Brevet FR2153155A1 — publié le 19730504

La présente invention concerne une jauge capacitive comportant une sonde unique destinée aux réservoirs de carburant comportant des parois obliques, et spécialement aux réservoirs utilisés en position inclinée, notamment ceux des avions. Ces réservoirs étant généralement placés dans les ailes, même s'ils ont une forme régulière, ont une disposition inclinée qui rend délicate la mesure continue du volume de carburant disponible. A cette fin, on a déjà proposé des jauges à flotteurs. Leurs indications sont erronées, surtout lorsque le réservoir est proche du plein et du vide. En outre, la disposition inclinée des réservoirs nécessite la mise en place de plusieurs flotteurs actifs successivement. La difficulté de mise en place des flotteurs et leur encombrement rend encore plus aléatoire la précision de la mesure. Sont connues également les jauges capacitives de différentes conceptions. On sait en effet que la constante diélectrique de l'air étant égale à l'unité, celle de l'es- sence est approximativement égale à deux. Le principe général utilisé est de mettre a profit cette différence de constante diélectrique en mesurant la capacitance variable d'un condensateur dont les armatures sont disposées dans le réservoir ; l'une des armatures pet d'ailleurs être constituée par le réservoir lui-même. Le diélectrique du condensateur constitué par le carburant étant remplacé par l'air au fur et à mesure que le niveau baisse, la capacitance diminue progressivement. Dans une réalisation connue, la mesure de capacitance est réalisée par équilibrage avec un condensateur de référence commandé par des servo-moteurs électromécaniques. Ce genre de dispositif est très coûteux et inapplicable aux avions légers. Suivant une autre réalisation connue, des simplifications importantes permettent d'allier l'efficacité de la mesure par capacitance au faible coût des jauges à flotteurs, en supprimant les servo-moteurs et en utilisant des circuits électroniques simples. Mais de tels jauges ainsi simplifiées ne sont utilisables dans le cas d'un réservoir incliné qu'en prévoyant un nombre plus ou moins important de sondes échelonnées verticalement en fonction de l'inclinaison du réservoir et qui entrent en action successivement. La présente invention simplifie la réalisation des jauges capacitives pour les réservoirs de liquide diélectrique réalisés en métal et comportant au moins une paroi oblique. Selon l'invention, la paroi du réservoir constituant l'une des armatures d'un condensateur, l'autre armature est parallèle à la portion de paroi oblique de ce réservoir et s'étend d'un point bas à un point haut de cette paroi. Lorsque la forme du réservoir est régulière, cette autre armature est, de préférence, rectiligne et de section constante. Lorsque la paroi oblique de réservoir est la paroi inférieure, cette armature s'étend avantageusement du haut en bas de celle-ci suivant la ligne de plus grande pente. L'invention s'applique particulièrement aux réservoirs tels que les réservoirs d'aile d'avion comportant deux parois ou portions de parois obliques en regard l'une de l'autre, entre lesquelles le liquide se trouve placé, le niveau de ce liquide pouvant varier du bas de la portion de paroi inférieure lorsque le réservoir est vide jusqu'en haut de la portion de paroi supérieure lorsqu'il est plein. Dans ce cas, l'autre armature comprend deux portions, l'une qui s'étend en regard de la paroi inférieure sur toute la hauteur oblique de celle-ci et l'autre qui s'étend en regard de la paroi supérieure du haut de celle-ci jusqu'au niveau du point le plus haut de la paroi inférieure. Ces deux portions d'armature sont raccordées avantageusement par une troisième située a plus grande distance de la paroi interne du réservoir que les deux premières, de façon à avoir une influence négligeable sur la valeur de la capacitance totale. Cette autre armature de section constante est avantageusement une tige et de préférence, pour en accroître la surface par rapport à la masse, un tube cylindrique métallique. Ce tube peut être en alliage léger et, dans la réalisation évoquée en dernier, il est plié en U 9 branches inégales. Les dessins annexés montrent une forme de réalisation de l'invention. La figure 1 montre en coupe et perspective un réservoir plat, destiné à etre intégré dans une aile d'avion, qui est équipé d'une jauge capacitive. La figure 2 est le schéma d'un circuit permettant la mesure d'une capacitance. Le réservoir- 1, essentiellement en forme de parallélépipède aplati,est destiné 3 être logé obliquement dans une aile d'avion, de sorte qu'il comporte deux parois la et lb, l'une inférieure, l'autre supérieure, obliques par rapport au plan horizontal. Les parois du réservoir sont entretoisées par des cloisons 2 comportant des ouvertures pour le libre passage de l'un 3 l'autre des compartiments qu'elles déterminent dans le réservoir. Dans ce réservoir est placée une électrode tubulaire 3, de préférence en alliage léger, qui est pliée en U à branches inégales. La longue branche de ce U s'étend en regard de la paroi la pratiquement du point le plus bas au point le plus haut de celle-ci en suivant la plus grande pente, tandis que la petite branche s'étend du point le plus haut de la paroi lb jusqu'au niveau du plan horizontal N qui passe sensiblement par le point le plus haut de la paroi la. Ces deux branches sont maintenues à la distance constante d des parois la et lb respectivement, en étant portées,soit par des isolateurs 4 disposés dans des ouvertures des cloisons 2, soit par des supports isolants appropriés 5. De son c8té, la branche transversale 3a de l'élec- trode en U est maintenue à plus grande distance de la portion de paroi lc qui forme le fond supérieur du réservoir. Pour fixer les idées, cette distance agrandie peut être égale à 2d. L'extrémité 6 de cette électrode tubulaire 3 est obturée. L'extrémité 7 traverse la paroi Id du réservoir grâce a un isolateur de traversée 8. A