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de 2,15 volts
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1,95 volts
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de 80 percent de
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de 2 percent
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522155A1
Family ID 8163089
Probable Assignee Jaeger
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE MESURE DES VALEURS CRETES D'UN PHENOMENE NON
PERIODIQUE A RECURRENCE FAIBLE
EN Title LEAD BATTERY ELECTROMOTIVE FORCE MEASURING APPTS. - USES
VARIABLE GAIN VOLTAGE AMPLIFIER TO COMPARE BATTERY VOLTAGE AND
ADJUSTABLE STABILISED REFERENCE VOLTAGE AND PEAK DETECTING CIRCUIT
Abstract
_________________________________________________________________
CE DISPOSITIF COMPORTE UN COMPARATEUR DE TENSION 8, DONT LE FACTEUR
D'AMPLIFICATION EST REGLABLE, RECEVANT SUR SON ENTREE POSITIVE UNE
TENSION REPRESENTATIVE DE L'ETAT D'UNE BATTERIE D'ACCUMULATEURS AU
PLOMB, ET SUR SON ENTREE NEGATIVE UNE TENSION STABILISEE REGLABLE, DE
FACON A AMPLIFIER LA VARIATION DE LA TENSION BATTERIE AU COURS DE SA
DECHARGE. CE U EST APPLIQUE A L'ENTREE POSITIVE D'UN AUTRE COMPARATEUR
11, LEQUEL RECOIT SUR SON ENTREE NEGATIVE LA TENSION PRESENTE EN
SORTIE D'UN AMPLIFICATEUR ADAPTATEUR D'IMPEDANCE SUR L'ENTREE DUQUEL
EST BRANCHE UN CIRCUIT DE CHARGE D'UN CONDENSATEUR DE MEMORISATION 14.
CELUI-CI SE DECHARGE DANS UN CIRCUIT COMPORTANT LES RESISTANCES 15, 16
ET 17 AINSI QUE L'IMPEDANCE D'ENTREE DE L'ADAPTATEUR 18, DURANT LES
INTERVALLES OU LA TENSION BATTERIE TOMBE EN DESSOUS DE LA VALEUR
QU'ELLE AVAIT AU SEUIL PRECEDENT.
L'ERREUR D'IDENTIFICATION DUE A LA DECHARGE DU CONDENSATEUR 14, PEUT
ETRE PARFAITEMENT COMPENSEE, QUELLE QUE SOIT LA PENTE DE DECHARGE DE
LA BATTERIE, SA VARIATION SE TROUVANT AINSI MINIMISEE PAR RAPPORT A
UNE PLUS GRANDE VARIATION DE LA TENSION BATTERIE EN SORTIE.
This device measures the peak values of a non-periodical phenomenon
which has a low recurrence, where a variable decreases in a
discontinuous fashion. It can be used, for example to measure the
electromotive force of a lead battery. A variable gain voltage
amplifier receives on its positive input a voltage which represents
the voltage to be measured and on its negative input an adjustable
stabilised voltage. Its output signal is applied to the positive input
of a voltage comparator which receives, on its negative input, the
voltage from an impedance converter. The input of the converter is
connected to a peak detecting circuit consisting of a very low leakage
capacitor and a low leakage diode.
Description
_________________________________________________________________
1 2522155
La presente invention concerne un dispositif permettant de mesurer les
valeurs cretes d'un phenomene non periodique a recurrence fai- ble et
constitue un perfectionnement au dispositif selon la demande de brevet
principal n O 79 25 598 du 15 10 79.
On a decrit dans celui-ci une realisation appliquee plus par-
ticulierement a l'indication de l'etat de decharge d'une batterie de
trac tion au plomb On sait que la mesure de la force electromotrice,
fonction lineaire de la densite de l'electrolyte, est representative
de cet etat.
Dans le chariot de manutention, la force electromotrice de la batterie
decroit en 7 a 8 heures de facon a peu pres lineaire de 2,15 volts a
pleine charge jusqu'a 1,95 volts par element, correspondant a une
diminution de 80 percent de la capacite nominale de cette batterie En
aucun cas, celle -ci ne doit etre dechargee au dela, sous peine
d'usure prematuree.
D'o la necessite d'une mesure precise, stable et fiable.
En pratique, la mesure directe par un voltmetre est exclue, car si
theoriquement la decroissance de la tension integree dans le temps est
lineaire, pratiquement elle varie de facon discontinue par paliers
successifs Ceux-ci sont separes par des intervalles de temps de duree
aleatoire, au cours desquels la tension peut descen- dre tres en
dessous de la tension mini admissible Cependant, la duree de chacun
desdits intervalles est faible par rapport a la duree totale de
decharge Il s'avere donc necessaire d'integrer les valeurs cre- tes de
la tension, tout en cherchant a obtenir une decroissan- ce de celle-ci
par rapport au temps selon une pente determinee correspon- dant a
l'usage qui est fait de la batterie au cours de sa decharge.
