FR2743933A1 - Actionneur electromagnetique, dispositif et procede pour mesurer le temps de prise d'une pate, mettant en oeuvre cet actionneur, et prisometre automatique multipostes incluant ce dispositif - Google Patents

Abstract

Actionneur électromagnétique (1) comprenant un corps (5) en matériau ferromagnétique dans lequel est disposé un enroulement de puissance (4) et agencé pour recevoir en son sein une pièce (3) en matériau ferromagnétique mobile verticalement entre une position extrémale haute (A) et une position extrémale basse (C). L'enroulement de puissance (4) est alimenté suivant une loi de commande déterminée pour réaliser des séquences respectives de positionnement de la pièce mobile (3) dans une position prédéterminée, de lâcher de cette pièce mobile, et de remontage de celle-ci (3). L'actionneur (1) comprend en outre des enroulements (201, 202) de mesure de la position instantanée de la pièce mobile (3). Cet actionneur électromagnétique (1) peut en particulier être mis en oeuvre pour réaliser une tête de mesure d'un dispositif pour mesurer le temps de prise d'une pâte, notamment une pâte de ciment (501). Ce dispositif de mesure peut être intégré au sein d'un prisomètre automatique multipostes. Utilisation notamment pour le test des ciments en génie civil.

Description

"Actionneur électromagnétique, dispositif et procédé pour
mesurer le temps de prise d'une pâte, mettant en oeuvre
cet actionneur, et prisomètre automatique multipostes
incluant ce dispositif"
DESCRIPTION
La présente invention concerne un actionneur électromagnétique. Elle vise également un dispositif et un procédé pour mesurer le temps de prise d'une pâte, notamment une pâte de ciment, mettant en oeuvre cet actionneur électromagnétique, ainsi qu'un prisomètre automatique multipostes incluant ce dispositif.

Selon la norme européenne EN 196-3, le temps de prise est déterminé par l'observation de la pénétration d'une aiguille dans une pâte de ciment remplissant au ras un moule tronconique d'une profondeur de 40 mm + 0,2 mm disposé sur une plaque de base, et est défini par le temps au bout duquel la distance entre l'aiguille et la plaque de base est de 4 mm + 1 mm.

On utilise habituellement un appareil Vicat muni d'une échelle de mesure et d'une aiguille qui doit être en acier et doit avoir la forme d'un cylindre droit de longueur et de diamètre spécifiés dans la norme précitée. La masse totale des parties mobiles doit être de 300g + lg. Le mouvement de ces parties mobiles doit être exactement vertical et sans frottement appréciable et leur axe doit coïncider avec celui de l'aiguille. Le document FR2454096 décrit à ce sujet un appareil manuel à aiguille pour déterminer le temps de prise en masse du ciment permettant de maintenir mécaniquement l'élément de pénétration entre les deux mains de l'opérateur pour la manipulation de l'éprouvette contenant la pâte de ciment.

Dans la procédure normalisée de détermination du temps de début de prise, on règle l'appareil Vicat par abaissement de l'aiguille jusqu'à une plaque de base et on ajuste alors le repère de l'appareil au zéro de l'échelle.

On relève ensuite l'aiguille en position d'attente.

On remplit un moule tronconique avec une pâte de consistance normalisée, préalablement malaxée, que l'on arase. On place le moule rempli sur la plaque de base, par exemple une plaque plane de verre légèrement graissée, au dessous de l'aiguille de l'appareil Vicat. On abaisse ensuite l'aiguille avec précaution jusqu'à ce qu'elle arrive au contact de la pâte. On observe une pause de 1 à 2 secondes à cette position de manière à éviter une vitesse initiale ou une accélération forcée des parties mobiles. On lâche alors rapidement l'ensemble mobile et on laisse l'aiguille pénétrer verticalement dans la pâte. On effectue la lecture de l'échelle à la fin de la pénétration ou 30 secondes après la libération de l'aiguille, selon que l'une ou l'autre de ces deux limites de temps se présente la dernière.On répète l'essai de pénétration sur la même éprouvette à des positions convenablement espacées à plus de 10 mm du bord du moule et à 10 mm des autres trous, par exemple à des intervalles de 10 minutes.

