FR2503375A1

FR2503375A1 - Procede de compensation de temperature pour un circuit en pont a resistances

Info

Publication number: FR2503375A1
Application number: FR8205188A
Authority: FR
Inventors: Stephen Arthur Briggs
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1982-03-26
Publication date: 1982-10-08
Also published as: CA1175677A; FR2503375B1; JPS57184977A; US4490803A; DE3212218A1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TRANSDUCTEURS UTILISANT UN CIRCUIT EN PONT. POUR EFFECTUER LA COMPENSATION DE TEMPERATURE DE L'ERREUR DE ZERO ET DE LA SENSIBILITE D'UN CIRCUIT EN PONT COMPRENANT QUATRE RESISTANCES R1, R2, R3, R4, ON CONNECTE UNE PREMIERE RESISTANCE DE COMPENSATION EN SERIE AVEC UNE RESISTANCE DU PONT, ET UNE SECONDE RESISTANCE DE COMPENSATION EN PARALLELE AVEC LA MEME RESISTANCE DU PONT OU UNE RESISTANCE ADJACENTE. ON DETERMINE LES VALEURS DES RESISTANCES DE COMPENSATION PAR DES MESURES EFFECTUEES SUR LE PONT A PLUSIEURS TEMPERATURES. ON CONNECTE EGALEMENT DES TROISIEME ET QUATRIEME RESISTANCES DE COMPENSATION RESPECTIVEMENT EN SERIE ET EN PARALLELE PAR RAPPORT AU PONT COMPLET. APPLICATION AUX CAPTEURS DE PRESSION DE HAUTE PRECISION.

Description

La présente invention concerne un procédé pour réaliser la compensation de

température de circuits en pont à résistances, et elle concerne également des circuits

en pont compensés qui sont obtenus par le procédé précité.

On sait fabriquer des transducteurs qui compren- nent quatre jauges d'extensométrie de type piézo-résistif qui sont branchées en pont de Wheatstone, et dans lesquels les coefficients de température de résistance de chacun des éléments piézo-résistifs sont pratiquement constants sur la gamme de température dans laquelle le transducteur doit

fonctionner. Cependant, du fait des tolérances de fabrica-

tion, les résistances des quatre éléments du pont sont ra-

rement égales,à une valeur zéro de la grandeur d'entrée à

laquelle le transducteur doit réagir, et la tension de sor-

tie du transducteur pour une grandeur d'entrée égale à zéro constitue ce qu'on appelle l'erreur de zéro. De plus, les coefficients de température de résistance des éléments du pont sont rarement égaux, ce qui fait que l'erreur de zéro

change également avec la température.

De plus, la sensibilité du transducteur, exprimée

en variation de la tension de sortie pour une variation don-

née de la valeur d'entrée et une tension d'alimentation uni-

té appliquée au pont, varie également avec la température.

Il a été proposé antérieurement de réduire à la fois l'erreur de zéro et la variation de cette erreur sous l'effet d'une variation de température, en introduisant deux résistances de compensation qui sont respectivement

branchées en parallèle et en série avec des éléments piézo-

résistifs sélectionnés du circuit en pont, les résistances

de compensation ayant de très faibles coefficients de tem-

pérature de résistance. Il a également été proposé antérieu-

rement de maintenir la sensibilité du transducteur pratique-

ment constante en introduisant des réseaux de résistances/ thermistances dans l'alimentation du pont et dans chaque moitié du circuit en pont, de part et d'autre des connexions de sortie. Les composants de réseaux relativement complexes qui sont nécessaires pour la compensation de sensibilité mentionnée ci-dessus manifestent une interaction entre eux

et avec les résistances de compensation de Zéro. La comple-

xité de ces configurations de compensation connues fait qu'il est difficile ou impossible de réaliser à la fois la

compensation du niveau zéro et la compensation de sensibi-

lité, de façon qu'il soit possible de prévoir avec précision

les caractéristiques du transducteur compensé.

Un but de l'invention est d'offrir un procédé par lequel on puisse compenser un circuit en pont résistif, au

moyen de quatre résistances qui ont des valeurs pratique-

ment constantes sur une gamme de température prédéterminée, la compensation procurant une erreur de zéro réduite qui est pratiquement constante sur cette gamme de température,

et procurant également une sensibilité du pont qui est pra-

tiquement constante sur la gamme de température considérée.

L'invention a également pour but de réaliser la

compensation de l'erreur de zéro et de la sensibilité, com-

me indiqué ci-dessus, d'une manière telle que l'erreur de zéro et la sensibilité résultante soient prévisibles, grâce

à quoi il est possible de fabriquer un ensemble de transduc-

teurs compensés ayant des caractéristiques pratiquement identiques. Un aspect de l'invention porte sur un procédé

de compensation de température pour un transducteur compre-

nant quatre résistances branchées en un circuit en pont, et

ce procédé consiste à connecter des première et seconde ré-

sistances de compensation, respectivement en série et en

parallèle avec des résistances sélectionnées parmi deux ré-

sistances adjacentes dans le circuit en pont, et à connecter

des troisième et quatrième résistances dé compensation, res-

pectivement en série avec une connexion d'alimentation en

tension du circuit en pont et en parallèle avec ce circuit.

