FR3108227A1 - ELECTRONIC BOARD CONTAINING HIGH IMPEDANCE PROTECTIVE MEANS AND ELECTRONIC MEASUREMENT BOX INCORPORATED - Google Patents
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Abstract
CARTE ÉLECTRONIQUE COMPORTANT DES MOYENS DE PROTECTION DE HAUTE IMPÉDANCE ET BOÎTIER ÉLECTRONIQUE DE MESURE L’INCORPORANT La carte électronique à circuit imprimé (CE) comporte au moins un circuit d’entrée de signal à haute impédance destiné à recevoir un signal de mesure à traiter par la carte, le circuit d’entrée de signal à haute impédance ayant au moins un composant électronique actif (CI, OP1, OP2) ayant une entrée à haute impédance (E1+, E2+) destinée à recevoir le signal à traiter. Conformément à l’invention, la carte comprend au moins une fente traversante (F1, F2, F3) aménagée dans le circuit imprimé et ayant un cheminement déterminé de façon à délimiter dans le circuit imprimé une zone physique (Z1, Z2) ayant une isolation électrique renforcée s’opposant à une circulation de courant électrique vagabond et dans laquelle est implantée au moins l’entrée à haute impédance (E1+, E2+) destinée à recevoir le signal à traiter. Fig.6ELECTRONIC BOARD COMPRISING HIGH IMPEDANCE PROTECTION MEANS AND ELECTRONIC MEASUREMENT BOX INCORPORATING IT The electronic printed circuit board (EC) comprises at least one high impedance signal input circuit intended to receive a measurement signal to be processed by the card, the high impedance signal input circuit having at least one active electronic component (CI, OP1, OP2) having a high impedance input (E1+, E2+) intended to receive the signal to be processed. According to the invention, the card comprises at least one through slot (F1, F2, F3) provided in the printed circuit and having a path determined so as to delimit in the printed circuit a physical zone (Z1, Z2) having an insulation electric reinforced opposing a flow of stray electric current and in which is located at least the high impedance input (E1+, E2+) intended to receive the signal to be processed. Fig.6
Description
L’invention concerne de manière générale le domaine des cartes électroniques à circuit imprimé. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à une carte électronique à circuit imprimé comportant au moins un circuit d’entrée de signal à haute impédance. L’invention se rapporte aussi à un boîtier électronique de mesure comportant une telle carte électronique, notamment pour la mesure du pH de l’eau dans une piscine.The invention generally relates to the field of printed circuit electronic cards. More particularly, the invention relates to an electronic printed circuit board comprising at least one high impedance signal input circuit. The invention also relates to an electronic measurement box comprising such an electronic card, in particular for measuring the pH of water in a swimming pool.
Les entrées à haute impédance ont un intérêt particulier dans les cartes électroniques dédiées à la mesure. Une entrée à haute impédance s’avère souvent nécessaire lorsque la source d’un signal, par exemple un capteur ou une sonde de mesure, a une impédance interne de sortie élevée, de façon notamment à conserver un signal de mesure ayant une amplitude qui soit proportionnel au niveau interne de la sonde de mesure et ce indépendamment de la variation dans le temps de la haute impédance interne de cette sonde, le tout et étant peu sensible à un environnement perturbateur qui peut généralement facilement perturber un signal de ce type.. Dans un dispositif ou instrument de mesure, la présence d’un circuit d'entrée à haute impédance, par exemple un amplificateur opérationnel, permet de restituer un signal conditionné avec une impédance moins importante afin de procéder plus aisément à la mesure de ce signal.High impedance inputs are of particular interest in electronic cards dedicated to measurement. A high impedance input often proves necessary when the source of a signal, for example a sensor or a measurement probe, has a high internal output impedance, in order in particular to maintain a measurement signal having an amplitude which is proportional to the internal level of the measurement probe and this independently of the variation over time of the high internal impedance of this probe, the whole being not very sensitive to a disturbing environment which can generally easily disturb a signal of this type. a measuring device or instrument, the presence of a high impedance input circuit, for example an operational amplifier, makes it possible to restore a conditioned signal with a lower impedance in order to proceed more easily to the measurement of this signal.