On nettoie l'aiguille aussitôt après chaque pénétration. On enregistre le temps mesuré depuis l'instant initial, au bout duquel la distance entre l'aiguille et la plaque de base est de 4 mm + 1 mm comme temps de début de prise du ciment à 5 minutes près.

Il existe des appareils automatiques de mesure du temps de prise disponibles dans le commerce. Ces appareils actuels sont équipés d'un entraînement de montée-descente réalisés à partir d'un moteur pas à pas et d'un dispositif de conversion de mouvement de rotation-translation, d'un capteur de position, généralement une règle optique, et de plusieurs électroaimants. Ces appareils exigent par conséquent une mécanique élaborée et onéreuse. Par ailleurs, leurs temps de réponse sont élevés, ce qui réduit le nombre de mesure ainsi que le nombre de postes.

De plus, le fonctionnement de ces appareils s'effectuant en milieu difficile (poussière, humidité, chocs), la mise en oeuvre d'un capteur optique peut nuire à la fiabilité de l'appareil et le coût de ce type est relativement élevé.

Un objectif principal de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif pour mesurer le temps de prise d'une pâte, notamment une pâte de ciment, qui présente un encombrement et un coût réduits par rapport aux appareils actuels, avec des temps de réponse plus courts.

Plus généralement, il existe un besoin pour des actionneurs économiques et robustes permettant à la fois de positionner une pièce mobile, de libérer celle-ci à un instant déterminé et d'en mesurer la position instantanée au cours de son déplacement.

On atteint cet objectif avec un actionneur électromagnétique comprenant un corps en matériau ferromagnétique dans lequel est disposé un enroulement de puissance et agencé pour recevoir en son sein une pièce en matériau ferromagnétique mobile verticalement entre une position extrémale haute et une position extrémale basse.

Selon l'invention, l'enroulement de puissance est alimenté suivant une loi de commande déterminée pour réaliser des séquences respectives de positionnement de la pièce mobile dans une position prédéterminée, de lâcher de cette pièce mobile, et de remontage de celle-ci d'une position basse vers une position haute, et cet actionneur électromagnétique comprend en outre des enroulements de mesure de la position instantanée de la pièce mobile, ces enroulements de mesure comprenant un enroulement primaire relié à des moyens pour délivrer un courant d'excitation, et un enroulement secondaire couplé audit enroulement primaire, pour délivrer une tension de mesure modulée.

On dispose ainsi d'un actionneur électromagnétique, en l'occurrence un électroaimant, assurant à la fois l'entraînement mécanique d'une pièce mobile et la mesure de position. Le nombre de pièces est très réduit et leur géométrie est simple. Ces pièces sont de préférence massives en fer doux standard et de préférence enrobées d'une couche anticorrosion du fait de l'ambiance fortement humide dans lequel baignent parfois des dispositifs équipés de ces actionneurs électromagnétiques.

les enroulements de puissance et de mesure sont de préférence concentriques de forme solénoïdale permettant un taux de remplissage du cuivre maximal. La pièce mobile est de préférence un simple cylindre en matériau ferromagnétique massif.

La fonction de mesure de position mise en oeuvre dans l'actionneur selon l'invention est basée sur la fait que la réluctance magnétique de l'actionneur électromagnétique est fonction de la position de la pièce mobile. Un enroulement primaire est alimenté par un courant alternatif asservi de forme d'onde triangulaire et un enroulement secondaire, couplé magnétiquement à l'enroulement primaire par le circuit magnétique à réluctance variable que constituent les pièces ferromagnétiques de l'actionneur, délivre une tension alternative dont l'amplitude est elle-même fonction de la position de la pièce mobile.

Dans un mode avantageux de réalisation d'un actionneur électromagnétique selon l'invention, celui-ci comprend en outre des moyens externes pour maintenir avec précision la pièce mobile dans une position haute de lâcher. Ceci permet de s'affranchir de problèmes liés aux efforts résistants de frottement, même très faibles, dûs au guidage de la pièce mobile. Ces moyens de maintien comprennent par exemple un électroaimant pour commander le déplacement d'une pièce pour bloquer la pièce mobile.

Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif pour mesurer le temps de prise d'une pâte, notamment une pâte de ciment, comprenant une tête de mesure disposée au-dessus de la surface d'un moule rempli de ladite pâte et placé sur une plaque de base, cette tête de mesure consistant en un actionneur électromagnétique selon l'invention comprenant une pièce mobile de masse prédéterminée munie à son extrémité inférieure d'une aiguille de longueur et de diamètre prédéterminés, des moyens pour maintenir verticalement cette aiguille à une distance prédéterminée de la plaque de base, des moyens pour lâcher à un instant déterminé la pièce mobile de sorte que l'aiguille pénètre dans ladite pâte, des moyens pour faire remonter la pièce mobile, et des moyens pour mesurer la distance séparant l'aiguille de la plaque de base.

On obtient ainsi un dispositif de mesure comportant une tête de mesure d'une simplicité remarquable, d'un montage et d'un démontage aisés, d'une grande robustesse dans un environnement hostile (humidité, chocs) et d'un faible encombrement. Par ailleurs, les circuits électroniques pour l'alimentation de la tête de mesure et pour le conditionnement et le traitement des signaux de mesure sont particulièrement simples.

Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour mesurer le temps de prise d'une pâte, notamment une pâte de ciment, mis en oeuvre dans un dispositif de mesure selon l'invention, comprenant les étapes suivantes:
- une étape initiale pour positionner la pièce mobile munie de l'aiguille à une position de lâcher prédéterminée au dessus d'un moule contenant la pâte et disposé sur une plaque de base;
- une étape de lâcher au cours de laquelle on lâche la pièce mobile de sorte que l'aiguille pénètre dans la pâte;
- une étape de mesure instantanée de la distance séparant l'aiguille de la plaque de base, jusqu'à un instant final de mesure correspondant au moment où la distance mesurée atteint une valeur prédéterminée,
- et une étape pour déterminer le laps de temps écoulé entre l'instant initial de lâcher et l'instant final de mesure.

Ce procédé comprend en outre, à l'issue des étapes précitées, une étape de remontée au cours de laquelle la pièce mobile remonte jusqu'à la position de lâcher, cette étape de remontée mettant en oeuvre des efforts électromagnétiques appliqués à la pièce mobile.

L'étape de remontée comprend une injection de courant dans un enroulement de puissance contenu dans la tête de mesure, suivant une loi d'évolution du courant prédéterminée.

Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, ce procédé comprend en outre, à la suite de l'étape de remontée, une étape pour maintenir la pièce mobile à la position de lâcher, cette étape de maintien mettant en oeuvre un blocage mécanique de la pièce mobile commandé par un électroaimant.

L'étape de mesure de position met avantageusement en oeuvre un couplage électromagnétique variable entre un enroulement primaire dans lequel on injecte un courant à une fréquence prédéterminée et un enroulement secondaire aux bornes duquel on recueille une tension modulée dont l'amplitude est fonction de la position de la pièce mobile.

Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un prisomètre automatique multipostes comprenant un bac pour recevoir plusieurs moules contenant de la pâte, notamment de la pâte de ciment, et une tête de mesure selon l'invention, cette tête de mesure étant déplacée au dessus de chaque moule par des moyens de support motorisés commandés par des moyens de contrôle et de traitement, par exemple un micro-ordinateur.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs:
- la figure 1A est une vue en coupe d'une tête de
mesure d'un prisomètre selon l'invention, en
position haute;
- la figure 1B est une vue en coupe de la tête de
mesure, en position de lâcher;
- la figure 1C est une vue en coupe de la tête de
mesure, en position intermédiaire;
- la figure 1D est une vue en coupe de la tête de
mesure, en position basse;
- la figure 2 illustre une forme particulière de
réalisation d'une tête de mesure selon l'invention,
équipée de moyens externes de positionnement, dans
une position de lâcher;
- la figure 3 illustre la tête de mesure représentée
en figure 2, après libération de la pièce mobile;;
- la figure 4 représente un exemple de réalisation
d'un circuit électronique de conditionnement pour un
prisomètre selon l'invention;
- la figure 5 représente un exemple de réalisation
d'un circuit de puissance pour un prisomètre selon 1' invention;
- la figure 6A est un chronogramme du courant injecté
dans les enroulements de puissance de la tete de
mesure d'un prisomètre selon l'invention;
- la figure 6B est un chronogramme d'un signal de
commande du circuit de puissance d'un prisomètre
selon l'invention;
- la figure 6C représente une forme d'onde typique du
courant injecté dans un enroulement primaire de
mesure d'une tête d'un prisomètre selon l'invention;
- la figure 6D représente une forme d'onde de la
tension aux bornes d'un enroulement secondaire de
mesure d'une tête d'un prisomètre selon l'invention;;
et
- la figure 7 est une vue d'un prisomètre automatique
à huit postes selon l'invention;
On va maintenant décrire, en référence aux figures précitées, un exemple de réalisation et de fonctionnement d'une tête de mesure d'un prisomètre selon l'invention.