Ces résistances de compensation constituent les seuls élé-

ments de compensation ainsi connectés et ont des valeurs pratiquement constantes sur la gamme de température pour laquelle le transducteur doit être compensé. Les valeurs de

ces résistances de compensation et les positions des pre-

mière et seconde résistances sont telles que l'erreur de zéro du transducteur est notablement réduite, et que les variations de cette erreur ainsi que de la sensibilité du transducteur sous l'effet des variations de température

sur la gamme considérée, sont également réduites.

Dans un mode de réalisation particulier, on dé-

termine les valeurs des résistances de compensation et les

positions des première et seconde résistances par des opé-

rations dans lesquelles: (I) On mesure pour le circuit en pont, avant l'inclusion des résistances de compensation, et à plusieurs niveaux

de température prédéterminés, les valeurs de deux résistan-

ces adjacentes parmi les quatre résistances du pont, (II) On mesure, à ces niveaux de température, la tension de sortie du pont à un niveau zéro de la grandeur d'entrée à laquelle le transducteur est sensible, la sensibilité du pont, les niveaux de tension sur les connexions de sortie du circuit en pont, et la résistance d'entrée du pont, (III) On détermine à partir de ces mesures les positions

nécessaires des première et seconde résistances de compen-

sation,

(IV) On calcule les valeurs des première et seconde résis-

tances correspondant aux positions nécessaires,

(V) On calcule les valeurs des troisième et quatrième résis-

tances de compensation, (VI) On connecte des résistances correspondant aux valeurs calculées, à des positions appropriées dans le circuit en pont. Dans un mode de réalisation préféré, ce procédé comprend également les opérations suivantes: (VII) On mesure la tension de sortie du pont à un niveau zéro de la grandeur d'entrée, cette mesure s'effectuant à

un niveau de température supérieur et dans une configura-

tion de pont dans laquale le point de connexion entre lesdites résistances adjacentes et un point de connexion opposé constituent les connexions de sortie pour le pont, (VIII) On mesure la tension de sortie du pont à un niveau zéro de la grandeur d'entrée, au niveau de température de l'opération précédente et dans une configuration de pont dans laquelle lesdits points de connexion sont connectés aux bornes de l'alimentation en tension, (IX) On sélectionne celle de ces configurations dans laquelle l'inversion de la polarité de la tension d'alimentation au niveau de température supérieur affecte la polarité de la tension de sortie mais n'affecte pas notablement sa valeur absolue,

(X) On mesure la résistance d'entrée du pont dans la con-

figuration sélectionnée,

(XI) On calcule les valeurs des troisième et quatrième ré-

sistances de compensation à partir des valeurs obtenues aux

opérations (II) et (X).

Dans un autre mode de réalisation préféré, le procédé comprend les opérations supplémentaires suivantes:

(XII) On mesure à nouveau, dans la configuration sélection-

née et à l'ensemble de niveaux de température, la tension de sortie au niveau d'entrée zéro, la sensibilité du pont,

la chute de tension du pont et les tensions sur les conne-

xions de sortie du pont,

(XIII) En utilisant les valeurs obtenues à l'opération pré-

cédente, on recalcule les valeurs des résistances de compen-

sation, et (XIV) On branche sur le circuit en pont quatre résistances de compensation ayant les valeurs obtenues à l'opération précédente.

Dans un mode de réalisation particulier, l'ensem-

ble de niveaux de température ne comprend que deux niveaux de température et on détermine la sensibilité du pont à

partir de deux niveaux seulement de la grandeur d'entrée.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de

la description qui va suivre d'un mode de réalisation, ap-

pliqué à la compensation de température d'un transducteur de pression de type piézo-résistif, et en oe référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en plan d'une membrane d'un transducteur de pression qui comporte un circuit en pont à résistances,

Les figures 2 et 3 représentent d'autres confi-

gurations de connexion possibles pour le circuit en pont, La figure 4 indique un procédé de détermination des positions des résistances de compensation d'erreur de zero,

Les figures 5, 6, 7 et 8 montrent d'autres posi-

tions possibles pour les résistances de compensation d'er- reur de zéro, déterminées conformément au procédé de la

figure 4.

Les figures 9 et 10 montrent les positions de deux résistances de compensation de sensibilité, dans des

configurations de connexion possibles respectives du trans-

ducteur,

La figure 11 montre l'écart par rapport aux va-

leurs de sensibilité exigées pour un circuit en pont com-

pensé, et

La figure 12 montre l'écart par rapport aux va-

leurs d'erreur de zéro exigées pour un circuit en pont compensé.

