Commutateur potentiométrique pour la mesure de tensions continues

HAL Id: jpa-00212587

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Submitted on 1 Jan 1951

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Commutateur potentiométrique pour la mesure de

tensions continues

C. van Blitz, J. Weill

To cite this version:

78 A

sonde)

(1).

Lia, sonde contient un

_petit

_compteur

de

_{Geiger-Müller}

alimenté par une

_pile

de

_{75o V,}

en

_parallèle

avec un condensateur de 25 00o

pF;

l’appareil

est donc autonome. Les

_piles

utilisées ont

les

_{caractéristiques}

suivantes :

Un tel

_appareil

est en fonctionnement continu au C. E. A.

dèpuis

sa

_fabrication,

c’est-à-dire

_quatre

mois.

30 Sonde détectrice _{de rayons} y pour

prospection.

-Pour cet

_appareil,

des

_{piles ayant}

des éléments

(1)

Modèle du Commissariat à

_l’Énergie

_atomique.

de 0

= _{2I mm} sont nécessaires. Les

caractéristiques

électriques

diffèrent _{très peu} de celles des éléments de Ø = 25 _mm.

40

Chambres d’ionisation. - Sur

des

_prototypes,

des

_piles

de 150 V sont utilisées.

Elles ont des éléments de Ø = 10 mm et une

longueur

de

5,5

cm. Leur résistance interne

est,

suivant le cas, de o,1 à I M03A9 _{par Volt.} Leur

_poids

est

de l’ordre de 10 g.

.

Signalons

que, sur une

_petite

chambre

d’ionisation,

une

_pile

de 150 V

_{ayant des}

éléments de Ø = 5 mm

est en fonctionnement

_depuis

deux mois.

Nous

citerons,

en

plus

des

_applications

_{précédentes}

l’utilisation

de ces

_piles

en

_{électrostatique,}

météo-rologie,

ballons-sondes,

etc.

Manuscrit reçu le 15 _{juin 1951.}

REFERENCES. [1] ZAMBONI G. - Gilbert

Annalen, I8I5, 49, 4I; I8I5, 51, I82; I8I9, 60, I5I.

[2]

BRAGG W. L. -

Electricity, éd. Bell, London, I936, p. 5I. [3] AUERBACH F. - Handbuch der

Physik, 2e édition, éd.

Barth, Leipzig, I _{vol., 4, I905.}

[4] GRAETZ L. - Handbuch der Elektrizität und des

Magne-tismus, vol. 1, éd. Barth, Leipzig, I9I8, 44I.

[5] ELLIOTT A. -

Electronic Engineering, I948, 20, 3I7,

[6] PRATT T.H. - Electronic

Engineering, I948, 20, 274, et

I948, 20, 3I4.

[7] WEILL, ROGOZINSKY, RASTOIX, et JANOT. 2014 J.

Radio-logie et _{électrologie, I952,} 33.

BIBLIOGRAPHIE.

FÉRY C., CHÉNEVEAU C. et PAILLARD G. - Piles

primaires

et aocumulateurs, Encyclopédie industrielle, I925, éd.

J-.B. Baillière.

JUMAU L. - Piles et

accumulateurs, éd. Armand Colin.

CREIGHTON et K0152HLER. 2014 _{Electrochemistry,} éd. Chapman et

Hall.

CHARLOT G. - Nouvelle méthode

d’analyse qualitative, éd.

Masson.

BRUHAT G. -

Électricité,

éd. Masson.

COMMUTATEUR

_{POTENTIOMÉTRIQUE}

POUR LA MESURE DE

TENSIONS

CONTINUES Par C. VAN BLITZ et J. WEILL.

Commissariat à

_l’Énergie

_atomique.

Fort de Châtillon,

Fontenay-aux-Roses

(Seine).

Sommaire. - Ce

dispositif utilise un commutateur téléphonique asservi _{automatiquement} et

permettant, par une méthode d’opposition, la mesure avec une excellente précision de tensions

conti-nues fixes ou lentement variables. On décrit également l’application de cette méthode à la mesure précise de la puissance d’une pile atomique.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM.

PHYSIQUE

APPLIPUÉE. TOME

_{i 2,}

OCTOBRE

_i95i,

PAGE 79 A.

Pour

mesurer

avec une

_{grande précision}

des

1 tensions continues constantes _ou

lentement variables,

l’usage

d’une méthode

_{d’opposition}

_s’impose.

Cette

note décrit un

_appareil

_permettant

la mesure en lecture directe d’une tension

continue,

avec une

précision qui

peut

atteindre

_1/10000e.

Principe.

- La méthode

potentiomètrique,

employée

ici a la

_{particularité}

d’être rendue

complè-tement

_automatique.