L'actionneur électromagnétique 1 constituant la tête de mesure de ce prisomètre comporte un corps cylindrique massif 5 en fer doux comprenant des enroulements solénoïdaux 4 disposés sur un gabarit 10 en matériau isolant tel que du Céloron et une pièce de fermeture supérieure massive 6 également en fer doux, et une pièce cylindrique massive 3 mobile axialement à l'intérieur du corps cylindrique 5, cette pièce mobile 3 comportant à son extrémité supérieure une tige en matériau amagnétique 7 munie d'un écrou 70 et à son extrémité inférieure une aiguille 2. Une première pièce de guidage 9, de forme annulaire et réalisée en bronze, est prévue pour guider la pièce mobile 3 par rapport au corps 5, tandis qu'une seconde pièce de guidage 8 est prévue dans la pièce de fermeture supérieure 6 pour assurer le guidage de la tige 7.L'axe de la tête de mesure 1 est nécessairement disposé verticalement. Les enroulements solénoïdaux 4 incluent un enroulement de puissance monophasé 40 et des enroulements de mesure concentriques respectivement primaire et secondaire 201, 202 disposés dans la partie haute des enroulements 4.

En position haute (A), représentée en figure 1A, un courant de maintien est injecté dans l'enroulement de puissance 40 et un effort normal est généré entre la partie supérieure de la pièce cylindrique mobile 3 et la pièce de fermeture supérieure 6.

Lorsque le courant est interrompu dans l'enroulement de puissance 40, la pièce mobile 3 descend sous l'effet de la gravité et s'immobilise à une position prédéterminée (B), dite position de lâcher, lorsque l'écrou 70 vient en butée contre une pièce de positionnement 71 escamotable actionnée par des moyens qui seront décrits ultérieurement. La position de lâcher (B) est déterminée pour correspondre exactement à l'effleurement de la surface 502 de la pâte à tester 501 par la pointe de l'aiguille 2. Il faut noter qu'on peut également prévoir un maintien de l'aiguille dans cette position de lâcher, en injectant un courant approprié dans l'enroulement de puissance 4 et en réalisant un asservissement de la position de l'aiguille par rapport à la position de lâcher.

A un instant de lâcher déterminé, on libère la pièce mobile 3 et l'aiguille 2 pénètre alors dans la pâte, comme l'illustre la figure 1C. Le déplacement de la pièce mobile 3 au cours d'une séquence de pénétration P peut être mesuré en position intermédiaire (C) en utilisant les enroulements de mesure 201, 202 selon une procédure de mesure décrite dans la suite.

Lorsque la pièce mobile 3 a atteint une position basse extrémale (D), on entreprend une séquence de remontée R au cours de laquelle on injecte du courant dans l'enroulement de puissance 40: un champ magnétique est alors créé dans l'espace séparant le corps cylindrique 5 et la pièce mobile 3, et cette dernière, soumise à des forces électromagnétiques d'attraction, remonte jusqu'à sa position haute (A).

Dans un exemple particulier de réalisation illustré par les figures 2 et 3 dans lesquelles les éléments communs aux figures 1A à 1D présentent des références communes, le dispositif de mesure de temps de prise 200 comprend une tête de mesure 1 munie d'un dispositif externe 510 pour positionner avant lâcher l'aiguille 2 à la surface 502 d'une pâte de ciment 501 remplissant à ras un moule 500 disposé sur une plaque de base 503.Le dispositif externe de positionnement 510 comprend une fourchette de blocage 71 mobile autour d'un axe horizontal 72 et se trouve en permanence en appui contre une butée de positionnement 76, une première extrémité de cette pièce de blocage 72 venant en appui contre une face inférieure d'un écrou 70 vissé sur la tige 7 de la pièce mobile 3 en position de lâcher (B), et l'autre extrémité étant reliée à une tige de positionnement 75 d'un électroaimant de positionnement 110 fixé à une pièce de bâti 73 supportant la tête de mesure 1. La tige de positionnement 75 comprend une partie de tige ferromagnétique 112 et des parties amagnétiques. L'électroaimant de positionnement 110 comporte un enroulement solénoidal dont l'excitation est commandée par une unité de commande et d'acquisition qui sera décrite dans la suite.

