Brevet FR2096693A1 — publié le 19720225

La présente invention a pour objet un dispositif de datection, par effet Hall, du niveau d'un liquide contenu dans un réservoir en materiau amagnetique. Elle trouve une application intéressante dans la détection du niveau du dioxyde de carbone liquide dans une boucle de réacteur. On sait que, pour maintenir constante la pression de CO2 dans certaines boucles de réacteurs, il est prévu un réservoir d'alimentation de plusieurs mètres de hauteur, dont la majeure partie est logée dans une fosse en béton. Les utilisateurs de -telles boucles ont estimé qu'il serait utile de disposer d'un dispositif permettant d'afficher, sur le tableau de commande, le niveau du CO2 liquide dans le réservoir d'alimentation. L'invention vise spécialement un tel dispositif, susceptible bien entendu de detecter le niveau d'un liquide quelconque contenu dans un réservoir quelconque, pourvu que ce dernier soit en un matériau amagnétique. De façon précise, l'invention a pour objet un dispositif de detection du niveau d 'un liquide contenu dans un réservoir en matériau amagnétique, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comprend, loge dans le réservoir, un flotteur portant un aimant qui présente une configuration dense de lignes de force parallèlement à la surface libre du liquide, et, à l'extérieur du réservoir, une série de sondes à magnéto-résistance disposées à proximité du réservoir et dont chacune est située'à un niveau donné en regard du liquide, un circuit électronique pour chacune de ces sondes, chacun de ces circuits comportant, comme résistance variable, la sonde à laquelle il correspond et étant réglé pour être au repos lorsque cette sonde n'est soumise à aucun champ magnétique appréciable, un relais associé à chacun de ces circuits et un tableau de lecture muni de voyants lumineux dont chacun est commandé par l'un desdits relais, le montage étant tel que, lorsque ledit aimant vient en regard de l'une des sondes, celle-ci subit, par effet Hall, une variation de résistance, déclenche son circuit électronique qui, à son tour, déclenche son-relais qui commande l'allumage du voyant lumineux correspondant. Suivant une forme de réalisation du dispositif selon l'invention, chacun desdits circuits comprend un oscillateur, un filtre et un galvanomètre à contact branché sur ce filtre, la sonde à magnétorésistance correspondante étant intercalée dans le circuit de réaction de l'oscillateur. Suivant une autre forme de réalisation, chacun desdits circuits comprend un transistor suivi d'un amplificateur à courant continu destiné à exciter le relais correspondant, la sonde à magné-torésistance correspondante étant intercalée dans le diviseur de tension de la base dudit transistor. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, deux formes de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur ces dessins, - la Fig. 1 est un schéma général d'un dispositif selon l'invention adapté à un réservoir renfermant un liquide, - la Fig. 2 est le schéma de principe d'un étage de l'ensemble des éléments du dispositif situés à l'extérieur du réservoir, les circuits étant du type à oscillateur, et, - la Fig. 3 est le schéma de principe d'un circuit et d'unzelais d'une d'une autre forme de réalisation du dispositif selon l'invention, ce circuit étant du type à transistor et à amplificateur. On sait qu'une sonde à magnéto-résistance se compose essentiellement d'un élément semi-conducteur (antimoine ou indium); la résistance de ce semi-conducteur augmente en fonction du champ magnétique auquel on le soumet, quel que soit son sens et il y a proportionnalité entre le courant et la tension pour toutes les valeurs du champ magnétique. Lorsque le champ magnétique agit perpendiculairement à la surface de l'élément semi-conducteur, le courant est dévié d'un certain angle, appelé angle de Hall ; c'est ainsi, par exemple, que pour une induction de 10 000 gauss, la valeur de cet angle est de l'ordre de 300 ; de plus, lorsque le champ magnétique est ainsi orienté, la résistance de la sonde prend sa valeur maximum et par conséquent, la sonde est à son maximum de sensibilité. Le dispositif selon l'invention représenté sur la Fig. 1 est adapté à un réservoir I de boucle de réacteur ; ce réservoir est logé en majeure partie dans une fosse 2 en béton et il contient du dioxyde de carbone liquide 5 dont le niveau est variable. Ce dispositif comprend, d'une part, dans le réservoir 1, un flotteur 3 qui porte un aimant 4 dont les lignes de force présentent une configuration dense parallèlement à la surface libre du liquide 5, et, d'autre part, à l'extérieur du réservoir 1, une série de sondes à magnéto-résistance (S,, Sb, ... Sh) appliquées contre la paroi extérieure du réservoir î à des niveaux différents, un circuit électronique 6 pour chacune de ces sondes, un relais 7 et un circuit de commutation 8 pour chacun de ces circuits électroniques, et un tableau de lecture muni de voyants lumineux a, b, c, ... h, dont chacun est commandé par l'un desdits relais. Chacune des sondes S à S constitue une résistance va a h riable du circuit 6 correspondant, et chacun des circuits électroniques 6 est réglé pour être au repos lorsque la sonde correspondante n'est soumise à aucun champ magnétique appréciable. L'aimant 4 porté par le flotteur 3 est un aimant de forte puissance (de l'ordre de 15 000 gauss). La résistance interne de chacune des sondes Sh, S g a varie au moment même où l'aimant 4 arrive à son niveau et le circuit électronique 6 correspondant se met alors à fonctionner. La Fig. 2 représente un étage d'éléments du dispositif situés à l'extérieur