Brevet FR2116401A1 — publié le 19720713

, 2116401 La présente invention concerne les jauges de liquide. Elle concerne plu3 précisément les Jauges utilisées dans les véhicules et destinées à la mesure de la quantité de carbu^-rant restant, notamment dans le cas des aéronefs. 5 La mesure de la quantité de carburant d'un aéronef dépend en général de la mesure d'une capacité électrique présentée, par des sondes montées dans les réservoirs de combustible de l'aéronef, la capacité de chaque sonde varie en fonction de son immersion dans le carburant, et comme les réservoirs ont 10 en général une forme irrégulière, il est normalement nécessaire pour obtenir une mesure utile de la quantité de carburant en volume ou en masse, de modifier de façon caractéristique les électrodes des sondes, de manière que la variation de capacité qui est due à une variation de volume ou de masse soit prati-15 quement constante sur toute la longueur de la sonde lorsque l'aéronef est dans son attitude normale de vol. Toute variation autour de cette attitude a tendance à introduire une • erreur dans la mesure, en modifiant le niveau de carburant, et en conséquence,l'immersion de la sonde dans chaque réservoir. 20 On peut en général réduire l'erreur en utilisant plusieurs sondes placées dans chaque réservoir et en choisissant soigneusement leur emplacement en fonction de la configuration du réservoir et de la variation d'attitude qu'on peut prévoir. On utilise aussi ces opérations pour réduire une erreur compa-25 rable à l'erreur d'attitude et qu'on rencontre, plus particulièrement, dans le cas des aéronefs militaires, dans le niveau du carburant lors d'un changement de vitesse. Il existe cependant des limites pratiques au nombre de sondes qu'on peut disposer et à leur emplacement dans les réservoirs, et ainsi, à 30 l'importance de la réduction de ces erreurs d'attitude et connexes. l'invention concerne -une jauge supprimant cet inconvénient . Plus précisément, l'invention concerne une jauge de liquide destinée à un véhicule, du type dans lequel une repré-35 sentation de la teneur en liquide est obtenue à partir d'une mesure du contenu dépendant du niveau de liquide et soumise à une erreur due à une variation temporaire de niveau induit 71 42107 2 2116401 par une variation prédéterminée de l'attidude de l'aéronef et éventuellement de sa vitesse, caractérisée en ce que la représentation est assurée au cours de la période pendant laquelle existe cette perturbation, en fonction d'une valeur 5 de la mesure réalisée avant le début de ladite perturbation, et est modifiée selon les variations du contenu pendant ladite période de perturbation. l'ensemble peut comprendre une jauge de liquide à capacité donnant une mesure du contenu, et un ou plusieurs débit-10 mètres mesurant les variations du contenu au cours des périodes de variation d'attitude et de vitesse au-delà d'un seuil prédéterminé, ces variations étant détectées par un capteur à inertie ou un autre dispositif analogue. La représentation du contenu qui peut être fournie sous forme numérique, peut provenir 15 uniquement de la mesure fournie par la jauge à capacité jusqu'à la détection de la variation d'attitude ou de vitesse, puis, en fonction de la valeur de la mesure obtenue juste avant la variation détectée, cette mesure est modifiée en fonction des variations du. contenu mesurées par un ou plusieurs débitmètres. 20 le ou les débitmètres peuvent être disposés de manière à mesurer les variations de quantités dans un sens ou dans l'autre, et on assure selon le cas l'addition ou la soustraction de la représentation en fonction de la quantité mesurée. Cependant, dans certaines applications, notamment pour la mesure de la quan-25 tité de combustible dans un aéronef, les variations sont normalement 'uniquement dans un sens. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-sortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 30 la figure 1 est un schéma synoptique de la jauge de liquide de l'invention destinée à la mesure d'une quantité de carburant ; la figure 2 représente la disposition d'une jauge à capacité faisant partie de l'ensemble de la figure 1 ; et la figure 3 représente schématiquement un cricuit anti-35 coïncidence qui peut faire partie de l'ensemble de la figure 1 dans certains cac; cités plus loin. Sur la figure 1, l'ensemble comprend une jauge classique 71 42107 3 2116401 1 dont la capacité varie en fonction du poids spécifique du carburant et qui fournit une mesure de la nasse contenue dans un réservoir de l'aéronef, la jauge 1 représentée sur la figure 2 comprend une sonde capacitive 2 montée dans le réservoir 3 de 5 manière classique- afin de fournir une valeur de la capacité en fonction du volume de carburant. Une tension alternative variant en fonction de la capacité de la sonde 2 est équilibrée dans un pont par la somme des tensions alternatives provenant d'un condensateur fixe 3 et d'une prise centrale 4 d'un poten-10 tiomètre 5 par l'intermédiaire d'un condensateur fixe 6 et d'un condensateur de référence 7 immergé en totalité dans le carburant. Un servo-moteur 8, commandé par un amplificateur 9 en fonction du déséquilibre du pont entraîne la prise centrale 4 pour ramener l'équilibre normal. La position de la prise 4 15 donne une mesure du contenu massique du réservoir, et une tension unidirectionnelle correspondant à ce contenu est prélevée à une prise 10 d'un potentiomètre. Cette tension passe du potentio- • mètre 10 à un convertisseur 11 analogique-numérique. Le convertisseur 11 comprend un compteur binaire 12 à 20 trois décades et un nombre à codage binaire correspondant au. signal en tension fourni par le potentiomètre 10 progresse dans le compteur 12 et est lu dans un ensemble 13 de mémoire et de décodage. Le nombre à codage binaire lu est mis en mémoire dans l'ensemble îVest décodé sous forme décimale de manière qu'il 25 fournisse des signaux destinés à la commande d'un indicateur magnétique 14 à tambour décimal. L'indicateur 14 fournit une représentation décimale à trois chiffres du nombre à codage binaire mis en mémoire dans l'ensemble 13, et ainsi de la mesure du contenu massique fourni par la jauge 1. 30 La mesure du contenu massique fourni par la jauge 1 est GS"fc précise lorsque l'aéronef/a son attitude normale de vol, sans accélération ni décélération. Une variation de l'attitude, du fait d'un roulis ou a'un tangage supérieur à 2° dans un sens ou dans l'autre, provoque une variation du niveau du carburant dans 35 le réservoir 3 qui affecte l'importance de l'immersion de la sonde 2 et introduit donc une erreur dans la mesure de la masse de carburant fournie par. la jauge 1. Des considérations analogues 71 42107 4 2116401 s'appliquent au cours de l'accélération et de la décélération, et on prend des mesures pour éviter l'apparition d'une telle erreur dans la représentation de la masse de carburant fournie par l'indicateur 14. A cette fin, l'ensemble comprend un capteur 5 15 à inertie sensible aux variations notables en roulis ou en tangage par rapport à l'attitude normale, ou suivant une variante, de l'accélération ou de la décélération dans une mesure notable, le capteur interrompant alors la fourniture d'un signal de commande au convertisseur 11 pendant la durée de cet état. 10 l'interruption de ce signal de commande arrête le fonctionnement du convertisseur 11, si bien que le nombre qui se trouve dans le compteur 12 reste à la valeur convenable pour la mesure assurée par la jauge 1> juste avant le début de l'état détecté. On assure la compensation due à la consommation de carburant au cours de 15 l'interruption à l'aide d'un signal fourni par un débitmètre 16 associé à la sortie 17 du réservoir 3. le débitmètre 16 donne un signal dont la fréquence correspond au débit massique passant dans l'orifice 17, et les impulsions produites parviennent par un diviseur de fréquence 18 et une porte ET 19 au compteur 12? 