Comme le montre la figure 1, une membrane de si-

licium 10 est dopée localement avec du germanium pour for-

mer quatre résistances Rl, R2, R3, R4 qui sont disposées en un circuit en pont de Wheatstone. La membrane 10 fait partie d'un transducteur de pression du type vendu par la firme Rulite Sensors ILimited, Basingstoke, Angleterre et

elle est telle que sa déformation sous l'effet d'une aug-

mentation de pression produit une augmentation des valeurs des résistances RH et R4, et une diminution des valeurs des résistances R2 et R3. Des bornes 11, 12, 13, 14, 15 sont établies sur la membrane 10 entre les résistances

constituant les éléments du circuit en pont.

Le circuit en pont peut 9tre connecté selon la configuration représentée sur la figure 2, dans laquelle

une tension d'alimentation Vs est appliquée entre les bor-

nes 13, 15 et la tension de sortie du pont est obtenue en-

tre la borne 14 et un élément qui interconnecte les bornes 11 et 12. On appellera ci-après cette configuration la configuration normale N. Selon une variante, le circuit en pont peut être connecté dans la configuration représentée sur la figure 3, dans laquelle la tension d'alimentation V est appliquée entre la borne 14 et un élément qui interconnecte les bornes 11 et 12, et dans laquelle la tension de sortie du pont est obtenue entre les bornes 13 et t5. Cette dernière configuration est appelée ci-après la configuration spé- ciale U. Les tensions VI et VR sont celles présentes respectivement sur les bornes de gauche et de droite du circuit en pont, dans la configuration de connexion de la figure 2 ou de la figure 3, selon le cas. Les valeurs RBN et RBu sont les résistances d'entrée totales du pont dans les configurations de connexion respectives, et la tension V est la valeur de la chute de la tension d'alimentation B

dans le pont, dans la configuration appropriée.

On détermine de la manière suivante les positions et les valeurs de résistances de compensation, lorsque le

transducteur doit fonctionner entre -540C et +18000.

On soumet initialement le transducteur à des cy-

cles de température sur la gamme ci-dessus, jusqu'à ce qu'on obtienne des valeurs reproductibles de la tension de sortie, pour une valeur prédéterminée de la tension

d'entrée et de la tension d'alimentation Vs. Avec le trans-

ducteur connecté dans la configuration "normale" qui est

représentée sur la figure 2 et avec la tension d'alimenta-

tion Vs fixée à 5 volts, on mesure les valeurs suivantes

à une température de -2500.

VO

R1, R2

VL, VR

RBN RBU S

Tension de sortie du transducteur à une pres-

sion de O Pa, Valeurs respectives des résistances R1, R2 Tensions de gauche et de droite, définies ci-dessus,

Résistance d'entréedu pont dans la configura-

tion normale, définie ci-dessus,

Résistance d'entrée du pont dans la configura-

tion spéciale, définie ci-dessus, Sensibilité du pont, définie par:

1,33 (Vp - V0)/Vs, en désignant par Vp la ten-

sion de sortie du transducteur à 75 % de la pression maximale prévue,

VB Tension aux bornes du port.

Les mesures ci-dessus à -250C sont désignées ci-

après et dans les dessins par l'indice C. Il faut noter qu'à ce stade de la procédure, VB = V On répète les mesures ci-dessus à +1250C et ces

dernières mesures sont désignées ci-après et dans les des-

sins par l'indice H. On mesure la tension de sortie de zéro V0 à +1800C,

dans la configuration de connexion représentée sur la fi-

gure 2, et on la mesure également dans cette configuration avec la polarité de la tension d'alimentation inversée. On

mesure également la tension V0 à +18000 dans la configura-

tion représentée sur la figure 3, ainsi qu'avec la polarité

de la tension d'alimentation inversée. A partir de ces me-

sures, on sélectionne une configuration dans laquelle l'in-

version de la polarité de la tension d'alimentation entrai-

ne un changement de signe de la tension VO0, mais ne change

pratiquement pas sa valeur absolue.

La variation de l'erreur de zéro du transducteur

en fonction de la température peut 4tre positive ou négati-

ve, en fonction des valeurs relatives des coefficients de température de résistance des éléments du pont. De plus, l'erreur de zéro non compensée peut 8tre elle-m4me positive

ou négative. Il en résulte que des résistances X et Y des-

tinées à la compensation de l'erreur de zéro peuvent devoir

8tre introduites dans deux branches du pont. Pour simpli-

fier la procédure de mesure et de calcul, on effectue la compensation d'erreur de zéro en se basant sur l'hypothèse initiale selon laquelle un c8té du pont, le coté droit dans ce cas, comprend deux résistances ayant des valeurs et des coefficients de température égauxe

Les valeurs des résistances de compensation d'er-

reur de zéro X, Y doivent être telles qu'on ait VL = VR à la fcis à -25oC et à +1250C, lorsque la pression d'entrée

est de O Pa. Ainsi, pour chacune des configurations repré-

sentées sur les figures 5 à 8, les valeurs des résistances de compensation de l'erreur de zéro X, Y, doivent 4tre telles qu'on ait:

VLC - VRC = 0 (1)

et

VLH - VRH =0 (2)

On mesure les valeurs de VRC et VRH comme indiqué précédemment. On peut exprimerVLc en fonction de VBC, RlC, R20,X et Y; et on peut exprmerVLH en fonction de VBH, R1H, R2H, X et Y, grâce à quoi les relations (1) et (2) deviennent deux équations dont les inconnues sont X et Y

et qui, pour les différentes configurations possibles re-

présentées sur les figures 5 à 8, peuvent être transformées

pour donner les équations du second degré en X et Y qui fi-

gurent à l'annexe A. On peut obtenir les coefficients de X et Y à partir des valeurs mesurées précédemment. Dans ces équations: = v /vB (3)

VR = VR/VB

On peut examiner les équations du second degré pour déterminer lesquelles de ces équations donnent des racines réelles et positives, et on effectue cet examen en

suivant l'organigramme qui est représenté sur la figure 4.

L'équation du second degré qui donne une racine réelle et positive est celle qui indique les positions nécessaires des résistances de compensation d'erreur de zéro X et Y. Pour l'organigramme,on calcule les valeurs suivantes: AC = VOC (Ra10 + R20)/VBC (4)

AH = VOH (R1H + R2H)/VBH (5)

FC = VRC/VBC (6)

FH = VRH/VBH (7)

On utilise les équations (4) et (5) ci-dessus pour introduire la tension de sortie V0 dans les expressions qui figurent dans l'organigramme de la figure 4. Du fait que V0 est presque égale à zéro, on peut obtenir des mesures

de cette valeur avec une précision considérable, ce qui fa-

cilite la sélection correcte des chemins appropriés dans

l'organigramme.

Après avoir déterminé les positions correctes pour les résistances de compensation d'erreur de zéro X et Y, on calci1e les valeurs de ces résistances, pour leurs positions appropriées, à partir d'équations choisies parmi les équations de l'annexe A. La résistance RB du pont considéré globablement augmente en m4me temps que la température. Cependant, le

coefficient de température du facteur de jauge du trans-

ducteur, c'est-à-dire la variation de la sensibilité S sous l'effet d'une augmentation de température, dépend du

niveau de dopage des résistances du pont et on fait en sor-

te qu'il soit tcujours négatif. Ainsi, la variation de la tension de sortie du transducteur, pour une variation de pression égale à l'unité et une tension du pont VB égale à l'unité, diminue lorsque la température augmente. Il est donc possible de calculer la valeur d'une résistance Rs

qui, lorsqu'elle est placée en série avec la source d'ali-

mentation en tension du pont, fait augmenter la tension du

pont en fonction de la température avec un taux égal à ce-

lui avec lequel sa sensibilité diminuerait, en l'absence de compensation. Cette résistance série R peut ainsi faire en sorte que la sensibilité demeure constante lorsque la température varie. L'utilisation supplémentaire d'une autre résistance R en parallèle avec le pont permet de fixer la p

sensibilité à un niveau prédéterminé.

Le transducteur est connecté dans la configura-

tion sélectionnée précédemment parmi les configurations

représentées sur les figures 2 et 3, c'est-à-dire la con-

figuration de connexion dans laquelle, à +1800C, l'inver-

sion de la polarité de la tension d'alimentation Vs provo-

que une inversion de la polarité de la tension de sortie de pression zéro, V0, sans changer sa valeur absolue. les résistances Rs et Rp sont respectivement représentées sur

les figures 9 et 10 avec la connexion en configuration nor-

male (N) et en configuration spéciale (U).

Pour une tension d'alimentation Vs donnée, la sensibLité exigée SD doit être telle qu'on ait: (8) SD = Sa = SH

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On peut exprimer les tensions du pont VBC et

VBH en fonction de la tension d'alimentation Vs, des ré-

sistances série et parallèle Rs, R et des résistances

d'entrée du pont RBC et RBH (figures 2 et 3), qui corres-

pondent respectivement à -250C et +1250C. On suppose que les valeurs des résistances R. et Rp sont constantes sur

la gamme de température précédente.

Les deux équations pour les conditions respec-

tives à froid (C) et à chaud (H) ont Rs et Rp comme incon-

nues, et on peut les transformer pour donner les équations (9) et (10) qui figurent à l'annexe B. On connecte dans le circuit du transducteur des résistances de compensation de sensibilité ayant des valeurs qui correspondent aux valeurs

calculées de Rs et Rp. A ce stade, ces résistances de com-

pensation peuvent être fournies par des dispositifs à ré-

sistances réglables, comme par exemple des boîtes de résis-

tances à décades.

On connecte également dans le circuit en pont, aux positions appropriées indiquées sur les figures 5 à 8, des résistances de compensation d'erreur de zéro, ayant des valeurs qui correspondent aux valeurs calculées pour X et Y. Il est commode à ce stade que ces résistances de compensation soient également fournies par des dispositifs à résistances réglables, comme par exemple des boîtes de

résistances à décades.