Dans les cartes électroniques à circuit imprimé, dites «PCB» par l’homme du métier pour «Printed Circuit Board» en anglais, les caractéristiques de haute impédance des circuits d’entrée sont fréquemment sujettes à une dégradation dans le temps. Cette dégradation provient essentiellement de résistances parasites de fuite dont l’effet s’accroit avec le temps et qui sont dues pour une grande part à une contamination croissante de la surface de la carte de circuit imprimé par des moisissures, des sels, la poussière et d’autres débris divers.In printed circuit boards, known as “PCBs” by those skilled in the art for “Printed Circuit Boards”, the high impedance characteristics of the input circuits are frequently subject to degradation over time. This degradation comes mainly from parasitic leakage resistances whose effect increases with time and which are largely due to an increasing contamination of the surface of the printed circuit board by molds, salts, dust and other miscellaneous debris.
Dans l’état de la technique, il est connu de faire appel à un agencement aérien de certains composants de façon à limiter les courants parasites ou de fuite, dits par la suite «courants vagabonds», et qui sont liés notamment à la surface contaminée de la carte de circuit imprimé.In the state of the art, it is known to use an aerial arrangement of certain components so as to limit parasitic or leakage currents, hereinafter referred to as "stray currents", and which are linked in particular to the contaminated surface. of the printed circuit board.
La Fig.1 montre un exemple d’un agencement aérien de l’état de la technique. Deux résistances R1 et R2, ayant typiquement des valeurs ohmiques de plusieurs méga-ohms, sont connectées ici en aérien avec un condensateur C1 et R1 forment avec celui-ci un filtre RC de circuit d’entrée. A travers les résistances R1, R2 et le condensateur C1, un signal d’entrée, provenant par exemple d’un câble coaxial, est appliqué à une broche d’entrée B1 à haute impédance d’un amplificateur de mesure A1. Le signal est injecté dans le filtre RC par une patte d’électrode en l’air de la résistance R1. La broche d’entrée B1 est levée, pour être éloignée de la surface de la carte de circuit imprimé et des broches environnantes, et est soudée en l’air à une patte d’électrode de la résistance R2. Les résistances R1 et R2 sont soudées conjointement à une patte d’électrode du condensateur C1 ayant son autre patte d’électrode soudée sur la carte de circuit imprimé.Fig.1 shows an example of a prior art aerial arrangement. Two resistors R1 and R2, typically having resistance values of several mega-ohms, are connected here overhead with a capacitor C1 and R1 together with this forms an RC input circuit filter. Through resistors R1, R2 and capacitor C1 an input signal, for example from a coaxial cable, is applied to a high impedance input pin B1 of a measuring amplifier A1. The signal is injected into the RC filter by an electrode leg in the air of the resistor R1. Input pin B1 is lifted away from the circuit board surface and surrounding pins, and is soldered in the air to an electrode tab of resistor R2. Resistors R1 and R2 are soldered together to one electrode leg of capacitor C1 having its other electrode leg soldered to the printed circuit board.
Un tel agencement aérien est réalisé manuellement au fer à souder et présente plusieurs inconvénients dont notamment un coût économique important, ainsi qu’une reproductibilité et une qualité qui ne sont pas optimales. Ainsi, par exemple, dans une carte électronique de mesure de pH, le coût de la reprise pour souder manuellement des composants peut représenter 10% à 20 % du coût total de la carte fabriquée automatiquement avec des techniques de composants montés en surface et/ou de soudure à la vague. La reproductibilité et la qualité de l’agencement réalisé manuellement ne sont pas optimales car liées à l’habileté et aux soins apportés par un opérateur humain. La soudure au fer occasionne des projections de flux, de soudure et des débordements de soudure, ce qui peut imposer un nettoyage ultérieur de la carte et au moins un contrôle visuel pour détecter un éventuel court-circuit. Par ailleurs, la robustesse mécanique de la carte est altérée par la présence de ces composants aériens, notamment la tenue au choc de la carte.Such an aerial arrangement is made manually with a soldering iron and has several drawbacks, including a significant economic cost, as well as reproducibility and quality that are not optimal. Thus, for example, in an electronic board for measuring pH, the cost of rework to manually solder components can represent 10% to 20% of the total cost of the board manufactured automatically with techniques of surface mounted components and/or wave soldering. The reproducibility and quality of the layout produced manually are not optimal because they are linked to the skill and care provided by a human operator. Soldering with iron causes flux spatter, solder and solder overflows, which may require subsequent cleaning of the board and at least a visual check to detect a possible short circuit. Furthermore, the mechanical robustness of the card is altered by the presence of these overhead components, in particular the shock resistance of the card.
