Brevet FR2196463A1 — publié le 19740315

La présente invention a pour objet une sonde piézométrique électronique, c'est-à-dire un appareil électronique destiné à mesurer la profondeur de l'eau dans un puits, un forage, ou un tube piézométrique de faible diamètre. L'invention propose un appareil qui peut fonctionner dans un liquide faiblement conducteur, telle de l'eau pure, ou dans un liquide très conducteur telle de l'eau saturée de sel. L'appareil selon l'invention peut ainsi servir à déterminer qualitativement le degré de salinité d'une eau, par comparaison avec une eau témoin. I1 permet de commander automatiquement une lampe, une sonnerie, une pompe ou tout autre appareil électrique, dès que le niveau de l'eau a été détécté. En particulier, l'invention permet des essais de rabattement de nappe, où il convient de relever le niveau de l'eau, dans un ou plusieurs forages de contrôle, d'une manière précise et rapide, et cela quelle que soit la pureté ou la salinité de cette eau. L'appareil selon l'invention est constitué d'un plongeur comportant deux électrodes isolées, fixé à un ruban décamétrique comportant deux fils électriques incorporés et reliés chacun' à une électrode, ce ruban s'enroulant sur un touret et ayant son extrémité branchée sur un boftier d'alimentation et de F contraire comportant au moins un organe témoin. À l'état propre, la résistance du plongeur est infinie et aucun courant ne le parcourt. Le déroulement du touret en; tratne la descente du plongeur qui, atteignant le niveau : de l'eau, devient conducteur, ce qui provoque par exemple l! l'allumage d'une lampe de contt81e placée sur le bottier. L* brillance de cette lampe donne une idée relative de la salinité de l'eau. Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, le plongeur est constitué par un tube creux allongé en bronze ou en laiton formant son corps, à l'intérieur duquel est logé un petit cylindre en bronze ou en laiton, revêtu d'une gaine isolante, les deux fils électriques étant soudés chacun à l'un de ces deux éléments en bronze ou en laiton. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le bottier de mesure contient deux piles électriques alimentant chacune l'un des deux amplificateurs à transistors montés en série, 16 premier transistor étant du type PNP, étant associé à un potentiomètre placé entre sa base et son émetteur, et étant monté de façon à amplifier le signal issu du plongeur lorsqu'il est en contact avec un liquide, tandis que le second transistor est du type NPN, est commandé par le signal de sortie du premier transistor, et fournit le courant d'alimentation de l'organe témoin. Le potentiomètre permet le réglage de l'amplification du premier transistor. Il sert de potentiomètre de sensibilité et permet l'adaptation de la sonde où la salinité de l'eau grAce à un réglage très simple. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette sonde piézométrique électronique. Figure I est une vue d'ensemble montrant les pincipaux organes d'une sonde selon l'invention Figure 2 représente à échelle agrandie le plongeur de cette sonde, vu en coupe longitudinale passant par l'axe Figure 3 est un schéma de principe montrant les organes électriques situés à l'intérieur du boîtier de la sonde Figure 4 est un schéma de câblage correspondant au schéma de principe de figure 3. La sonde représentée à la figure 1 sert à contrtler le niveau d'un liquide 2, en général de l'eau contenant plus ou moins de sels, à l'intérieur d'un tubeQpiézométrique 3 mis en place dans un sol 4. L'appareil se compose essentiellement d'un plongeur 5 introduit plus ou moins profondément dans le tube 2, et d'un bottier 6 placé à l'extérieur. Un ruban décamétrique 2 relie entre elles ces deux parties, le plongeur 5 étant suspendu au moyen d'un mousqueton Il en acier chromé. Le plongeur 5 comporte deux électrodes 8 et 9,séparées par un isolant 10. L'électrode 8, qui est l'électrode négative, a la forme d'un tube