Dans le brevet principal, on decrit le cas d'un chariot de manutention
utilisant une batterie dont la decroissance de la force electromotrice
en fonction du temps est en moyenne de quelques micro volts/ seconde.
Afin d'obtenir une realisation de faible cout, on a elimine tous les
systemes faisant appel aux techniques numeriques, et autres rea-
lisations analogiques sophistiquees, et selon l'invention, il a ete
prefere une mesure analogique utilisant un condensateur de
memorisation des cretes de tension dont la decharge est ramenee a une
valeur aussi faible que pos- sible grace a l'utilisation
d'amplificateurs operationnels a forte impe- dance d'entree et a
faible courant de polarisation Dans les intervalles o le systeme de
levage est utilise, la force electromotrice tombe a une valeur tres
faible, comme il a ete dit plus haut Le condensateur de me- moire se
decharge alors d'une quantite faible, mais superieure 5 celle nor-
malement admissible pour suivre la pente prealablement fixee de
decharge
2522 1 55 ue la batterie sur 7 ou 8 heures Cette decharge de l'ordre
d'une centaine de microvolts/seconde est inevitable dans le cadre
d'une realisation bon marche et amene une erreur sur la lecture de
l'ordre de 2 percent environ.
A la fin de cette periode, le condensateur est recharge lors de la
remontee de la force electromotrice et l'erreur pratiquement annulee.
Le cycle recommence ainsi jusqu'a decharge complete laquelle a pour
effet d'actionner un dispositif d'alerte quelconque ou de bloquer
eventuellement le systeme de levage Cette forme de realisation
convient donc parfaitement dans le cadre d'une utilizsetion habituelle
du chariot de manutention.
Cependant, on peut souhaiter se servir d'un tel dispositif dans le cas
o la pente reelle de decharge moyenne de la batterie par rapport au
temps est plus faible ou plus forte, ce qui amene a controler la
decroi- ssance de la tension en sortie soit en l'augmentant soit en la
diminuant.
C'est le dispositif permettant cette amelioration qui fait l'objet de
la presente demande d'addition.
L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description qui va
suivre en regard des dessins annexes donnes a titre d'exemple non
limita- tif et dans lesquels: la figure 1 est le diagramme
representatif du phenomene a mesurer. la figure 2 est un schema du
circuit electronique selon l'invention.
Dans le diagramme de la figure 1, on fait apparaitre une cer- taine
pente de decroissance (droite dl) qui est la pente de decharge normale
d'une batterie de manutention durant 7 a 8 heures (A Usl faible) Comme
il ete dit plus haut, on utilise pour memoriser les cretes superieures
de la tension batterie, un condensateur 14 (fig 2) lequel se decharge
au cours des creux de tension, selon une branche d'exponentielle d 2
de pente P Celui-ci est au temps zero, charge a Us mfx et se decharge
ensuite suivant la formule:Log Usmax s o CR est la constante de UsmaxK
s 1 = CR temps et dt l'intervalle de temps necessaire pour atteindre
une tension egale a Us max 8 Usl en l'absence de crete de tension
batterie 4 Usl correspond a une etendue de mesure pleine echelle sur
l'indicateur de sortie Si on augmente a Usl de facon telle que i Us 2
= kf Usl, L est augmente d'un facteur k'dt C k',CR a CR constant.
L'indicateur de sortie etant alors en butee, on le regle pour se
retrouver dans les conditions precedentes.
Ainsi, l'aiguille de l'indicateur mettra un temps plus long que dans
le premier cas pour atteindre le bas de l'echelle.
3 2522155
C'est comme si la constante de temps du circuit avait ete augmentee
d'un meme facteur k' Ce fait est l'une des caracteristiques
principales de l'invention.
Dans le demeande de brevet principal, on exploite directement 6 Us aux
bornes de la batterie, qui est, comme on l'a vu plus haut de 0,2 v/
element Selon l'invention, on va donc augmenter ou diminuer cette
varia- tiona Us, tout en conservant la meme constante de temps CR,
qu'il est ma- teriellement difficile d'augmenter sans complication
onereuse.
Le schema de realisation est indique a titre d'exemple en fig 2 La
tension batterie a mesurer est appliquee aux bornes d'un ensem- ble de
2 resistances 1 et 2, Ri etant reglable de facon a ramener la tension
en A aux environs de la tension zener 19.
Cette tension est comparee dans l'amplificateur 8 a une autre tension
fixe prelevee sur le curseur du potentiomntre 4 en serie avec la
resistance 5, le tout aux bornes de la diode zener 19 alimentee par la
resistance 3.
Le gain de la comparaison effectuee par l'amplificateur 8 entre VA et
VB est regle par la resistance 7, montee en contre reaction sur cet
ampli U est preleve aux bornes de la diode Zener 10 L'ensemble R 9 et
Z 10 assure la limitation de U a la valeur Vz 10, dans le cas o la
tension VA attein- drait une valeur prohibitive, notamment lorsque la
batterie est en cours de recharge.