Comme mentionné précédemment, il y a une interac-

tion entre les résistances de compensation d'erreur dezéro et les résistances de compensation de sensibilité. De pluse la proximité des valeurs compensées de l'erreur de zéro et de la sensibilité, par rapport à leurs valeurs exigées, sur la gamme de température désirée, dépend de la précision

des mesures utilisées pour les divers calculs. Dans l'exem-

ple particulier qui est décrit ici, la tension de sortie du transducteur à O Pa ne doit pas dépasser + 0,2 % de la tension de sortie de pleine échelle, sur la gamme de température de -25WC à +1250C. Il faut également que

sur la même gamme de température, la variation de la sen-

sibilité S ne dépasse pas + 1 % de 8 millivolts par volt de la tension d'alimentation Vs. Pour obtenir ces niveaux d'exactitude, sans nécessiter des mesures d'une précision excessive, on effectue des calculs supplémentaires, pour corriger les valeurs des résistances de compensation qui ont été déterminées précédemment. Avec la tension d'alimentation Vs fixée à +10 volts, et avec les résistances de compensation déterminées précédemment connectées de la manière décrite ci- dessus, on mesure la tension de sortie du transducteur, VO, pour une grandeur d'entrée nulle, la chute de tension du pont VB, la sensibilité du transducteur S et les tensions VL et

VR sur les bornes de sortie du transducteur (voir les fi-

gures 2 et 3). On effectue ces mesures a + 1250C et -2500 dans chaque cas et, comme précédemment, on les désigne

respectivement par les indices H et 0.

Avec les résistances de compensation de sensibi-

lité R et R connectées de la manière indiquée, on peut p s

exprimer les chutes de tension du pont VBO et VBH en fonc-

tion des résistances respectives du pont RC et RBH, ainsi que des résistances Rp et RsÀ vs/VB= 1 + Rs (1/% + R) (11) 1/p Vs/VBH = 1 + RB (1/RBH + 1/R) (12) p On désigne par A S la différence entre les sensibilités

Sa et SH, mesurées dans l'opération précédente, et la sen-

sibilité désirée SD aux deux températures. Si la quantité S est positive, les corrections tVBo et VVBH qu'il faut apporter à la chute de tension du pont sont toutes

deux négatives.

En différentiant les équations (11) et (12) ci-

dessus, on obtient les équations (13) et (14-) de l'annexe B, à partir desquelles on peut établir les équations (15)

et (16) pour à Rs et àRp.

A partir des équations (11) et (12), on peut exprimer 1/|R et 1/ H en fonction de Vs, R, R p, VBC et VBH, et substituer ces termes pour 1/R et 1/RH dans les équations (15) et (16). L'avantage de cette dernière

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opération consiste en ce que les valeurs de VB et VBH ont été déterminées par des mesures effectuées après l'introduction des résistances de compensation Rs et Rp

et sont donc plus fiables.

On remplace les résistances Rs et Rp connectées précédemment par une résistance série ayant la valeur Rs + A Rs et par une résistance parallèle ayant la valeur Rp + A R p. Les résistances série et parallèle finales

sont de préférence constituées par des résistances en mé-

tal massif de qualité aérospatiale, du type vendu sous la référence "tsérie S 102" par la firme Vishay Resistive

Products (UX) Limited, Swindon, Angleterre.

Comme l'indiquent les équations (1) et (2) ci-

dessus, pour avoir une erreur de zéro minimale, il faut que VL soit égale à VR (figures 2 et 3) à la fois à -250C et à +12500 lorsque la pression d'entrée est de O Pa. En outre, on peut exprimer V0 et VLH en fonction de valeurs mesurées des résistances du pont et des valeurs connues des

résistances de compensation d'erreur de zéro X et Y connec-

tées précédemment. On peut obtenir des expressions pour chacune des quatre positions appropriées des résistances X et Y, représentées sur les figures 5 à 8, et pour les

deux configurations de connexion, représentées sur les fi-

gures 9 et 10. On obtient les expressions nécessaires pour le branchement approprié parmi les huit possibles et,

pour ce branchement, on obtient deux expressions se rappor-

tant respectivement à V1C et V H.

On différentie par rapport à V10, VLH et par rap-

port aux résistances X et Y les expressions obtenues pour

le branchement sélectionné, et on manipule les différentiel-

* les pour obtenir des expressions pour tX et a Y qui cor-

respondent aux valeurs desquelles les résistances X et Y connectées précédemment doivent être modifiées pour donner une compensation de zéro plus précise. On trouve à l'annexe

0 les expressions pour tsX et t Y dans le cas o les ré-

sistances X et Y sont respectivement dans les positions représentées sur les figures 5 à 8 et o la configuration

de connexion du pont est celle représentée sur la figure 9.