En

effet,

par

l’opposition

d’une tension connue, le

spot

du

_{galvanomètre}

de lecture est ramené

_{automatiquement}

au début

de

l’échelle,

chaque

fois

_qu’il

en atteint l’extrémité.

79 A

Le nombre des

_{oppositions partielles}

est

_indiqué

par un

_appareil

auxiliaire dont la

lecture,

_complétée

par celle du

galvanomètre,

donne la valeur de la tension mesurée.

.

Description

(fig.

I ).

- Le commutateur rotatif C

(type

téléphonique)

est monté en

_{potentiomètre}

P à

_plots,

_comportant

n

_positions

fixes et de résistance totale

_R.

Une source de tension stabilisée de

_référence,

de

tension

V,

est branchée aux bornes du

potentio-mètre P. La source de tension U à mesurer est branchée entre le curseur du commutateur

potentio-mètrique

et l’une de ses extrémités.

Ce branchement

_comporte

dans son circuit un

Fig. 1.

relais sensible S de résistance interne

Rs,

un

galva-nomètre G de résistance

_{interne Rg}

et une résis-tance R.

Soit

Rt

la somme des résistances R

+ Rg

+

RS,

Rp

étant choisi très

_petit

devant

Rt,

le relais S sera

_réglé

_{pour coller} avec un courant dh

It

et le

galvanomètre

G,

à zéro

central,

sera choisi de sen-sibilité

I

_égale

à

VR.

n Rt t

L’entraînement du

commutateur,

assuré par le

bloc

_pilote

_P,

_persiste

_pendant

toute la durée du

collage

du relais S. 1

Ce relais se décollera dès que la valeur absolue de différence entre la tension U et la tension

d’oppo-sition V sera inférieure

à - ?

c’est-à-dire _pour un

n

courant de ±

I t.

La

_position

_N,

sur

_laquelle

le balai

s’arrêtera,

donnera la mesure de la tension U à

± V,

le

galva-n g

nomètre G

_indiquant

l’écart

_positif

ou

_négatif

de la tension U _par

_rapport

à

N v

Un relais secondaire

Rrc

court-circuite le

galva-nomètre

_pendant

toute la durée de rotation du

commutateur, ceci afin d’éviter toute

_surcharge

inutile au

_{galvanomètre}

dont le

_spot

ou

_l’aiguille

restera

_toujours

à l’intérieur de l’échelle.

Le commutateur rotatif

_employé

(fig.

2)

est

du

_type

téléphonique;

les modèles courants dans

l’industrie

Fig. 2. - Commutateur rotatif AOIP.

permettent

de choisir n =

50,

25 _{ou r 2}

positions

et

_peuvent

établir

simultanément

plusieurs

contacts

indépendants

suivant le nombre de bancs du rotatif. Son entraînement est _{assuré par} une roue à rochet actionnée par un relais

autocoûpeur

dont la

puis-sance d’excitation est de 10 à 20 W.

Le relais sensible S devra

_comporter

un contact à maximum et un contact à

minimum,

réglables

de

préférence,

afin de

_pouvoir

faire coïncider son

_collage

avec la déviation totale du

_{galvanomètre;}

de

_plus,

il devra

être

_susceptible

de

_supporter

des

_surcharges

égales

à n fois son courant de

_collage.

Contrairement à la

_{technique téléphonique}

_usuelle,

le bloc

_pilote

est ici _{constitué par} un

_système

élec-tronique

simple.

En

effet,

conformément à la

_figure

3,

le contact mobile du relais S est connecté à la

_grille

de commande d’une

_lampe

de

_puissance,

les deux contacts fixes étant à la masse. Dans le circuit

plaque

de

celle-ci,

on a

_placé

la bobine d’excitation

du commutateur ainsi

_qu’une

résistance

_d’appoint

Ra

Fig. 3.

destinée à limiter le débit de la

_lampe.

Aux

borne

de la résistance

Ra

on a

_placé

le relais secondaire

Rr..

80 A

lampe

se trouve à son cut-off

_(aucun

débit

_plaque)

en l’absence du contact du relais

S,

le rotatif n’est

. pas entraîné

et le relais

Rcc

ne _{colle pas.} Au

con-traire,

pendant

toute la durée de

_collage

du relais

S,

la

_grille

se trouve mise à la masse, d’où

_apparition

d’un courant

_plaque

_important

entraînant la

rota-tion du commutateur et le

_collage

du relais

_Rcc.

Ainsi

constitué,

ce

_montage

fonctionne en _commua

tateur

_{potentiométrique automatique,}

c’est-à-dire

sans l’intervention d’aucune

manipulatio.n.

A titre d’indicâtions

_{complémentaires}

et afin de bien

préciser

les conditions d’utilisation et de fonction-nement de cet

_{appareillage,}

nous donnons ici les

Fig. 4. - _{Vue d’ensemble de l’appareil.}

aractéristiques

essentielles d’un

_montage

poten-tiométrique

que nous avons réalisé

et

qui

donne

toute satisfaction.

