Brevet FR2216563A1 — publié le 19740830

La présente invention concerne de façon générale un dispositif de détection, notamment d'un niveau de liquide. Jusqu'à présent, on a utilisé des dispositifs de dé tection de niveau de tiguide des nés i donner une indication d'un niveau déterminé d'un fluide particulier, dans des systèmes hydrauliques, de carburant ou analogues. L'indication d'un niveau déterminé minimal de fluide avertit un opérateur d'une condition sérieuse qui peut apparaître lorsque le niveau de fluide n'est Pas maintenu à la valeur minimale. Par exemple, le niveau de fluide d'un circuit de freinage hydraulique d'une automobile peut diminuer d'une quantité déterminée sans effet important sur la capacité de freinage de liautomobile. Cependant, une fois que le niveau du fluide dans le réservoir atteint un point critique, la capacité de freinage du véhicule diminue notablement.En conséquence, un indicateur doit être utilisé pour le controle de ce niveau de manière que cette condition indésirable de niveau inférieur au niveau critique puisse apparaître. Un autre domaine d'application de commande d'un niveau de fluide qui peut etre détecté est le niveaw d'huile dans le carter. Un tel indicateur évite l'ouverture obligatoire du capot et l'observation d'un repère d'huile sur la jauge dthuile. I1 existe de nombreux domaines dans lesquels un niveau de fluide peut être contrôlé par des détecteurs de niveau de fluide. Par exemple, le niveau de fluide d'un système de refroidissement, celui d'une transmission automatique, celui du différentiel, etc., peuvent être contrAolés. Cependant, la détection automatique du niveau de fluide 'a ces emplacements est coûteuse avec les dispositifs de détection de niveau de liquide des types connus jusqu'à présent. L'invention concerne un détecteur perfectionné de niveau de liquide qui est extremement peu coûteux et de réalisation très simple, alors que son efficacité et sa fiabilité sont importantes. Plus précisément, le détecteur de niveau de liquide de l'invention comprend un noyau magnétique fermé dont les proprie tes ragiêtiques peuvent changer entre deux états magnétiques. Daims (li. rode de réalisation, l'état "iOnétiquc change à la suite au chauffage des matières magnétiques du noyau au point de Curie auquel apparaît cne variation brutale de la perméabilité magnétique. Si un élément formant une inductance est enroulé autour du noyau magnétique ou l'entoure, cette variation des propriétés magnétiques modifie l'inductance. Cette variation peut commander le fonctionnement d'un oscillateur ou d'un autre circuit qui lui-meme peut commander un circuit de commutation commandant un indicateur. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le noyau magnétique est associé à un aimant permanent qui comprend soit un aimant unique soit deux aimants, assurant la satura ton ou non du noyau lors de l'élévation et de l'abaissement du niveau de fluide. Dans ce cas, un ou plusieurs flotteurs peuvent etre disposés dans le fluide pour le support du ou des aimants qui doivent se déplacer en se rapprochant ou en s'éloignant du noyau magnétique torique. Les noyaux magnétiques saturables peuvent être cylindriques, rectangulaires ou toriques, bien que la forme torique soit avantageuse. Le critère principal est que les noyaux forment une boucle magnétique fermée en une seule pièce. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure I représente schématiquement un dispositif détecteur de fluide selon l'invention la figure 2 représente un mode de réalisation du dispositif de la figure 1 la figure 3 est un diagramme représentant en ordonnées la perméabilité magnétique et en abscisses la ter,lpérature, montrant les variations de la perméabilité magnétique du noyau magné-Lique torique au point de Curie la figure 4 représente une variante du détecteur de 1 'invention la figure 5 représente une autre variante du détecteur de la figure 4 la figure 6 représente une autre variante de 1 'inven- tion la figure 7 représente un mode de réalisation de disposition des conducteurs dans le noyau magnétiqi e torique u-ci- lisé selon l'invention ; la figure 8 représente un autre mode de réalisation des conducteurs passant dans le noyau magnétique torique de