l'électrode 3 et au réservoir sont fixés les conducteurs 9 et 10 respectivement qui sont reliés à un appareil de mesure tel que celui qui est illustré par la figure 2. Enfin, pour éviter un court-circuit entre les deux armatures du condensateur en cas de présence d'eau au fond du réservoir, la portion la plus basse de l'électrode 3 est enfermée dans un manchon isolant 12 sur une distance correspondant, en rapport avec l'inclinaison du réservoir, à la quantité d'eau maximale possible. On remarquera que l'électrode 3 pourrait être entièrement isolée. Cependant, la variation de capacité due à la différence de constante diélectrique de l'air et du liquide serait alors plus réduite. L'électrode 3 formant sonde de jaugeage est de préférence située, dans le plan vertical de symétrie du réservoir, ou bien dans le plan contenant les portions du réservoir les plus basses lorsque, par exemple,le réservoir est cintré dans la direction perpendiculaire à la figure 1. Dans le cas d'un aviron, le plan de coupe illustré sur la figure 1 peut correspondre aussi bien au sens de l'enver- gure de l'aile qu'au sens de la corde de celle-ci. Lors du remplissage du réservoir la branche d'électrode inférieure AB est d'abord progressivement immergée jusqu'en B (niveau N) ; à ce moment, la branche DC est, a son tour, progressivement immergée 3 partir du point D atteint en même temps que le point B. Ainsi, la capacitance du condensateur formé par l'électrode et le réservoir varie linéairement en fonction de la hauteur du liquide dans ce réservoir, lorsque la forme de celui-ci est telle qu'il comporte deux parois la et lb parallèles et des branches AB et DC d égale distance constante des parois. Ce résultat est toutefois légèrement perturbé par l'immersion progressive de la portion transversale 3a d'électrode. On peut montrer que l'erreur due à la présence de cette portion 3a (BC) est pratiquement négligeable. En effet, en pratique, dans le cas des réservoirs plats des avions et de leur inclinaison classique, on peut admettre que la longueur de la branche BC d'électrode est environ égale au sixième de la longueur de la branche CD. En outre, si comme représenté,la distance de la branche BC d'électrode à la paroi est double (2d) de la distance d des branches AB et CD a cette paroi, les capacitances étant inversement proportionnelles a la distance des armatures des condensateurs correspondants, la capacitance par unité de longueur de la branche BC ne sera que le quart de la capacitance correspondante des branches AB et CD. Ainsi, la perturbation apportée, dans ce cas particulier, par la branche BC atteint au plus 1/24, soit environ 4% de la capacitance due a la seule branche DC qui, elle-même, n'est qu'une fraction de la capacitance totale du condensateur formé par l'électrode 3 et le réservoir 1. Cette "erreur" n'apporte qu'une légère distorsion de la courbe représentative de la capacité en fonction du niveau liquide dans le réservoir et ceci dans une région de cette courbe où cette distorsion n'a pas d'importance car elle correspond d l'état presque plein du réservoir, ctest-a-dire lorsque le pilote n'a aucun souci de ce côté, et cette distorsion cesse lorsque le réservoir contient encore, pour fixer les idées, les quatre cinquièmes de sa capacité en carburant. La mesure de la capacitance peut être effectuée avec le montage montré par la figure 2. Le générateur 14 de courant a basse fréquence alimente le pont 15 dans un côté duquel est insérée, par les conducteurs 9 et 10, la capacitance a mesurer. La branche opposée 16 du pont est une résistance réglable. Les deux autres branches du pont sont occupées par un condensateur de référence 17 et une résistance fixe 18. La capacitance du condensateur 17 est choisie égale a la capacitance du condensateur variable formé par le réservoir 1 et l'électrode 3 lorsque le réservoir est vide. La résistance 16 est alors ajustée pour que, dans cet état du réservoir, le pont soit en équilibre, c 'est--dire que le signal a l'entrée de l'amplificateur 19 soit nul, de sorte que l'ampèremètre 20 indique alors zéro. Un déséquilibre apparaissant dès que le réservoir se remplit, le courant de déséquilibre est mesuré par l'ampèremètre 20. Le réglage du gain de l'amplificateur permet l'éta- lonnage de l'ampèremètre 20 en volume de carburant. L'invention s' applique principalement aux réservoirs d'aile des avions. REVENDICATIONS 1. Jauge de niveau d'un réservoir conducteur destiné a contenir un liquide diélectrique, tel qu'un carburant, par mesure de la capacitance du condensateur formé par la paroi de ce réservoir et une électrode intérieure a ce réservoir, parallèle a cette paroi, caractérisée en ce que la paroi de fond au moins du réservoir étant oblique, l'élec- trode est une tige de section constante orientée suivant la ligne de plus grande pente de cette paroi, du haut en bas de celle-ci. 2. Jauge selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réservoir compren)ant deux parois obliques en regard, l'une supérieure, l'autre inférieure, une portion d'électrode s'étend du haut en bas de la paroi inférieure et une autre portion de cette même électrode du haut de la portion de paroi supérieure jusqu'au niveau du plan horizontal passant par le point le plus haut de la paroi inférieure. 3. Jauge selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'électrode est un tube fixé à distance constante d'une portion de paroi par des isolateurs. 4. Jauge selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube est plié en forme de U a branches inégales et comporte une portion transversale située a plus grande distance de la paroi du réservoir que les deux branches de cet U. 5. Jauge selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'extrémité de la grande branche du tube en U sort de la base du réservoir par une traversée isolante et l'extré- mité de l'autre branche est obturée. 6. Application de la jauge selon l'une quelconque des revendications précédentes a un réservoir d'aile pour aérodyne.