Dans l'état (I) avant lâcher, la pièce mobile 3 est maintenue à une position prédéterminée correspondant au contact de l'aiguille 2 avec la surface 502 de la pâte 501, l'électroaimant 110 n'est pas excité et la fourchette de blocage 71 est sensiblement horizontale en appui contre une butée de positionnement 76 et bloque la tige en position initiale. A un instant de lâcher déterminé par l'unité de commande et d'acquisition, l'électroaimant de positionnement 110 est excité par circulation d'un courant d'excitation Ie dans son enroulement (état II). Il en résulte une montée de la tige de positionnement 75, une rotation de la fourchette de blocage 71 et une libération de la tige 7. L'aiguille 2 est alors lâchée (étape de lâcher L) et pénètre par gravité dans la pâte de ciment 501 (séquence de pénétration P).

On va maintenant décrire des exemples de réalisation d'un circuit de conditionnement électronique pour la mesure de position et d'un circuit de puissance pour l'alimentation de la tête de mesure, en référence aux figures 4 et 5.

Le circuit de conditionnement 20 comprend un oscillateur 21 à une fréquence déterminée, par exemple 100
Hz, un générateur de signaux triangulaires symétriques 22 piloté par l'oscillateur 21, une boucle d'asservissement de courant 23-25 injectant un courant contrôlé dans l'enroulement primaire de mesure 201. L'enroulement secondaire 202 concentrique de l'enroulement primaire 201 est en couplage magnétique variable 200 avec ce dernier et présente à ses bornes une tension secondaire Vs d'amplitude V(z) variable en fonction de la position instantanée de la pièce cylindrique mobile 3. Cette tension secondaire Vs est appliquée en entrée d'un démodulateur synchrone 26 commandé par un signal de synchronisation issu d'un générateur 22.Le signal délivré par le démodulateur synchrone 26 est ensuite appliqué à un filtre 27 pour obtenir un signal de sortie analogique V représentatif de la position instantanée de la pièce cylindrique mobile. Un convertisseur analogique-numérique 28 est également prévu pour fournir une image numérisée de la position instantanée en vue de son traitement par une unité de contrôle et d'acquisition 60. Le courant Ip injecté dans l'enroulement primaire de mesure 201 est mesuré au moyen d'un shunt 29, amplifié (25) et comparé (23) à la forme d'onde triangulaire délivrée par le générateur 22, afin d'assurer l'asservissement du courant injecté. Le générateur 22 est de préférence un générateur numérique garantissant une stabilité en fréquence et en amplitude.La fréquence de l'oscillateur 21 est de préférence optimisée pour procurer la précision de mesure la meilleure, en prenant en compte notamment le caractère massif des pièces constituant le circuit magnétique de la tête de mesure.

Le circuit de puissance 30 comprend un générateur de consigne de courant 31 piloté par un signal de commande
Vcom délivré par l'unité de contrôle et d'acquisition 60, un interrupteur électronique 38, par exemple un transistor
MOS, bipolaire ou autre, commandé par un générateur 34 asservi au sein d'une boucle d'asservissement comprenant un shunt de courant 39 pour délivrer une image du courant
I, un amplificateur 33 et un comparateur 32 pour délivrer un signal d'erreur entre la consigne de courant délivrée par le générateur de consigne de courant 31 et le courant mesuré et amplifié. Le transistor commande la circulation du courant dans l'enroulement de puissance 40 délivré par une source de tension continue Vc.Une première diode 35 est disposée en série avec l'enroulement de puissance 40 tandis qu'une seconde diode 36 et une diode Zener 37 sont disposées en parallèle sur l'enroulement de puissance 40 et la première diode 35.

On va maintenant décrire des formes d'onde observées typiquement dans un prisomètre selon l'invention, en référence aux figures 6A à 6D et aux figures 1A à 1D.