20 de manière à réduire le nombre accumulé et à assurer que la représentation fournie par l'indicateur 14 est bien à jour. Un circuit bistable 20 appliquant en particulier un signal à une porte ET 21 du convertisseur 11 commande le fonctionnement de ce dernier en fonction de la réponse du capteur 15. Lorsque 25 l'aéronef est dans son attitude normale et n'accélère ni ne décélère, le capteur 15 fourni un courant continu par l'intermédiaire d'une porte OU 22 de manière à maintenir le circuit 20 dans son état 1 ; c'est seulement lorsque le circuit 20 est dans cet état que le signal de commande parvient à la porte 21. 30 Le courant continu fourni par le dispositif 15 cesse chaque fois que l'attitude varie de plus de 2° en tangage ou en roulis ou, selon une variante, chaque fois que l'accélération et la décélération sont suffisantes pour donner une perturbation comparable du niveau de carburant dans le réservoir 3. L'absence de ce si-35 gnal provoque la fourniture par une porte 23 d'inversion d'un signal continu qui assure la commutation du circuit 20 à son état 0 avec interruption du signal de commande fourni par la porte 21. 71 42107 5 2116401 La commutation du circuit 20 à l'état 0, puis son retour à l'état 1 lors de la reprise du signal continujfourni par la porte 22, est assurée par une impulsion récurrente de lecture fournie pr un ensemble 24 d'horloge. L'impulsion de lecture et 5 une impulsion de remise à zéro suivant de près la première sont fournies dans l'horloge 24 par la division de la fréquence d'un train d'impulsions d'horlogecréées par un générateur 25 d'impulsions d'horloge. L'impulsion de remise à zéro passe par une porte ET 26 et remet à zéro le compteur 12 alors que le cou-10 rant continu passe de la porte OU 22 au circuit bistable 27 dans le convertisseur 11, de manière à mettre celui-ci à son état Le circuit 27 commande deux portes 28 et 29 et, lorsqu'il se trouve à l'état 1, il ouvre la porte 28 qui laisse passer la 15 tension fournie par le potentiomètre 10 à un intégrateur 30 assurant l'intégration en fonction du temps. Le signal intégré croît en passant par zéro et le moment auquel a lieu ce passage . est détecté par un dispositif 31 qui prend alors un état dans lequel il fournit un signal destiné à ouvrir la porte ET 21. 20 Celle-ci est ouverte par ce signal et laisse passer les impulsions du générateur 25 dans le compteur 12 setilement tant que le circuit 20 est dan3 son état 1, et le signal de commande du convertisseur parvient en conséquence à la porte 21. Le compteur 12 compte les impulsions fournies par la porte 25 21, et lorsqu'il repasse au nombre zéro, il fournit une impulsion de transport appliquée de manière à fixer le circuit 27 dans son état 1. Dans cet état, ce circuit ouvre la porte 29 de manière à appliquer une tension de référence à l'intégrateur 30 à la place de la tension fournie par le potentiomètre 10. 30 La tension de référence parvient à l'intégrateur 30 avec une polarité inverse à celle de la tension du potentiomètre 10, si bien que la somme intégrée diminue progressivement. Des impulsions d'horloge continuent de passer dans le compteur 12 cprès le retour et jusqu'à la détection par les dispositifs 31 du re-35 tour à zéro de. la somme intégrée pax' 1 ' intégrateur 30. Le signal fournit h la porte ET 21 par le détecteur 31 cesse alors et ferme la porte 21 qui arrête la fourniture des impulsions 71 42107 6 2116401 d'horloge au compteur 12. Le nombre présent dans le compteur 12 est maintenant représentatif sous forme binaire de l'intervalle de temps représentatif de la mesure de la masse de carburant fournie par la jauge 1 et le nombre ainsi maintenu dans le 5 compteur 12 est lu par 1® ensemble 13-,de manière à remettre à jour la représentation fournie par l'indicateur 14 sous la commande de l'impulsion suivante de lecture. Le fonctionnement du convertisseur 11 recommence de manière à créer une nouvelle représentation binaire à jour suivant la 10 mesure massique du carburant fournie par la jauge 1, lorsqu'il reçoit chaque paire