On trouve à l'annexe B les expressions de L X et A Y

dans le cas o les résistances X et Y sont dans les posi-

tions représentées respectivement sur les figures 5 à 8

et o la configuration de connexion du pont est celle re-

présentée sur la figure 10. On notera que les valeurs de à X et AY calculées à partir de ces expressions peuvent

être positives ou négatives.

On remplace les résistances de compensation d'er-

reur de zéro connectées à l'origine par des résistances ayant les valeurs X + A X et Y + à Y. Les résistances de compensation d'erreur de zéro qui sont branchées finalement

sont de préférence de la marque Vishay, série S102,mention-

née ci-dessus.

On a trouvé que la procédure précédente permet-

tait de fabriquer des transducteurs dans lesquels la tension de sortie pour une grandeur d'entrée de O Pa ne varie pas

de plus de + 0,7 % de la tension de sortie de pleine échel-

le, sur une gamme de température de -541C à +1800C, et dans lesquels la sensibilité S, définie ci-dessus,ne varie pas

de plus de + 0,6 % de 8 millivolts/tension d'alimentation.

la procédure procure ces résultats sans nécessiter un grand nombre de mesures de haute précision. Du fait qu'une partie importante de la procédure consiste en calculs qui peuvent ttre accomplis aisément par un ordinateur, la facilité et la rapidité avec lesquelles on peut sélectionner les quatre résistances de compensation sont fortement accrues. En outre, du fait qu'on peut faire en sorte que l'erreur de zéro et la sensibilité des transducteurs compensés s'approchent de très près des valeurs désirées, il est possible de fabriquer

une série de transducteurs ayant des caractéristiques pra-

tiquement identiques.

Les résistances Vishay,série S102, mentionnées ci-dessus ont des coefficients de température de résistance de 2,5 ppm/OCe Il est souhaitable d'utiliser des résistances

de compensation ayant de très faibles coefficients de tempé-

rature, du fait que ces résistances seront montées dans

une position distante de la jauge proprement dite, et pour-

ront ne pas être soumises à la même température que les

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résistances de jauge Rl à R4, pendant des variations

transitoires de température.

Bien qu'après la compensation indiquée ci-dessus, la variation de la sensibilité S du pont ne dépasse pas + 0,6 % de 8 millivolts/tension d'alimentation, la tension de sortie du transducteur, V1, tracée pour une pression P croissante, peut se présenter sous la forme d'une courbe (voir la figure 11) à la place de la relation linéaire 21 qui est exigée. Onpeut mesurer les écarts de la courbe 20 par rapport à la ligne 21, sur la gamme de pression P

prévue, et les utiliser pour établir une table de correc-

tion. La table de correction prendra de préférence la for-

me d'une table à consulter dans une mémoire d'un ordinateur, ce dernier pouvant 4tre le même que celui qu'on a utilisé pour effectuer la compensation précédente. En outre, du fait que les valeurs d'écart sont pratiquement identiques pour tous les circuits en pont d'une série, comme indiqué précédemment, on peut utiliser la table de correction pour

tous les circuits en pont de cette série.

Comme indiqué ci-dessus, l'erreur de zéro peut varier entre + 0,7 % de la tension de sortie de pleine

échelle, sur une gamme de température de - 540C à + 18000.

La figure 12 montre des courbes caractéristiques 22, 23 de l'erreur de zéro E, tracée en fonction de la température T. La région située entre les courbes 22, 23 représente la

plage d'erreur de zéro qu'on peut obtenir de façon caracté-

ristique sur une série de circuits en pont nominalement

identiques qui ont été compensés de la manière décrite ci-

dessus. Si on doit utiliser le transducteur sur une faible gamme de tension d'entrée, il peut être nécessaire de lui appliquer une correction supplémentaire pour que l'erreur de zéro soit inférieure à + 0,2 %e On peut utiliser les valeurs représentées par les courbes 22, 23 pour déterminer les valeurs médianes 24 de l'erreur de zéro E pour les ponts de la série et on peut préparer une table de correction basée sur l'écart de ces valeurs médianes par rapport à zéro. Cette table de correction peut 4tre une table à consulter enregistrée dans un ordinateur, qui peut 9tre le même que celui qu'on a utilisé pour effectuer les calculs de compensation. Les valeurs corrigées, basées sur les valeurs médianes 24, donnent une erreur de zéro de + 0,1 %, comme il est indi -

qué en 25 sur la figure 12.

Les corrections précédentes sur les gammes de pression P et de température T sont appliquées aux valeurs de ces grandeurs auxquelles le transducteur est soumis,

au moment approprié.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté,

sans sortir du cadre de l'invention.

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ANNEXE -A

XI Y, (FI.5):-

a.ocXP +bcCx i- C c: X, V.RH [c (R-H - RIC) bcc - (eIH - PIC) [/RC (VRH 1-) 2H t \R (VR C) RC] CX =IH lIC [VRC ('RH-I)H RZt 'VRH (eC- 1) R-C] + (\/b - I) (VRJC - I) ?28 RZEC (RIH - '?IC)

ay,+ byY, + cS.