A un instant initial to, alors que la pièce mobile est initialement en position basse D, on commande le transistor 38 en mode passant en appliquant au circuit de puissance 30 un signal de commande Vcom à un niveau haut, ce qui provoque l'injection d'un courant de remontée réglable IR dans l'enroulement de puissance 40 de la tête de mesure 1 initialement en position basse D. L'injection de ce courant de remontée se traduit par la création d'efforts électromagnétiques d'attraction produisant un déplacement de la pièce cylindrique mobile 3 vers le haut (séquence de remontée R) . La consigne de remontée peut être fournie par un micro-contrôleur du prisométre en fonction de la position de l'aiguille mesurée par le capteur.

Après mise en mouvement de la pièce cylindrique mobile 3 et lorsque la position haute A est atteinte, seul un courant de maintien réglable IM est injecté dans l'enroulement principal 40. La pièce mobile 3 est maintenue en position haute A jusqu'à ce qu'à un instant tl commandé par l'unité de contrôle et d'acquisition 60, on bloque le transistor 38 du circuit de puissance 30 (étape de lâcher L). Après un bref régime transitoire électrique [tl-t2] au cours duquel le courant dans l'enroulement de puissance subit une décroissance pour s'annuler à un instant t2, la pièce mobile 3 descend sous l'effet de la gravité jusqu'à atteindre la position de lâcher B lorsque l'écrou 70 vient en butée contre la fourchette 71.

A un instant de lâcher déterminé t3, la fourchette 71 libère la tige 7 et l'aiguille 2 pénètre alors dans la pâte jusqu'à ce que la pièce mobile 3 se trouve dans sa position basse D. Au cours de la séquence de pénétration, on mesure la position instantanée de l'aiguille 2 en vue de déterminer le laps de temps séparant l'instant de lâcher t3 de l'instant t4 auquel la distance entre l'aiguille 2 et la plaque de base atteint une valeur prédéterminée (4 mm).

Pendant l'étape de mesure M, un courant de forme triangulaire à une fréquence optimisée Ip est injecté dans l'enroulement de mesure primaire 201, et on recueille aux bornes de l'enroulement de mesure secondaire 202 une tension secondaire modulée dont l'amplitude est fonction de la position instantanée (C) de la pièce mobile 3. Il est à noter que l'existence d'un entrefer important entre la pièce mobile 3 et le corps cylindrique 5 contribue à une minimisation de l'influence de la dispersion des caractéristiques magnétiques et mécaniques. Par ailleurs, la technique de modulation à fréquence optimisée employée permet de s'affranchir d'éventuels parasitages et d'obtenir une précision de mesure élevée. La tension de sortie démodulée est convertie pour fournir une image de la position de l'aiguille.Cette conversion, qui met en oeuvre une linéarisation des caractéristiques de la tête de mesure, est réalisée de façon logicielle au sein du micro-ordinateur associé au dispositif de mesure.

On peut prévoir dans le cadre de la présente invention un prisomètre automatique multipostes, par exemple un prisomètre à huit postes 50, comme l'illustre la figure 7.

Ce prisomètre 50 comprend un bac 51 dans lequel sont disposés des récipients ou moules 52-59 contenant le matériau à tester (par exemple de la pâte de ciment), une tête de mesure 1 fixée à un chariot 61 motorisé déplaçable dans un plan horizontal au dessus du bac 51, et l'unité de contrôle et d'acquisition 60 reliée à un micro-ordinateur 62 qui est programmé pour exécuter un logiciel de commande du prisomètre multipostes 50. Pour le déplacement et le positionnement dans le plan horizontal de la tête de mesure 1, on peut mettre en oeuvre des techniques connues et éprouvées mettant en oeuvre des rails ou glissières 64, 65, une poutre mobile 63, des moteurs pas à pas et des codeurs incrémentaux. Chaque poste peut être utilisé indépendamment.La tête de mesure équipant ce prisomètre peut bien sûr être munie d'un dispositif externe de maintien et de lâcher tel que celui précédemment décrit en référence aux figures 2 et 3. Dans le cadre de la norme européenne précitée, le prisomètre automatique doit être disposé dans une salle ou une armoire humide à 200C + 1 OC avec un taux d'humidité supérieur à 90% ou comporter un bain d'eau dans lequel sont disposés les moules.