successive d'impulsions de lecture et de remise à zéro, le courant continu parvenant toujours depuis la porte 22. Si cependant cette porte cesse de fournir un courant continu, l'impulsion suivante de lecture provoque la remise 15 à l'état 0 du circuit 20 et l'ouverture de la porte ET 19 aux impulsions fournies par le diviseur 18 de fréquence. La porte 21 reste fermée, la porte 26 ne peut plus laisser passer les impulsions de remise à zéro du compteur 12. Celui-ci en conséquence conserve le nombre binaire accumulé en fonction de la 20 mesure de la masse de carburant fournie par la jauge 1. Chaque impulsion qui passe par la porte 19 et provient du diviseur 18, vers le compteur 12, réduit ce nombre d'une unité, le sens du comptage du compteur 12 étant inversé dans ce cas du fait de l'absence du signal-continu four-25 ni par la porte 22. Ainsi, le nombre lu dans le compteur 12, dans ces cas, et fourni dans l'ensemble 13 lors de l'impulsion suivante de lecture^est le nombre lu précédemment, modifié en fonction de la diminution de la masse du carburant dans le réservoir 3, comme détecté par le débitmètre 16. En conséquence, l'indica-30 teur 14 continue à fournir une représentation à jour du contenu du réservoir, mais cette mesure n'est pas affectée par l'erreur due aux varia.tions d'attitude ou éventuellement aux accélérations et décélérations notables. L'alimentation en courant continu provenant du capteur 35 15 à inertie est rétablie dès que l'aéronef revient à son attitude normale sans accélération et décélération notables. En conséquence, le circuit bistable 20 revient à son état 1 et 71 42107 7 2116401 le fonctionnement du convertisseur 11 reprend pour assurer la transfoxnation de la mesure de la masse de carburant fournie par la jauge 1 en un nombre affiché par l'indicateur 14. Il faut que le dispositif fournisse une représentation de la masse de carburant, fournie par la jauge 1 lorsque l'aéronef est au sol. A cette fin, un commutateur 32 est associé au train d'atterrissage de manière qu'il commande la fourniture d'un courant continu à la porte 22 lorsque l'aéronef est au que sol. Ceci assure efficacement/le circuit 20 reste à l'état 1 et que le convertisseur 11 continue à fonctionner, que le capteur 15 fournisse le courant continu ou non. Un commutateur manuel 33, à la disposition du pilote,fournit aussi du oourant continu à la porte 22 en court-circuitant la commande assurée par le capteur 15. le rôle du capteur 15 peut être assuré par un capteur à inertie particulier tel que décrit ou alternativement par un ou plusieurs instruments existant déjà dans le tableau de bord de • l'aéronef. Bien qu'on ait décrit l'ensemble comme contenant une seule sonde 2 placée dans la jauge 1, il existe normalement deux ou plusieurs sondes montées en parallèle, l'une étant particulièrement sensible aux faibles niveaux de carburant dans le réservoir, et au moins une autre aux niveaux importants. Cela constitue néanmoins une économie considérable du nombre de sondes et du câblage associé par rapport à ce qui est nécessaire pour obtenir une précision convenable dans la représentation pour la môme plage de variations d'attitude. Dans un exemple particulier, on économise neuf sondos avec une réduction de l'erreur maximale en fonction des variations d'attitude à +0,2 f' de la teneur maximale en carburant, sur toute la plage,depuis le plein jusqu'au réservoir vide (en comparaison d'une erreur de + 1,9 r> lorsque le réservoir est plein et 0,8 ^ lorsqu'il est vide, avec les procédés classiques de correction en fonction de l'attitude). De plus, l'emplacement des sondes est moins primordial. L'ensemble décrit peut aussi facilement s'appliquer à la représentation de la -masse totale de carburant contenue dans 71 42107 8 2116401 deux ou plusieurs réservoirs. Il est simplement nécessaire dans ce cas de disposer de sondes capacitives correspondant à la sonde 2 dans chacun des réservoirs et de les relier toutes en parallèle dans le circuit en pont de la jauge 1. 