CL = VRH VRC (îH -IIC) + [VZC (RH-î) N- H (VRC-1) 3>]

bS = (RIH+ eIc) r (VC -i) H -VRH (VeC 1) e2C] cy = eZst Iîc [Vc (VeH-I) IEH- VH (VEC I) 12C]

X2 M (FIG.):-

a. cXa + b X2 Cx = 0 ly,bRHY-,)(Ve * xl cE C) bx= (VeH - t)(VeC - IXEIH EIC)(%2H + RaC) + RH RIC(VEH -SRC) Ccc = FYRHI-X EC9I(wII i-EC)R2HR2C fIH IC[VRC (VH -t) -VRH (ç- i)R2] ûXy2 + bjY% + cy - ai = (YRH-I)(VECIXR2H ac)1vRH (Vrc CI)IH -VRC (Ve RI)7 C CS = (S7H- (iEC-1)(X2-Re2C)XIH e+ IC

xY (Fq,.7):-

CXx,2 t b,=X, O c; cLz - VRC VeH (R(H -ac) bcc = C VeH (%H - eZCXeIH t ZIC) 2HRC (VRH -VRC) CX = VRC 7RH(RH -RC)R'IH RIC t H R2C [VRH (VRC-I) ZIH -Vec(VH-I) RIC] Qyz- + b Y + CS = C bS 5 HC(RIH -IC)tV2C(VRH-I) 2H VRN(VRcH)RZC bSj 5 7HVC (Rl H - RIC)(e2H + Rz) + é2 ESz (\/RH -RC

CY= VVC(I-I)EH

x Y: (nlG.a):-

o. x2 + bcX + cc = o (LX = (c -ó(R-0(: - ==o) bX =,(,..- é,C),.,,.,U.- I,) R,.,,VQ [(,,.,(-,I),-R,ôt,), Cx= VRH EC(RZH- C)RIHéC é2 R [V2 (VK-I)RH veVS DR od Y,+ bi Y? Y -Cs O au -- R,:),cR L (YRc-,. IH -VCRC (Vn--I) R = (RPH + ZC) [\YH (\/C-I)lIH -7RC (EH- I) IC] IZZ EH %2C [VRH (VRc -I) R IH -VRH (VRC-)IC

ANNEXE B

(C - IH) ^0

SD ( K-1)

( 9) (10)

AVEC K

C SH RH %C vs VS

= S0.

= Dk. vV VS = 'H VBH (K- 1) ( -SD) - K (gC-:SH)

-L,\ VBC

VBC2

-L/ VBH

VBSH

Z\S RPÉ]

= R S B - 1 - &

R BC ZÈS Rp] s.sc Sc VBC RBH (Qb) (14) (15) /\ p = é R 1+S (06)

RSP EBC) SC VBC](6

AVEC. ESc =SD -Sc eSH = o - Si V{BC - VBc YS z - R3

ANNEXE C

VOH R2H

VLH 2 ( RIc \2 Ric+'YI = (c oeac _ VOc Rzc 7Lc c

_ ( +I

- R}i- + y,) ZNY) + RIC+ i 7o =VR -VL VB L VL Vor 2c(ec+X

= VLC (I -VLC)

RIH (R2H + X2)

(PH (lml + Yi) ) -.H (ieH + xz)

VLH (I -VL)..

- Zic (R2c + X2) (Ric + Y,) ( Rc +Xa) (7 _)_ _Ric V 3Lc (' -VL'C) + (le, *-- YI) &AX1 AVEC Yi 7, = Vove 5 -\ - 1 Y,

VOH(RIH + XI)

VLH (I- VLH)

R2F4 (RIH 4 Xl) _m (R2H + YX) - Voc (zic c Xi)

VLC (I - VLC)

_ REc (Ic+ X,) (REc+ Yz) R2 c zSya'- (e"+

- (LC

(I- VLC)

,cizi = (r - VLC)2

HVO RIH

(I -VLH)

ZP2H + YZ

ezc nZ AYz Ec t RRec t 9oc ElC (I- Vc)2

2S03315

AN :XE D

V0H (Xi + F 1H Yi (,IH tY,)

/ -VRH ( I - VRH)

-( R

= oc (Xi + ICYl) V/RC (i Y) e-j., = Vec ( I -%,óR) Voc (ezc + Xa) VLc ( I - YLC) VOCXQi + RIC Yi) (Rc+Y )/ Vec ( I- VRc)

(RIH 2

RIH +Y,

1-çcIct yI

VOH ( ZH + X)

VLH ( - VLH)

(1(H + XZ)

IH(RZH t Y1)

(I,,-, * Y,)

V7LM

(I - VH)

( I -VLH)

ec(Rzc+ X,)ec (I-Vec) (RIC + YI) VLC ( I r VL C) (Re2C +X2) + Voc)

VLC (I -VLC)

( t - VCjy ( l- VLC) Yl AYi Yi 4xz = (Z?-C t Y) yzc - VLC

VOH ( RIH +XI)

VRI1 ( I - \/RH)

Voc (ec + X) Vic ( I- VRC) E'H (ZIH 4 VLW ( HV LI) - ac (R ic + x IVLc ( I-7Lc) L = Rac (R(Cc ty) Az = vi-c ( - VLC)zÄSYz Vec (1- Rzc) '(

( RZCC-1-'Y

VoH (Xz RZH Yz

(E2H + Y).

