la partie médiane de la figure, on voit une porte ET recevant des impulsions J venant du générateur local et le signal B. Les impulsions passent lorsque B est présent.
Une deuxième porte ET, au côté droit du dessin, est commandée par le signal A.
Le dispositif que l'on vient de décrire est branché en permanence aux bornes de l'appareil S.
Dès qu'une dérive de la tension X se produit et qu'elle ne correspond pas à un pic (ce que l'on détermine par des moyens appropriés qui ne font pas partie du dispositif décrit), le signal B ou le signal A apparaît suivant que X devient inférieur ou supérieur à Z.
Le signal B déclenche l'application d'impulsions à l'entrée de décomptage du compteur, si bien que la tension Z diminue d'un ou plusieurs échelons, jusqu'à ce que X-Z redevienne nul, faisant ainsi disparaître le signal B.
De même, le signal A déclenche l'application d'impulsions à l'entrée de comptage du compteur, si bien que Z croît jusqu'à ce que X-Z redevienne nul, faisant ainsi disparaître le signal A.
A titre de variante, on pourrait remplacer le compteur réversible par un compteur ne fonctionnant que dans un seul sens: dans ce cas, le signal A entraîne l'introduction du nombre maximum dans le compteur, ce qui conduit à la soustraction de la tension maximum Zlt ; X-Z1 devient négatif, le signal B apparaît et autorise l'envoi d'impulsions sur le compteur pour diminuer la valeur de Z. Les impulsions s'arrêtent quand B disparaît, c'est-à-dire quand X-Z devient nul.
Le dispositif de la fig. 2 est destiné à la surveillance discontinue et comprend un compteur simple
CR. L'ordre de remise à zéro, représenté par < b est fourni par un dispositif programmateur non figuré, à des instants prédéterminés, par exemple au début de l'analyse et/ou après l'apparition de certains pics, comme ceux par exemple que l'on obtient en chromatographie de gaz.
L'ordre de remise à zéro appliqué au compteur a pour effet de mettre celui-ci à son compte maximal si bien que la tension : E prend alors une valeur Z, supérieure à X. Yv-Z étant négatif, l'enregistreur à contact ENR fournit un signal a qui débloque la porte ET, si bien que les impulsions J sont appliquées au compteur. Elles ont pour effet de faire décroître le compte de celui-ci unité par unité jusqu'à ce que X-Z ; devienne nul. A ce moment, le signal fourni par l'enregistreur à contact disparaît et le comptage s'arrête.
Dans un cas concret, le dispositif décrit comprend les divers éléments suivants: le compteur CRD est constitué par 6 bascules binaires. La transformation digitale analogique CDA est faite au moyen de portes à diodes 0A 200 au silicium; chaque porte commande l'ouverture du débit d'un transistor 2 N 338 dans des résistances de valeur Rt, 1/2 R1, 1/4 t dont les valeurs sont dans le rapport des puissances de 2.
Au fur et à mesure de l'arrivée des impulsions sur le compteur, les portes s'ouvrent les unes après les autres et permettent l'addition des courants de chacune des portes, de façon à obtenir une descente en escalier. Le palier élémentaire de courant est égal à v où V est la tension stabilisée de 6 volts.
R
Le générateur d'impulsions OL est constitué par un multivibrateur classique fonctionnant à 3 hertz dans le cas de la surveillance discontinue, et à 1000 hertz dans le contrôle continu.
Les portes à diodes des circuits logiques sont faites au moyen de diodes 0A 85.
Le comparateur comprend à Ventrée un chopper à transistor suivi d'un amplificateur alternatif accordé; un démodulateur en anneau sensible à la phase permet de reconstituer une tension continue proportionnelle à la tension d'entrée; le gain de l'ensemble est : de l'ordre de 5000. On attaque en sortie deux amplificateurs de mise en forme. Ces amplificateurs de mise en forme donnent les signaux A et B, comme expliqué dans la description qui précède.