La présente invention a pour objectif de procurer une carte électronique à circuit imprimé comportant au moins un circuit d’entrée de signal à haute impédance et qui ne présente pas les inconvénients susmentionnés de la technique antérieure.The object of the present invention is to provide an electronic printed circuit board comprising at least one high-impedance signal input circuit and which does not have the aforementioned drawbacks of the prior art.
Selon un premier aspect, l’invention concerne une carte électronique à circuit imprimé comportant au moins un circuit d’entrée de signal à haute impédance destiné à recevoir un signal de mesure à traiter par la carte électronique, le circuit d’entrée de signal à haute impédance ayant au moins un composant électronique actif ayant une entrée à haute impédance destinée à recevoir le signal à traiter. Conformément à l’invention, la carte électronique comprend au moins une fente traversante aménagée dans le circuit imprimé et ayant un cheminement déterminé de façon à délimiter dans le circuit imprimé une zone physique ayant une isolation électrique renforcée s’opposant à une circulation de courant électrique vagabond et dans laquelle est implantée au moins l’entrée à haute impédance destinée à recevoir le signal à traiter.According to a first aspect, the invention relates to an electronic printed circuit board comprising at least one high impedance signal input circuit intended to receive a measurement signal to be processed by the electronic board, the signal input circuit high impedance having at least one active electronic component having a high impedance input intended to receive the signal to be processed. According to the invention, the electronic card comprises at least one through slot arranged in the printed circuit and having a path determined so as to delimit in the printed circuit a physical zone having reinforced electrical insulation opposing a flow of electric current. wanderer and in which is located at least the high impedance input intended to receive the signal to be processed.
Selon une caractéristique particulière, la carte électronique comprend au moins un pont de matière reliant la zone physique ayant une isolation électrique renforcée à une autre portion du circuit imprimé, et un moyen formant anneau de garde localisé au niveau du pont de matière de façon à empêcher une circulation de courant vagabond.According to a particular characteristic, the electronic card comprises at least one bridge of material connecting the physical zone having reinforced electrical insulation to another portion of the printed circuit, and a means forming a guard ring located at the level of the bridge of material so as to prevent stray current flow.
Selon une autre caractéristique particulière, la fente traversante a une largeur comprise entre 0,4 mm et 1,5 mm.According to another particular characteristic, the through slot has a width of between 0.4 mm and 1.5 mm.
Selon encore une autre caractéristique particulière, la fente traversante a une largeur sensiblement égale à 0,8 mm.According to yet another particular characteristic, the through slot has a width substantially equal to 0.8 mm.
Selon une forme de réalisation particulière, la carte électronique est une carte électronique de mesure de pH comprenant une prise d’entrée de signal, des premier et deuxième circuits d’entrée à haute impédance reliés respectivement à des première et deuxième bornes d’entrée de signal de la prise d’entrée de signal, et des premier et deuxième amplificateurs opérationnels ayant respectivement des première et deuxième entrées à haute impédance reliées respectivement aux premier et deuxième circuits d’entrée à haute impédance, et se caractérise en ce qu’elle comprend des première, deuxième et troisième fentes traversantes aménagées dans le circuit imprimé, les première et deuxième fentes traversantes délimitant une première zone physique ayant une isolation électrique renforcée dans laquelle est comprise la première borne d’entrée de signal et la première entrée à haute impédance du premier amplificateur opérationnel, et les deuxième et troisième fentes traversantes délimitant une deuxième zone physique ayant une isolation électrique renforcée dans laquelle est comprise la deuxième borne d’entrée de signal et la deuxième entrée à haute impédance du deuxième amplificateur opérationnel.According to a particular embodiment, the electronic card is a pH measurement electronic card comprising a signal input socket, first and second high impedance input circuits respectively connected to first and second input terminals of signal from the signal input jack, and first and second operational amplifiers having respectively first and second high impedance inputs respectively connected to the first and second high impedance input circuits, and is characterized in that it comprises first, second and third through slots arranged in the printed circuit, the first and second through slots delimiting a first physical zone having reinforced electrical insulation in which is comprised the first signal input terminal and the first high impedance input of the first operational amplifier, and the second and third through slots delimiting a second physical zone having reinforced electrical insulation in which is comprised the second signal input terminal and the second high impedance input of the second operational amplifier.
Selon une caractéristique particulière, la prise d’entrée de signal est une prise de type dit «BNC».According to a particular characteristic, the signal input socket is a so-called “BNC” type socket.