7LI ( I - VLH)

ZH t- Y2 -(ac + Y A Voc a + RCYz A =lx2 - _ - (kRZC t Y

-LC (I - VLC)

voc (Riç+Xl)

l,\y9- -

YE

Claims

REVENDICATIONS

io Procédé de compensation de température pour un transducteur qui comprend quatre résistances disposées en un circuit en pont, ce procédé comprenant l'opération qui consiste à connecter des résistances de compensation en parallèle et en série avec des résistances du pont, et

en parallèle et en série avec le circuit en pont, considé-

ré globalement, caractérisé en ce qu'on connecte des pre-

mière (X) et seconde (Y) résistances de compensation, res-

pectivement en série et en parallèle avec des résistances sélectionnées parmi deux résistances adjacentes (RH, R2) du circuit en pont (10), et on connecte des troisième (R) et quatrième (R p) résistances, respectivement en série

avec une connexion d'alimentation en tension pour le cir-

cuit en pont (10) et en parallèle avec ce circuit (10), et les quatre résistances de compensation (X, Y, R R) constituent les seuls éléments de compensation et ont des

valeurs pratiquement constantes sur toute la gamme de tem-

pératures sur laquelle le pont doit être compensé.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine les positions des première et seconde résistances (X, Y) par des opérations dans lesquelles: (I) on mesure les valeurs de deux résistances adjacentes

(Ri, R2) parmi les quatre résistances du pont, pour le cir-

cuit en pont avant l'inclusion des résistances de compensa-

tion, et à plusieurs niveaux de température prédéter-

minéss (II) n mesure, à ces niveaux de température, la tension de sortie du pont (V0) à un niveau zéro de la grandeur d'entrée (P) à laquelle le transducteur doit réagir, la sensibilité du pont (S), les niveaux de tension (V., VR) sur les connexions de sortie du circuit en pont, et la résistance d'entrée du pont (RE), (III) on détermine à partir de ces mesures les positions nécessaires (X1 ou X2, Y1 ou Y2) des première et seconde résistances de compensation (X, Y)"

(IV) on calcule les valeurs des première et seconde résis-

tances (X, Y) qui correspondent aux positions nécessaires, (V) on calcule les valeurs des troisième et quatrième résistances de compensation (R s, Rp), (VI) On connecte des résistances correspondant aux valeurs calculées dans des positions appropriées du circuit en pont.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé

en ce qu'il comprend les opérations supplémentaires sui-

vantes: (VII) on mesure la tension de sortie du pont (VO) à un niveau zéro de la grandeur d'entrée (P), à un niveau de température supérieur et dans une configuration du pont (N) dans laquelle le point de connexion (12) entre lesdites résistances adjacentes (R1, R2) et un point de connexion opposé (14) constituent les connexions de sortie pour le pont, (VIII) on mesure la tension de sortie du pont (VO) à un niveau zéro de la grandeur d'entrée (P), au niveau de

température de l'opération précédente et dans une configu-

ration de pont (U) dans laquelle les points de connexion (12, 14) sont connectés de façon à recevoir la tension d'alimentation (V s), (IX) on sélectionne celle des configurations (N ou U) pour

laquelle l'inversion de la polarité de la tension d'alimen-

tation (Vs) au niveau de température supérieur affecte la

polarité de la tension de sortie (Vy) mais n'affecte pra-

tiquement pas sa valeur absolue, (X) on mesure la résistance d'entrée du pont (RB) dans la configuration sélectionnée (N ou U), (XI) on calcule les valeurs des troisième et quatrième résistances de compensation (Rs, Rp) à partir des valeurs

obtenues aux opérations (II) et (X).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé

en ce qu'il comprend les opérations supplémentaires sui-

vantes

(XII) ôn mesure à nouveau, dans la configuration sélection-

née (N ou U) et audits plusieurs niveaux de température, la

tension de sortie (V0) au niveau zéro de la grandeur d'en-

trée, la sensibilité du pont (S), la chute de tension du pont (VB) et les tensions (VL, VR) sur les connexions de sortie du pont, (XIII) en utilisant les valeurs obtenues à l'opération précédente, on recalcule les valeurs-des résistances de compensation (X, Y, Rs, Rp), et (XIV) on monte dans le circuit en pont quatre résistances de compensation ayant les valeurs obtenues à l'opération précédente.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites plusieurs tenpéra-

tures omprenant seulement deux températures (C, H) et on

détermine la sensibilité du pont (S) à partir de deux ni-

veaux seulement de la grandeur d'entrée (P).