creux allongé et constitue le corps du plongeur 5. L'électrode 9, qui est l'électrode positive, a la forme d'un petit cylindre à l'extrémité arrondie. Elle est logée à l'intérieur de l'électrode 8, et son extrémité dépasse en-dessous de cette dernière, le plongeur 5 a donc un aspect sensiblement cylindrique ; il peut par exemple avoir une longueur de l'ordre de 200 mm, et diamètre de l'ordre de 25 mm. Une gaine isolante 10 sépare les deux électrodes ; elle a la forme d'un manchon, Le montage des trois éléments 8, 9, 10, du plongeur 5 l'un dans l'autre s'effectue en force. Les électrodes sont réalisées en bronze ou en laiton, la gaine isolante 10 est en matière plastique, par exemple en Nylon. Le ruban décamétrique 2 s'enroule sur un touret 12. il comporte deux fils électriques incorporés 12 et 14. Ces fils sont raccordés en surface au boîtier de mesure 6 par l'intermédiaire d'une fiche "I)lN" 15. le ruban décamétrique 2 comporte des graduations 16 indiquant la distance jusqu a l'extrémité du corps 8 du plongeur 5. les fils électriqes JI et 14 sont raccordés chacun à l'une des électrodes 8 et 9, le raccordement étant par exemple réalisé par soudure. le boîtier de mesure 6 présente, sur sa face avant, un interrupteur 17, dont la position commande la mise en marche ou l'arrêt de l'appareil, un voyant lumineux 18, un bouton rotatif 19 permettant un réglage manuel et la fiche "DIN" 15. Le voyant lumineux 18 est l'organe témoin, et il peut être remplacé par un organe d'un autre type, par exemple par une sonnerie. Le bottier 6 est fermé par des vis de fixation 20 et des joints d'étanchéité 22. Des vis 22 maintiennent des entretoises internes, non représentées, qui supportent une ;pla- quette sur laquelle. sont disposés les composants d'un circuit électronique intérieur. Le boîtier 6 renferme encore deux piles électriques 24 et 25, ainsi qu'un potentiomètre 26, dont 99 modifie la résistance en agissant sur le bouton rotatif 19. Les piles 24 et 25 assurent le fonctionnement de l'ensemble de itap- pareil, qui est de ce fait autonome ; ce sont des piles plates classiques de 4, 5 volts. Les figures 3 et 4 montrent le circuit électrique intérieur au boîtier 6. Les deux piles 24 et 25 sont montées en opposition, entre une borne positive commune 27 et deux bornes négatives 28 et 29. L'interrupteur 2, intercalé sur le conducteur aboutissant à la borne 27, permet de couper l'alimentation du potentiomètre 26 (voir figure 4). On peut lui préférer, comme il a été représenté sur la figure 3, un contacteur bipolaire 30 contrôlant l'alimentation de l'ensemble du circuit. La première pile 24 alimente un amplificateur construit autour d'un transistor de type ASY 76 - PNP. Ehtre la base et l'émetteur de ce transistor 32 sont disposés, sur un circuit fermé, une résistance 33 de 5 K# environ, une résistance 34 de 10Xl environ, et le potentiomètre 26 de 100 E # environ. les fils 12 et 14 qui relient le boîtier 6 ou plongeur 5 ont leur point de départ, l'un entre les résistances 33 et 54, l'autre à la borne négative de la pile 24. La seconde pile 25 alimente un second amplificateur construit autour d'un transistor 35 de type 2 N 1613 - EPN. Le signal de sortie du transistor 52 est amené à la base du transis tor 35. Une résistance 36, de 20 K # environ, est intercalée entre la base et l'émetteur du transistor )5. Entre le collecteur de ce transistor et la borne positive de la pile 25 est placée une lampe témoin 18, qui, dans le cas présent, est une lampe 3,5 V - 0,2 A. Si le plongeur 5 est propre et n'atteint pas le liquide 2, sa résistance est infinie, et aucun signal n'est fourni par le premier transistor 32. Dès que la base de l'électrode 8 formant le corps du plongeur 5 atteint le niveau du liquide 2 comme représenté à la figure 1, un courant s'établit dans les électrodes et le transistor )2 fournit un signal, qui commande, par l'intermédiaire du second transistor 35, l'allumage de la vampe témoin 18. Pour une