Selon un autre aspect, l’invention concerne aussi un boîtier électronique de mesure de pH comprenant une carte électronique telle que décrite brièvement ci-dessus.According to another aspect, the invention also relates to an electronic box for measuring pH comprising an electronic card as described briefly above.
Selon une caractéristique particulière, le boîtier électronique de mesure de pH comprend des moyens d’étanchéité agencés de façon à protéger la carte électronique contre une projection de fluide et/ou un contaminant.According to a particular characteristic, the electronic pH measurement box comprises sealing means arranged so as to protect the electronic card against a projection of fluid and/or a contaminant.
Selon une autre caractéristique particulière, le boîtier électronique de mesure de pH comprend des moyens d’étanchéité dédiés à la prise de type «BNC».According to another particular characteristic, the electronic pH measurement unit includes sealing means dedicated to the "BNC" type socket.
L’invention concerne aussi un système de traitement d’eau pour piscine comprenant un boîtier électronique de mesure de pH comme indiqué ci-dessus.The invention also relates to a water treatment system for a swimming pool comprising an electronic box for measuring pH as indicated above.
D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières en référence aux dessins annexés, dans lesquels:Other advantages and characteristics of the present invention will appear more clearly on reading the description below of several particular embodiments with reference to the appended drawings, in which:
L’invention est décrite ici dans le contexte d’un système de traitement d’eau STA pour une piscine PS, qui est représenté schématiquement à la Fig.2.The invention is described here in the context of an STA water treatment system for a PS swimming pool, which is shown schematically in Fig.2.
Comme visible à La Fig.2, le système de traitement d’eau STA comprend essentiellement un dispositif de pompage et filtrage d’eau PFE, un dispositif de mesure de pH, un dispositif d’injection de produit de traitement d’eau et une unité de commande UC.As shown in Fig.2, the STA water treatment system essentially comprises a PFE water pumping and filtering device, a pH measuring device, a water treatment product injection device and a CPU control unit.
Le dispositif de mesure de pH comprend essentiellement au moins une sonde de mesure SpH et un boîtier électronique de mesure BpH. La sonde de mesure SpH est raccordée au boîtier électronique de mesure BpH typiquement par un câble coaxial. Le boîtier électronique de mesure BpH renferme une carte électronique, non visible à la Fig.2, qui est réalisée conformément à l’invention. Le signal de mesure de pH fourni par la sonde SpH est traité par la carte électronique du boîtier BpH. Une mesure de pH, sous forme numérique ou analogique, est transmise à l’unité de commande UC, typiquement par une liaison sans fil ou filaire entre le boîtier électronique de mesure BpH et l’unité de commande UC. L’unité de commande UC commande le dispositif d’injection de produit de traitement d’eau en fonction de la mesure de pH. Un produit liquide de traitement d’eau PTE, comprenant typiquement de la soude caustique, de l’acide chlorhydrique et/ou de l’acide sulfurique, est injecté dans une canalisation d’eau CL au moyen d’une pompe doseuse PD et d’un injecteur IJ du dispositif d’injection de produit de traitement d’eau.The pH measuring device essentially comprises at least one SpH measuring probe and an electronic BpH measuring unit. The SpH measurement probe is connected to the electronic BpH measurement box typically by a coaxial cable. The electronic BpH measurement unit contains an electronic card, not visible in Fig.2, which is produced in accordance with the invention. The pH measurement signal supplied by the SpH probe is processed by the electronic board of the BpH unit. A pH measurement, in digital or analog form, is transmitted to the UC control unit, typically by a wireless or wired link between the BpH measurement electronic unit and the UC control unit. The UC control unit controls the water treatment product injection device according to the pH measurement. A liquid water treatment product PTE, typically comprising caustic soda, hydrochloric acid and/or sulfuric acid, is injected into a water pipe CL by means of a metering pump PD and an injector IJ of the water treatment product injection device.
En référence aussi aux Figs.3 et 4, le boîtier électronique de mesure BpH, montré de manière partielle, est muni de moyens d’étanchéité et contient la carte électronique, repérée CE, visible de manière partielle à la Fig.4. Un couvercle CO ferme de manière étanche le boîtier BpH.With reference also to Figs.3 and 4, the electronic BpH measurement box, shown partially, is fitted with sealing means and contains the electronic card, marked CE, partially visible in Fig.4. A CO cover tightly closes the BpH housing.