Dans un exemple pratique de réalisation d'un prisomètre selon l'invention conforme à la norme européenne précitée, la pièce mobile présente une masse totale de 300 g + 1 g. Le module d'alimentation du circuit de puissance est dimensionné pour un courant nominal de 2A sous une tension continue de 24V. L'aiguille cylindrique présente une longueur de 50 mm + 1 mm et un diamètre de 1,13 mm + 0,005 mm. Etant donné le taux d'humidité, les pièces magnétiques peuvent être réalisées en acier inoxydable ou en aluminium enrobé d'une couche de Nickel de quelques pm. Les parties mécaniques en mouvement sont capotées. La vitesse de déplacement du support de l'aiguille est au minimum de 10 mm/mn.

Le prisomètre automatique selon l'invention a été conçu pour permettre une aide au dépannage avec notamment la possibilité de visualiser l'état de chaque variable liée au capteur, de forcer des valeurs de variable d'état, de commander manuellement le déplacement des actionneurs de déplacement et de la tête de mesure, et de lancer un cycle semi-automatique avec enchainement de plusieurs actions.

Le programme de commande et de traitement résident dans le micro-ordinateur connecté au prisomètre automatique selon l'invention offre la possibilité de lancer un ou plusieurs essais en même temps. Pour chaque essai, on enregistre le nom du client, le type de ciment, la date et l'heure de l'essai, le nom de l'opérateur qui réalise l'essai. Plusieurs types d'essai peuvent être proposés:
- des essais à fréquence imposée, éventuellement avec retard;
- des essais à temps estimé, le dispositif calculant la durée entre chaque essai suivant une loi modifiable à définir;
- des essais à temps estimé, l'opérateur définissant manuellement le nombre d'essais et la durée entre chaque essai.

Le logiciel de commande et d'acquisition offre également la possibilité de changer le type d'essai en cours d'opération. Chaque mesure est enregistrée et un écran de visualisation indique typiquement le nom du client, l'indication d'un essai en cours ou terminé, la durée de l'essai depuis le début, le temps estimé, le résultat de la mesure précédente, et l'intervalle de temps avec la mesure suivante. Un deuxième écran permet de visualiser la courbe de prise d'un essai en cours ou d'un essai archivé. Ces données peuvent bien sûr être imprimées et archivées, transférées ou supprimées suivant des critères divers tels que le nom du client, le type de ciment, la date ou autre. Par ailleurs, l'ensemble des données peut être sauvegardé.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, la tête de mesure d'un prisomètre selon 1 invention peut présenter un corps de forme extérieure différente de la forme cylindrique décrite cidessus, par exemple un corps de forme parallélépipédique, et le nombre de postes de mesure peut être quelconque. Par ailleurs, la présente invention peut être appliquée dans d'autres secteurs industriels que ceux des cimenteries et du génie civil, par exemple dans le secteur agroalimentaire.

Claims (15)

REVEND I CAT I ONS

1. Actionneur électromagnétique (1) comprenant un corps (5) en matériau ferromagnétique dans lequel est disposé un enroulement de puissance (4) et agencé pour recevoir en son sein une pièce (3) en matériau ferromagnétique mobile verticalement entre une position extrémale haute (A) et une position extrémale basse (D), caractérisé en ce que l'enroulement de puissance (4) est alimenté suivant une loi de commande déterminée pour réaliser des séquences respectives de positionnement de la pièce mobile (3) dans une position prédéterminée, de lâcher de cette pièce mobile, et de remontage de celle-ci (3) d'une position basse vers une position haute, et en ce qu'il comprend en outre des enroulements de mesure de la position instantanée de la pièce mobile (3), ces enroulements de mesure comprenant un enroulement primaire (201) relié à des moyens pour délivrer un courant d'excitation (Ip), et un enroulement secondaire (202) couplé audit enroulement primaire (201), pour délivrer une tension de mesure modulée (Vs).

2. Actionneur électromagnétique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant d'excitation (Ip) injecté dans l'enroulement primaire (201) est asservi et modulé à une fréquence optimisée.

3. Actionneur électromagnétique (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le courant d'excitation (Ip) est de forme triangulaire symétrique.