Application

à

la mesure de la

_puissance

d’une

pile

atomique.

- Nous

avons réalisé ce

_montage

dans le but de mesurer avec

_précision

la

_puissance

à

_laquelle

fonctionne une

_pile

_{atomique. Rappelons}

que cette

_puissance

se mesure à l’aide d’une chambre

d’ionisation,

suivie d’un

_{amplificateur}

à courant

continu

fournissant

à la

_sortie,

dans le cas

_qui

nous

intéresse,

une

tension

continue

_pouvant

varier

de o à 10 V et

_{proportionnelle}

à la

_puissance

de la

pile,

celle-ci

_{pouvant varier, à}

titre

_d’exemple,

entre

o et 1000 kW.

L’impédance

de

sortie de

_{l’amplificateur}

est

de 1000

03A9;

avec

It

=5p.

A et V = 10

V,

la valeur

de

Rt

a été choisie de _gg ooo 03A9. La résistance totale du

_{potentiomètre}

étant de 20o

03A9,

l’erreur maximum

commise,

si l’on

_néglige

la fraction

_(variable)

de la

résistance

_du

_{potentiomètre qui}

se trouve être dans le circuit

de

mesure sera donc de 2

_{pour 1000,}

chiffre

inférieur à toute

_{appréciation possible}

sur le

galva-nomètre. Les valeurs

_adoptées

_pour les

différents

facteurs intervenant dans le

_montage

sont résumées dans le tableau suivant : -

Lampe :

type

R 120

_(deux

en

_parallèle).

Commutateur

rotatif : 10

bancs,

25

_positions

(dont

20

utiles).

La totalité de l’échelle du

_{galvanomètre}

G,

à zéro

central,

représente

donc i V

_(±

5oo mV

correspondant

à une

_puissance

de la

_pile

de -!- 5o

_kW).

Ceci

_permet

_{d’apprécier}

une tension de sortie

de’

l’amplificateur

avec une erreur absolue de lecture

inférieure à 5

mV,

soit la

_puissance

de la

_pile

avec

une erreur absolue inférieure à 5oo W. Il sera donc

possible

de mesurer, en

_principe,

dans le cas extrême r o0o

kW,

puissance

nominale,

à moins de 5oo W

_près,

soit avec une

_précision

_{meilleure que}

_o,5/iooo.

Dispositions

particulières.

- Le commutateur

rotatif ne

_pouvant,

_{de par} sa

_{construction,}

toutner

que dans un seul sens, il a _paru

_préférable

d’utiliser

deux bancs

_qui

_explorent

le

_{potentiomètre}

l’un dans le sens des

_potentiels

croissants

_(o

à 10

V), .

l’autre dans le sens des

_potentiels

décroissants

(1 o

à o

V).

Ceci

_permet

le « _pas à _{pas » du}

commu-tateur,

que la

pile atomique

varie dans un sens ou dans

l’autre,

le commutateur se

_plaçant

automati-quement

sur le banc

_{correspondant.}

A défaut de

cette

_précaution

le relais S subirait des

_surcharges

répétées

et _{il y} aurait

_augmentation

du

_temps

mort dans la lecture due à la rotation totale du

commu-tateur à

_{chaque changement}

de

_palier.

Les contacts

_placés

sur

d’autres bancs

du

commu-tateur sont utilisés _{pour la}

_{signalisation}

lumineuse,

à l’aide de relais

_{intermédiaires,}

donnant la

_position

du commutateur et

_permettant

la lecture à distance de la

_puissance

_par

_multiples

de 5o kW.

La source de

référence

V sert de tension de _{compa- _} raison pour la mesure et doit être

_{parfaitement.}

stable. Elle a _{été conçue de} la

_façon

suivante : un

transformateur à fer saturé est alimenté sous 18

_V,

le courant du

_primaire

est _{stabilisé par deux}

_lampes

fer-hydrogène

en série. Le

secondaire,

après

redres-sement,

débite dans le

_{potentiomètre}

P _par

l’inter-médiaire d’un rhéostat

_{d’ajustement}

de la tension

et

_-comporte

une

_petite

batterie d’accumulateurs en

_tampon

_{(fig. 4).}

Autres

_{applications.}

- Parmi d’autres

applica-tions,

nous citerons des mesures du

_pH,

mesures

photo-électriques,

mesures de

résistances,

etc. i,

D’une manière

_générale,

le

_montage

décrit

_’,peut

s’appliquer

dans tous les cas où

l’on

désire faire

appel

à une méthode

_{potentiométrique}

pour la

mesure, avec une

_grande

_précision,

d’une tension ou d’un courant continu.