L’étanchéité du boîtier BpH est nécessaire afin de protéger la carte électronique CE contre des projections de fluide, la poussière et d’autres contaminants.The sealing of the BpH box is necessary in order to protect the CE electronic card against splashes of fluid, dust and other contaminants.
La carte CE est alimentée par un câble électrique qui est amené à l’intérieur du boîtier BpH via une traversée de câble TC étanche, comme visible à la Fig.3. Une prise femelle PF, de type «BNC», est montée sur la carte électronique CE et débouche à l’extérieur du boîtier BpH à travers une paroi de celui-ci. La prise PF est destinée à recevoir le signal de mesure délivré par la sonde SpH et autorise un raccordement du câble coaxial provenant de la sonde. Un joint d’étanchéité JE, visible à la Fig.4, équipe la prise PF et est plaqué contre la paroi du boîtier BpH pour éviter toute intrusion de fluide et contaminants à l’intérieur du boîtier BpH.The CE board is powered by an electrical cable which is brought inside the BpH box via a sealed TC cable bushing, as shown in Fig.3. A “BNC” type PF female socket is mounted on the CE electronic card and leads to the outside of the BpH box through a wall of the latter. The PF socket is intended to receive the measurement signal delivered by the SpH probe and allows connection of the coaxial cable coming from the probe. A JE seal, visible in Fig.4, equips the PF socket and is pressed against the wall of the BpH box to prevent any intrusion of fluid and contaminants inside the BpH box.
En variante, la prise femelle «BNC» recevant le signal de mesure de la sonde SpH pourra être montée mécaniquement, de manière étanche, sur la paroi du boîtier BpH. Une liaison filaire sera alors prévue entre la prise femelle «BNC» et un connecteur sur la carte électronique CE dédié à l’entrée de signal.As a variant, the "BNC" female socket receiving the measurement signal from the SpH probe may be mounted mechanically, in a sealed manner, on the wall of the BpH box. A wired connection will then be provided between the "BNC" female socket and a connector on the CE electronic card dedicated to the signal input.
En référence plus particulièrement aux Figs.5 à 7, il est maintenant décrit une forme de réalisation particulière de la carte électronique CE, montrée de manière partielle, qui est réalisée conformément à la présente invention. Dans les Figs.5 et 6, la carte électronique CE est montrée par sa face avant sur laquelle sont montés les composants électroniques. Des techniques connues de composants montés en surface, dites «CMS» ou «SMD» pour «Surface Mounted Device» en anglais, et/ou de soudure à la vague sont typiquement utilisées ici. Dans d’autres formes de réalisation, des composants traversants pourront aussi être utilisés conjointement aux composants montés en surface ou à la place de ces derniers.With more particular reference to Figs.5 to 7, there is now described a particular embodiment of the electronic card CE, shown partially, which is produced in accordance with the present invention. In Figs.5 and 6, the electronic card CE is shown by its front face on which the electronic components are mounted. Known techniques of surface mounted components, called “CMS” or “SMD” for “Surface Mounted Device” in English, and/or wave soldering are typically used here. In other embodiments, through-hole components may also be used in conjunction with or instead of surface-mounted components.
Comme visible à la Fig.5, la carte électronique CE comporte un étage d’entrée de signal à haute impédance, repéré EHI, auquel est connectée la prise PF. Conformément à l’invention, l’étage d’entrée de signal EHI comprend un agencement de fentes traversantes F1, F2 et F3, mieux visibles à la Fig.6. Dans l’invention, ces fentes traversantes F1, F2 et F3 sont destinées à empêcher des courants vagabonds et à préserver dans le temps les hautes impédances du circuit, en procurant une isolation électrique importante, apportée par l’air, entre des portions de circuit de part et d’autre des fentes.As shown in Fig.5, the electronic board CE has a high impedance signal input stage, marked EHI, to which the PF socket is connected. In accordance with the invention, the EHI signal input stage comprises an arrangement of through-slots F1, F2 and F3, best seen in Fig.6. In the invention, these through slots F1, F2 and F3 are intended to prevent stray currents and to preserve the high impedances of the circuit over time, by providing significant electrical insulation, provided by the air, between circuit portions on either side of the slots.
Un exemple de schéma électrique de l’étage d’entrée de signal à haute impédance EHI est montré à la Fig.7.An example circuit diagram of the EHI high impedance signal input stage is shown in Fig.7.