La partie du schema, comportant les amplificateurs 11 et 18 est
identique a celle du brevet principal L'amplificateur il compare la
tensionde sortie Us a U La sortie de celui-ci est raccordee a une
diode
12, a faible fuite, et une resistance 13 a travers lesquels passe le
cou- rant de recharge du condensateur de memorisation 14, lorsque la
tension U est superieure a Us (paliers superieurs) Lorsque U and
#x003C; Us (paliers infe- rieurs) le condensateur 14 se decharge La
tension V, memorisee, est appli- quee a l'entree positive de
l'amplificateur 18, monte en gain de 1 Les resistances 15, 16 et 17
procurent une augmentation de l'impedance d'entree.
On a ainsi: Us ' V et V l' U max.
La variation de tension a la sortie de l'amplificateur 18, e Us, en
fonction du temps depend de 2 facteurs: l'un est non reglable; c'est
la decharge du condensateur
14 dans l'etage d'entree de l'amplificateur 18. l'autre est reglable;
c'est l'amplitude de la variation de la tension batterie au cours du
temps (a U) En se reportant a la figure 1, on voit que la pente
theorique moyenne de C Us 1 decharge d'une batterie au plomb (anglec)
est egale az s, dans le cas de son utilisation normale dans un chariot
de manutention.
4 2522155 e U =U max U min C 0,2 v/element.
L'amplification de A Uet donc de A Us en sortie equivaut a augmenter
arti- ficiellement la pente theorique de decharge de cette batterie
(angle ce) et inversement Il devient ainsi possible d'adapter cette
pente a la pente de decharge P du condensateur 14 En d'autres termes,
durant le temps o la tension batterie au cours d'une decharge
intensive atteint un palier infe- rieur, U " Us, la pente de
decroissance de V peut etre identique a la pente theorique souhaitee,
ce qui minimise evidemment les erreurs (A re- marquer que par effet de
reciprocite, on peut dire aussi que c'est la cons- tante de temps de
decharge de C 14 qui a ete augmentee) La variation de
Us en sortie (A Us) est exploitee par un appareil de mesure 20 Le
regla- ge de l'etendue de mesure est effectue par un reglage de la
resistance 21.
Ce mode d'indication est donne a titre d'exemple non limitatif On peut
egalement utiliser des diodes electroluminescentes (LEDS) ou des
lampes, ou encore un afficheur a cristaux liquides, ou
electroluminescent, de fa- con a realiser un affichage comportant des
reperes successifs equidistants et disposes de facon rectiligne ou
circulaire sans rien changer au carac- tere de l'invention (Fig 3)
2 5 2 2 1 5 5
Claims
_________________________________________________________________
R E V E N D I C A T IO N S
1 Dispositif de mesure des valeurs cretes d'un phenomene non
periodique a recurrence faible, dans lequel une variable decroit de
facon discontinue, en fonction du temps, par paliers successifs
separes par des intervalles de duree aleatoire, au cours desquels
ladite variable de- croit de facon non significative, la duree de
ch-cun des intervalles etant faible par rapport a la duree totale de
la decroissance, Caracterise en ce qu'il comporte un comparateur de
ten- sion dont le facteur d'amplification est reglable recevant sur
son entree positive la tension representative de la tension a mesurer,
et sur son en- tree negative une tension stabilisee reglable, le
resultat de la comparai- son etant applique a l'entree positive d'un
deuxieme comparateur de tension lequel recoit sur son entree negative
la tension issue d'un circuit adap- tateur d'impedance, presentant une
haute impedance d'entree et une faible impedance de sortie sur
l'entree duquel est branchee un circuit de charge et decharge
comportant une diode a faible courant inverse et une resistance de
charge, en serie avec la sortie du comparateur de tension, suivis d'un
circuit de decharge forme d'un condensateur et d'une resistance
branchee entre la borne haute du condensateur et un pont diviseur
forme de deux resistances connectees en serie sur la sortie de
l'amplificateur monte en gain de un, realisant l'adaptation
d'impedance.
2 Dispositif selon la revendication 1, Caracterise en ce que le
phenomene a mesurer est la force electromotrice d'une batterie
d'accumulateur au plomb.
3 Dispositif selon la revendication 1 et 2, Caracterise en ce que le
montage comporte entre la sortie du premier comparateur et l'entree
positive du second un circuit limiteur de tension constitue d'une
resistance et d'une diode zener.
4 Dispositif selon la revendication 3-, Caracterise par le fait qu'il
comporte en sortie un indi- cateur constitue par un voltmetre,
comportant un moyen d'ajustement de la course de l'aiguille.
Dispositif selon la revendication 4, Caraicterise en ce que
l'indicateur de sortie peut etre realise par des barres ou des points
distinctifs superposes, disposes ho- ri Lontalement ou verticalement,
l'amplitude de la variable etant materiili- see soit par 1- position
d'un repere sur l'echelle, soit par un nombre de reperes.
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