5 On a décrit le débitmètre 16 comme associé à l'orifice 17 du réservoir 3, mais il peut aussi faire partie directement du dispositif d'alimentation en carburant du moteur de l'aéronef. deux Lorsque celui- ci comprend/ ou plusieurs moteurs, il peut être nécessaire d'utiliser plus d'un seul débitmètre, mais les si-10 gnaux d'impulsions fournis peuvent néanmoins /facilement combinés pour fournir un signal unique au diviseur 10 de fréquences. Dans ces cas, il est normalement nécessaire de prendre des précautions pour assurer que les impulsions en coïncidence provenant des débitmètres différents sont traitées séparément et non pas 15 comme une seule impulsion. Un circuit anti-coïncidence utile à cet égard, lorsque l'ensemble comprend deux débitmètres, est représenté sur la figure 3. Sur la figure 3, les impulsions des deux débitmètres 16 et 16' parviennent au diviseur 18 par deux portes OU 34 et 35. 20 Une impulsion unique passe par les deux portes 34 et 35 s'il y a coïncidence, mais une porte ET 36 est aussi sensible à cet état et elle fournit une impulsion de compensation à la porte 35 par l'intermédiaire d'un circuit 37 à retard. On choisit le retard assuré par le circuit 37 de manière qu'il n'y ait pas de recou-25 vrement à la porte 35 entre les impulsions de compensation et une impulsion fournie directement par la porte 34. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitu-30 tifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention qui est défini dans les revendications annexées. 71 42107 2116401 RBVSjgCATIOITS 1 . Jauge de liquide, destinée à être utilisée dans un véhicule, par exemple comme jauge de carburant d'un aéronef, selon laquelle une représentation de la teneur en liquide est 5 assurée en fonction d'une mesure du contenu dépendant du niveau de liquide et soumise à'une erreur provenant d'une perturbation temporaire du niveau induit par une variation prédéterminée de l'attitude, ou éventuellement de la vitesse du véhicule, caractérisée en ce que la représentation est fournie au cours de la 10 période de perturbation eh fonction d'une valeur de ladite mesure applicable juste avant le début de ladite période de perturbation, et modifiée en fonction des variations de quantité du contenu pendant ladite période. 2. Jauge selon la revendics.tion 1, caractérisée en ce 15 que la représentation fournie parvient d'un circuit qui reçoit normalement des signaux en fonction de la mesure du contenu assurée par une jauge de liquide, en ce que le circuit de commutation interrompt la fourniture de ces signaux audit circuit au cours de toute variation de l'attitude ou éventuellement de 20 la vitesse de l'avion au-delà d'une valeur de seuil, en ce que un ou plusieurs dispositifs de mesure de débit fournissent des signaux en fonction des variations de la quantité du contenu de liquide au cours de l'interruption des signaux fournis par la j auge, et en ce que le circuit de commutation fournit 25 ces signaux de modification de manière à faire varier la mesure du contenu représentée par ledit circuit. 3. Jauge selon la revendication 2, caractérisée en ce que la jauge de liquide comprend au moins un dispositif électrique capacitif immergé dans le liquide et.ayant une valeur de capa- 30 cité qui dépend de la hauteur de liquide, et en ce qu'un dispositif électrique fournit un signal dépendant de cette capacité. 4. Jauge selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le circuit de commutation interrompt la fourniture des signaux par la jauge en fonction d'un signal fourni par 35 un capteur à inertie. 71 42107 10 2116401 5. Jauge selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'au moins certains des signaux de modification sont fournis par un débitmètre en fonction du débit de liquide. 6. Jauge selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'un ou plusieurs dispositifs de commutation mettent hors circuit le fonctionnement du circuit de commutation lorsque par exemple l'aéronef est fixe.