L’étage d’entrée EHI est construit ici autour de deux composants électroniques actifs sous la forme de deux amplificateurs opérationnels OP1 et OP2, contenus dans le circuit intégré CI visible aux Figs.5 et 6. Les amplificateurs opérationnels OP1 et OP2 procurent des entrées à impédance «infinie» pour la réception du signal de mesure provenant de bornes de signal B1 et B2 de la prise PF de type «BNC». Les bornes B1 et B2 sont reliées respectivement au conducteur d’âme et à la gaine conductrice du câble coaxial transportant le signal de mesure de la sonde SpH.The EHI input stage is built here around two active electronic components in the form of two operational amplifiers OP1 and OP2, contained in the integrated circuit CI visible in Figs.5 and 6. The operational amplifiers OP1 and OP2 provide inputs with "infinite" impedance for receiving the measurement signal from signal terminals B1 and B2 of the "BNC" type PF socket. Terminals B1 and B2 are connected respectively to the core conductor and to the conductive sheath of the coaxial cable carrying the measurement signal of the SpH probe.
Un premier circuit d’entrée à haute impédance est formé essentiellement d’une résistance R1 et de la haute impédance de l’entrée positive E1+ de l’amplificateur opérationnel OP1. La résistance R1 est montée entre la borne B1 et l’entrée E1+.A first high impedance input circuit is essentially formed of a resistor R1 and the high impedance of the positive input E1+ of the operational amplifier OP1. Resistor R1 is mounted between terminal B1 and input E1+.
Un deuxième circuit d’entrée à haute impédance est formé essentiellement de résistances R2 et R3, d’un condensateur C1 et de la haute impédance de l’entrée positive E2+ de l’amplificateur opérationnel OP2. Le résistance R2 est placée entre la borne B2 et une tension dite de point milieu Vm de l’alimentation des amplificateurs opérationnels. La résistance R3 est connectée entre la borne B2 et l’entrée E2+. Le condensateur C1 est placé entre l’entrée E2+ et la tension dite de point milieu Vm. La résistance R3 et le condensateur C1 forment un filtre RC passe-bas entre la borne B2 et l’entrée E2+.A second high impedance input circuit is essentially formed of resistors R2 and R3, a capacitor C1 and the high impedance of the positive input E2+ of the operational amplifier OP2. Resistor R2 is placed between terminal B2 and a so-called midpoint voltage Vm of the power supply of the operational amplifiers. Resistor R3 is connected between terminal B2 and input E2+. Capacitor C1 is placed between input E2+ and the so-called midpoint voltage Vm. Resistor R3 and capacitor C1 form a low-pass RC filter between terminal B2 and input E2+.
Par ailleurs, un condensateur C2 de faible capacité est connecté entre l’entrée E1+ et l’entrée E2+ des amplificateurs opérationnels OP1 et OP2.Furthermore, a low capacity capacitor C2 is connected between the input E1+ and the input E2+ of the operational amplifiers OP1 and OP2.
L’amplificateur opérationnel OP1 comporte un circuit de boucle de réaction formé d’une résistance R4 et d’un condensateur C3 en parallèle. Le circuit est connecté entre la sortie S1 et l’entrée négative à haute impédance E1- de l’amplificateur opérationnel OP1. La résistance R4 et le condensateur C3 en parallèle forment un circuit de faible impédance. La sortie S1 est reliée une première entrée d’un étage d’amplification de signal EA.The operational amplifier OP1 has a feedback loop circuit formed by a resistor R4 and a capacitor C3 in parallel. The circuit is connected between the output S1 and the high impedance negative input E1- of the operational amplifier OP1. Resistor R4 and capacitor C3 in parallel form a low impedance circuit. Output S1 is connected to a first input of a signal amplification stage EA.
Le circuit de boucle de réaction de l’amplificateur opérationnel OP2 comporte des résistances R5 et R6 et est de faible impédance. La résistance R5 est connecté entre la sortie S2 et l’entrée négative à haute impédance E2- de l’amplificateur opérationnel OP2. La résistance R6 est placée entre l’entrée négative E2- et la tension de point milieu Vm. La sortie S2 est reliée une deuxième entrée de l’étage d’amplification de signal EA.The feedback loop circuit of operational amplifier OP2 has resistors R5 and R6 and is low impedance. Resistor R5 is connected between output S2 and high impedance negative input E2- of operational amplifier OP2. Resistor R6 is placed between the negative input E2- and the midpoint voltage Vm. Output S2 is connected to a second input of the signal amplification stage EA.