du réservoir 1, les circuits électroniques 6 étant du type à oscillateur. Le fonctionnement de chacun de ces circuits 6 repose sur le fait que la variation de résistance (sous l'effet de l'aimant 4) de la sonde S correspondante permet d'agir sur l'amplitude des oscillations depuis une valeur faible jusqu'à des valeurs assez élevées. Chaque circuit électronique 6 comprend un oscillateur constitué par un condensateur C3 et par le primaire L1 d'un trans formateur T1 . La sonde S à magnéto-résistance (de résistance R ) s correspondant à ce circuit est montée dans le secondaire L2 de ce transformateur en série avec une résistance R3 de m8me valeur. On détermine tout d'abord le point de fonctionnement du transistor 9 par le diviseur de tension Rl, R2 et par la résistance R4 placée dans le circuit émetteur du transistor. La tension de réaction apparaît entre le point milieu A du secondaire L2 du transformateur et le point de jonction D des résistances R3 et R . Le point milieu A du secondaire est déter s miné de telle sorte que la tension de réaction soit nulle pour la valeur nominale de la sonde S. Quand la résistance de cette sonde augmente (sous l'effet de l'aimant 4), la tension de réaction augmente également et le circuit oscille. Deux diodes D1, D2 montées en va-et-vient redressent la tension induite aux bornes du troisième enroulement L3 de T1. Cette tension induite est filtrée par le condensateur C4. Le circuit électronique comprend enfin un galvanomètre à contact 10. Ce circuit électronique 6 déclenché par l'arrivée de l'aimant 4 de la sonde S correspondante, déclenche à son tour un relais 11 qui commande lui-meme par l'intermédiaire du commutateur 12 celui des voyants a à h qui correspond à ce circuit 6 (par exemple, le voyant fi comme indiqué sur la Fig. 2). La Fig. 3 représente, de façon schématique, un circuit électronique 6 et un relais 7 d'une autre forme de réalisation du dispositif selon l'invention, ce circuit électronique étant du type à transistor et à amplificateur et comportant, comme dans la première forme de réalisation, l'une des sondes S à magnétorésistance (Sa à Sh) comme résistance variable. De façon plus précise, la sonde S de résistance R est intercalée dans le divi s seur de tension de la base d'un transistor T2. Au repos, les transistors T2 et T3 sont bloqués par la chute de tension existant aux bornes de leurs émetteurs respectifs. Lorsque, sous l'effet de l'aimant 4, la sonde S de ce circuit est soumise à un champ magnétique, sa résistance intérieure varie (effet Hall) tout en modifiant la valeur du diviseur de tension de la base du transistor T > . Cette valeur devient plus négative et lorsque la tension de seuil est atteinte, un faible courant collecteur commence à circuler dans le transistor T2, ce qui rend le transistor T3 conducteur (la base de T3 étant reliée au collecteur de T 2). La chute de tension aux bornes de la résistance d'émetteur R5 du transistor T3 croît en fonction du courant collecteur, ce qui a pour conséquence de diminuer le potentiel de l'émetteur du transistor T2. En effet, l'émetteur du transistor T2 est relié à celui du transistor T3 par une résistance réglable P2 qui détermine un taux de réaction dépendant du courant collecteur du transistor T3. il en résulte que ce dernier devient conducteur et le relais 11 qui se trouve placé dans son circuit collecteur passe de l'état de repos à l'état de travail. A partir des contacts (non représentés) de ce relais, il est donc possible de commander l'allumage ou l'extinction de celui des voyants a à h correspondant à ce circuit. il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu', titre explicatif et nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toutes modifications de détail sans sortir de son cadre. il est bien évident que le dispositif selon l'invention ne peut être utilisé qu'avec des matériauxamagnétiques. REVENDICATIONS 10/ Dispositif de détection du niveau d'un liquide contenu dans un réservoir en matériau amagnétique, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comprend, logé dans le réservoir, un flotteur portant un aimant qui présente une configuration dense de lignes de force parallèlement à la surface libre du liquide, et, à l'extérieur du réservoir, une série de sondes à magnéto-résistance disposées à proximité du réservoir et dont chacune est située à un niveau donné en regard du liquide, un circuit électronique pour chacune de ces sondes, chacun de ces circuits comportant, comme résistance variable, la sonde à laquelle il correspond et étant réglé pour être au repos lorsque cette sonde n'est soumise à aucun champ magnétique appréciable, un relais associé à chacun de ces circuits et un tableau de lecture muni de voyants lumineux dont chacun est commandé par l'un desdits relais, le montage étant tel que, lorsque ledit aimant vient en regard de l'une des sondes, celle-ci subit, par effet Hall, une variation de résistance, déclenche son circuit électronique qui, à son tour, déclenche son relais qui commande l'allumage du voyant correspondant. 20/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun desdits aimants comprend un oscillateur, un filtre et un galvanomètre à contact branché sur ce filtre, la sonde à magnéto-résistance correspondante étant intercalée dans le circuit de réaction de ltoscillateur. 30/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun desdits circuits comprend un transistor suivi d'un amplificateur à courant continu destiné à exciter le relais correspondant, la sonde à magnéto-résistance correspondante étant intercalée dans le diviseur de tension de la base dudit transistor.