4. Actionneur électromagnétique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à des moyens pour traiter la tension secondaire modulée comprenant des moyens de démodulation synchrone (26) pour délivrer un signal représentatif de la position de la pièce mobile (3).

5. Actionneur électromagnétique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce mobile (3) est massive.

6. Actionneur électromagnétique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps comporte des parties massives.

7. Actionneur électromagnétique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens externes (510) pour maintenir la pièce mobile (3) dans une position prédéterminée et pour lâcher ladite pièce mobile (3) à un instant prédéterminé (tl).

8. Actionneur électromagnétique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de maintien et de lâchage comprennent un électroaimant (110) pour commander le déplacement d'une pièce (71) pour bloquer la pièce mobile (3).

9. Actionneur électromagnétique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce mobile (3) et le corps (5) sont cylindriques, et en ce que les enroulements de puissance (40) et de position (201, 202) sont solénoïdaux.

10. Dispositif (200) pour mesurer le temps de prise d'une pâte (501), notamment une pâte de ciment, comprenant une tête de mesure (1) disposée au-dessus de la surface (502) d'un moule (500) rempli de ladite pâte (501) et placé sur une plaque de base (503), cette tête de mesure (1) consistant en un actionneur électromagnétique selon l'une des revendications précédentes comprenant une pièce mobile (3) de masse prédéterminée munie à son extrémité inférieure d'une aiguille (2) de longueur et de diamètre prédéterminés, des moyens (7, 70, 71, 510) pour maintenir verticalement cette aiguille (2) à une distance prédéterminée de la plaque de base (503), des moyens (71, 510) pour lâcher à un instant déterminé la pièce mobile (3) de sorte que l'aiguille (2) pénètre dans ladite pâte (501), des moyens pour faire remonter la pièce mobile (3), et des moyens pour mesurer la distance séparant l'aiguille (2) de la plaque de base (503).

11. Procédé pour mesurer le temps de prise d'une pâte (501), notamment une pâte de ciment, mis en oeuvre dans un dispositif de mesure (200) selon la revendication 10, comprenant les étapes suivantes:

- une étape de positionnement pour positionner la pièce mobile (3) munie de l'aiguille (2) à une position de lâcher (B) prédéterminée au dessus d'un moule (500) contenant la pâte (501) et disposé sur une plaque de base (503);

- une étape de lâcher (P) au cours de laquelle on lâche la pièce mobile (3) de sorte que l'aiguille (2) pénètre dans la pâte (501);;

- pendant la pénétration de l'aiguille, une étape (M) de mesure instantanée de la distance séparant l'aiguille (2) de la plaque de base (503), jusqu'à un instant final de mesure correspondant au moment où la distance mesurée atteint une valeur prédéterminée,

- et une étape pour déterminer le laps de temps écoulé entre l'instant initial de lâcher et l'instant final de mesure, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à l'issue des étapes précitées, une étape de remontée (R) au cours de laquelle la pièce mobile (3) remonte jusqu'à une position haute (A), cette étape de remontée (R) mettant en oeuvre des efforts électromagnétiques appliqués à la pièce mobile (3).

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape de remontée (R) comprend une injection de courant (I) dans un enroulement de puissance (40) contenu dans la tête de mesure (1), suivant une loi d'évolution du courant prédéterminée.

13. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à la suite de l'étape de remontée (R), une étape pour maintenir la pièce mobile à la position de lâcher (B), cette étape de maintien mettant en oeuvre un blocage mécanique de la pièce mobile (3) commandé par un électroaimant (110).

14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que l'étape de mesure de position met en oeuvre un couplage électromagnétique variable entre un enroulement primaire (201) dans lequel on injecte un courant (Ip) à une fréquence optimisée et un enroulement secondaire (202) aux bornes duquel on recueille une tension modulée (Vs) dont l'amplitude est notamment fonction de la position de la pièce mobile (3).

15. Prisomètre automatique multipostes (50) comprenant un bac (51) pour recevoir plusieurs moules (52-59) contenant de la pâte, notamment de la pâte de ciment, et une tête de mesure (1) selon la revendication 10, cette tête de mesure (1) étant déplacée au dessus de chaque moule (52-59) par des moyens de support motorisés (61, 63, 64) commandés par des moyens de contrôle et de traitement (60, 62).