L’étage d’amplification de signal EA reçoit en entrée les signaux issus des sorties S1 et S2 et délivre un signal de mesure MES auquel a été appliqué un gain d’amplification.The signal amplification stage EA receives the signals from the outputs S1 and S2 as input and delivers a measurement signal MES to which an amplification gain has been applied.
L’invention n’est pas limitée à un schéma électrique spécifique de l’étage d’entrée de signal à haute impédance tel que celui représenté à la Fig.6 et décrit ci-dessus. L’invention pourra être mise en œuvre dans une grande variété d’étages d’entrée de signal à haute impédance. Ainsi, par exemple, dans une forme de réalisation particulière, l’étage d’entrée de signal à haute impédance comprendra un seul amplificateur opérationnel et la circuiterie de composants passifs associée, à savoir, l’amplificateur OP1 dédié à la borne B1, la borne B2 étant alors connectée à la masse du circuit.The invention is not limited to a specific electrical diagram of the high impedance signal input stage such as that shown in Fig.6 and described above. The invention can be implemented in a wide variety of high impedance signal input stages. Thus, for example, in a particular embodiment, the high impedance signal input stage will comprise a single operational amplifier and the associated passive component circuitry, namely, the amplifier OP1 dedicated to terminal B1, the terminal B2 then being connected to the ground of the circuit.
En référence plus particulièrement à la Fig.6, le cheminement des fentes traversantes F1, F2 et F3 dans le circuit imprimé de la carte électronique CE est optimisé de façon à minimiser des courants vagabonds et à préserver dans le temps les hautes impédances des premier et deuxième circuits d’entrée à haute impédance susmentionnés.Referring more particularly to Fig.6, the routing of the through slots F1, F2 and F3 in the printed circuit of the electronic card CE is optimized so as to minimize stray currents and to preserve over time the high impedances of the first and second aforementioned high impedance input circuits.
Le premier circuit d’entrée à haute impédance susmentionné est protégé essentiellement par les fentes F1 et F2 qui délimitent dans la carte CE une première zone physique Z1 dans laquelle sont situées la borne de signal B1, une première borne d’électrode C2-1 du condensateur C2, la résistance R1 et la broche 5 du circuit intégré CI correspondant à l’entrée E1+ de l’amplificateur opérationnel OP1.The aforementioned first high impedance input circuit is essentially protected by the slots F1 and F2 which delimit in the board CE a first physical zone Z1 in which are located the signal terminal B1, a first electrode terminal C2-1 of the capacitor C2, resistor R1 and pin 5 of integrated circuit CI corresponding to input E1+ of operational amplifier OP1.
Le deuxième circuit d’entrée à haute impédance susmentionné est protégé essentiellement par les fentes F3 et F2 qui délimitent dans la carte CE une deuxième zone physique Z2 dans laquelle sont situées la borne de signal B2, une première borne d’électrode R2-1 de la résistance R2, la résistance R3, une première borne d’électrode C1-1 du condensateur C1, la broche 3 du circuit intégré CI correspondant à l’entrée E2+ de l’amplificateur opérationnel OP2 et une deuxième borne d’électrode C2-2 du condensateur C2.The aforementioned second high impedance input circuit is essentially protected by the slots F3 and F2 which delimit in the board CE a second physical zone Z2 in which are located the signal terminal B2, a first electrode terminal R2-1 of resistor R2, resistor R3, a first electrode terminal C1-1 of capacitor C1, pin 3 of integrated circuit CI corresponding to input E2+ of operational amplifier OP2 and a second electrode terminal C2-2 capacitor C2.
Dans cette forme de réalisation particulière, les fentes F1 à F3 permettent d’obtenir dans la carte électronique CE les deux zones physiques Z1 et Z2 dans lesquelles les éléments de circuit critiques vis-à-vis des caractéristiques de haute impédance sont protégés par l’isolation électrique importante apportée par les fentes.In this particular embodiment, the slots F1 to F3 make it possible to obtain in the electronic card CE the two physical zones Z1 and Z2 in which the circuit elements critical with respect to the high impedance characteristics are protected by the significant electrical insulation provided by the slots.