position moyenne donnée du potentiomètre 26, on peut avoir une idée relative de la salinité de l'eau 2 à l'aide de la brillance plus ou moins forte de la lampe témoin 18. Dans un même but, il est aussi possible de brancher la sortie de la lampe 18 sur un voltmètre. On peut encore monter, en série avec cette lampe 18, un relais électromagnétique, qui commande la mise en route d'un appareil électrique dès que le plongeur 5 atteint le niveau du liquide 2 ; cet appareil est par exemple une pompe. La graduation 16 du ruban 7 permet une mesure précise de la profondeur de l'eau. On peut aussi munir le bouton rotatif 19, qui commande le potentiomètre 26, d'une graduation, ce qui permet, a l'aide de l'évaluation de la brillance de la lampe 18, d'avoir une meilleure détermination qualitative de la salinité. Dans le cas d'une eau pure donc peu conductrice, il convient de supprimer la liaison entre la base et l'émetteur du transistor 32, en donnant au potentiomètre 26 le maximum de résistance. Au contraire, dans le cas d'une eau salée, donc très conductrice, il convient de réduire le courant entre la base et l'émetteur du transistor 52, en diminuant la résistance du potentionètre 26. De plus, après que le plongeur 2 a été mis en contact avec une eau fortement chargée en sel, il reste une certaine résistance résiduelle ; pour conserver 1a sensibilité de l'appareil, il convient là encore de diminuer la résistance du potentioiètre 26. Les mesures de salinité étant toutes qualitatives, il est avantageux de faire la comparaison du liquide étudié 2 avec un liquide témoin, de composition connue. Dans certaines conditions, on obtient dans le circuit électronique des courants qui sont par exemple de l'ordre de 0,12 mA à travers la pile 24, les électrodes 8 et q, et la résistance 36, de l'ordre de 6 m À à travers la base du transistor 35, de l'ordre de 300 i À à travers la lampe témoin 18, tandis que le courant qui parcourt le potentiomètre 26 et la résistance 34 est pratiquement nul. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif; elle en vibrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS n - onde piézométrique électronique, destinée à la mesure de la profondeur de l'eau dans un puits ou un forage, caracfiérisée en ce qu'elle est constituée d'un plongeur comportant deux électrodes isolées, fixé à un ruban décamétrique comportant deux fils électriques incorporés et reliés chacun à une électrode, ce ruban s'enroulant sur un touret et ayant son extrémité branchée sur un boîtier d'alimentation et de contrôle comportant au moins un organe témoin. 20 - Sonde piézométrique électronique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plongeur est constitué par un tube creux allongé en bronze ou en laiton formant son corps, à l'intérieur duquel est logé un petit cylindre en bronze on en laiton, revetu d'une gaine isolante, les deux fils électriques étant soudés chacun à l'un de ces deux éléments en bronze ou en laiton. 3o - Sonde piézométrique électronique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le boitier de mesure contient deux piles électroniques alimentant chacune l'un de deux amplificateurs à transistors montés en série, le premier transistor étant du type PNP, étant associé à un potentiomètre placé entre sa base et son émetteur, et étant monté de façon a amplifier le signal issu du plongeur lorsqu'il est en contact avec un liquide, tandis que le second transistor est du type GPG, est commandé par le signal de sortie du premier transistor, et fournit le courant d'alimentation de l'organe témoin. 4. - Sonde piézométrique électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'organe témoin est constitué par une lampe de contrtle. 5. - Sonde piézométrique électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un relais électromagnétique, monté en série avec l'organe témoin est apte à commander, quand cet organe est alimenté, la mise en marche d'un appareil électrique.