Comme visible à la Fig.6, des ponts de matière PO1 et PO2 sont conservés dans la carte électronique CE entre les fentes F2, F3 et les fentes F2, F1, respectivement. Ces ponts de matière PO1 et PO2 sont nécessaires pour la tenue mécanique des deux zones physiques Z1 et Z2 dans la carte électronique CE. Des dispositions particulières pourront être prévues pour empêcher des courants vagabonds au niveau de ces ponts de matière PO1, PO2. Ainsi, dans cette forme de réalisation particulière, les localisations de ces ponts de matière PO1, PO2, sont choisies judicieusement de façon à pourvoir y former des anneaux de garde, dits «guard ring» en anglais, évitant des courants vagabonds dans les circuits d’entrée à haute impédance. Concernant le pont de matière PO1, des courants vagabonds sont évités à ce niveau par la présence de la broche 1 du circuit CI, qui correspond à la sortie S2 de l’amplificateur OP2, et qui est à un potentiel sensiblement égal à celui de l’entrée E2+. Concernant le pont de matière PO2, une ou plusieurs pistes de cuivre (non représentées) ayant une fonction d’anneau de protection sont typiquement prévues à ce niveau sur la face avant et/ou arrière de la carte électronique CE afin d’empêcher des courants vagabonds.As visible in FIG. 6, bridges of material PO1 and PO2 are kept in the electronic card CE between the slots F2, F3 and the slots F2, F1, respectively. These material bridges PO1 and PO2 are necessary for the mechanical strength of the two physical zones Z1 and Z2 in the electronic card CE. Special provisions may be provided to prevent stray currents at the level of these bridges of material PO1, PO2. Thus, in this particular embodiment, the locations of these bridges of material PO1, PO2, are chosen judiciously so as to be able to form guard rings therein, called "guard ring", avoiding stray currents in the circuits of high impedance input. Concerning the material bridge PO1, stray currents are avoided at this level by the presence of pin 1 of the circuit CI, which corresponds to the output S2 of the amplifier OP2, and which is at a potential substantially equal to that of the E2+ input. Concerning the PO2 material bridge, one or more copper tracks (not shown) having a protection ring function are typically provided at this level on the front and/or rear face of the electronic card CE in order to prevent currents wanderers.
Les fentes traversantes prévues dans la présente invention sont réalisées typiquement, mais pas exclusivement, par des techniques de fraisage et/ou de forage. Les essais réalisés par l’entité inventive ont mis en évidence une largeur de compromis optimal d’environ 0,8 mm pour les fentes traversantes. Selon les applications, de manière générale, la largeur des fentes traversantes sera comprise dans l’intervalle de 0,4 mm à 1,5 mm, pour l’obtention d’un compromis satisfaisant entre le coût de fabrication et l’isolation électrique recherchée.The through slots provided in the present invention are typically, but not exclusively, made by milling and/or drilling techniques. The tests carried out by the inventive entity have shown an optimal compromise width of approximately 0.8 mm for the through slots. Depending on the applications, in general, the width of the through slots will be in the range from 0.4 mm to 1.5 mm, to obtain a satisfactory compromise between the manufacturing cost and the electrical insulation sought. .
Bien entendu, l’invention ne se limite pas aux exemples de réalisation qui ont été décrits ici à titre illustratif. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l’invention.Of course, the invention is not limited to the embodiments which have been described here by way of illustration. The person skilled in the art, depending on the applications of the invention, may make various modifications and variants falling within the scope of protection of the invention.
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR2002390A FR3108227A1 (en) | 2020-03-10 | 2020-03-10 | ELECTRONIC BOARD CONTAINING HIGH IMPEDANCE PROTECTIVE MEANS AND ELECTRONIC MEASUREMENT BOX INCORPORATED |
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ID=70918607
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FR2002390A Withdrawn FR3108227A1 (en) | 2020-03-10 | 2020-03-10 | ELECTRONIC BOARD CONTAINING HIGH IMPEDANCE PROTECTIVE MEANS AND ELECTRONIC MEASUREMENT BOX INCORPORATED |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19810736A1 (en) * | 1998-03-12 | 1999-09-16 | Conducta Endress & Hauser | High impedance input for connecting voltage source to voltage-processing circuit, e.g. for electrochemical sensor |
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AT507169A1 (en) * | 2008-08-14 | 2010-02-15 | Wassertechnik Wertheim Gmbh & | Method for processing of bath water/flush water from a bath basin in a circuit, comprises collecting the bath water/flush water, subsequently filtering in a filter plant in pressure free manner and recirculating to the bath basin |
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2020
- 2020-03-10 FR FR2002390A patent/FR3108227A1/en not_active Withdrawn
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