l'in- vention ; et la figure 9 représente une autre configuration de circuit qui convient à la détection du niveau de liquide selon l'invention. La figure 1 représente un détecteur de niveau de fluide selon l'invention, portant la référence générale 10. Le détecteur 10 comprend un noyau magnétique 11 à boucle fermée qui peut varier entre deux états magnétiques, l'un représentant un niveau prédéterminé suffisant de fluide et l'autre état magnétique indiquant un niveau insuffisant de fluide. Le noyau 11 est représenté sous forme torique et il est relié à un circuit indicateur 1 Xui peut avoir diverses configurations, comme représenté dans le présent mémoire. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le circuit indicateur 12 comprend u oscillateur 13 relié à un circuit 14 de commutation. L'oscillateur 13 comprend un élément 16 à inductance qui est enroulé autour du noyau torique 11.Le fonctionnement de l'oscillateur dépend de l'inductance de l'élément 16. Celle-ci dépend à son tour de la condition magnétique du noyau 11. En conséquence, lorsque les propriétés magnétiques du noyau changent, l'inductance de l'élément 16 varie aussi. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le noyau il est chauffé par un enroulement 17 d'un dispositif de chauffage monté en série avec une résistance 18 limitatrice de courant qui elle-meme est reliée à une borne 19 qui reçoit le courant excitateur. Le noyau est irmlergé dans le fluide et la chaleur dégagée est dissipée dans le fluide. Le noyau il sié- chauffe notal.lement sous la commande de I ltenroulement 1 7 en l'absence de fluide autour du noyau.Lorsque le niveau de fluide dir,!inutE et chose totalemeiit le noyau 11, le dispositif 17 chauffe suffisar,rment le noyau pour que celui-ci atteigne son point de Curie et change d'état nagnétique. Cette caractéristique est représentée clairement sur la figure ) lui représente les variations de la perméabilité magnétique du noyau avec la température. Cependant, lorsque la température augmente jllsqu!à une valeur prédéterminée, c'est-a-dire le point de Curie, la perméabilité magnétique diminue pratiquement instantanément. Cette réduction rapide de la perméabilité magnétique modifie l'inductance de l'enroulement 16 et modifie donc le fonctionnement de l'oscillateur 13.Ce dernier peut fonctionner soit lorsque le noyau est immergé soit lorsqu'il est exposé, suivant la configuration du circuit de l'oscillateur. La sortie de celui-ci commande un circuit de commutation de toute configuration voulue. La sortie du circuit de commutation peut commander un mécanisme indicateur convenable, par exemple une lampe, une sonnerie, une cloche, etc. La figure 2 représente un mode de réalisation de détecteur de niveau de fluide selon l'invention. Le dispositif porte la référence générale 20 et comprend un noyau magnétique torique 21 fixé à la partie inférieure d'un bottier 22. Ce dernier est placé à travers la paroi supérieure 23 qui le supporte et il est maintenu en place par un flasque 24 disposé à la partic supérieure du boîtier. Plusieurs fils 26 de connexion passent par lBextrémité supérieure du boîtier et permettent la connexion à des dispositifs convenables d'alimentation et in dicateurs. Lloscillateur et le circuit de commutation peuvent être formés sur une plaquette 27 de circuit intégré, placée dans le boîtier. Lorsque le niveau de fluide est suffisamment élevé co:ime indiqué par la référence 28, pour que le noyau 21 soit immergé dans le fluide, la condition maintenue correspond à un niveau sûr de fluide. Cependant, lorsque le niveau tombe au-dessous du noyau 21 comme indiqué par la référence 29, la condition existante n'est plus sûre. L'exposition du noyau 21 provoque le chauffage au point de Curie comme représenté sur la figure 3, et la modification des propriétés magnétiques. Com me décrit précédemment, ce phénomène provoque l'alimentation ou l'arrêt de l'alimentation de l'oscillateur 13 qui commande le circuit 14 de commutation indiquant la condition du niveau du fluide. La figure 4 représente une variante de détecteur de fluide, portant la référence générale 30. Le détecteur 30 com- prend un noyau torique 31 autour duquel est enroulé un enroulement associé 32. L'enroulement 32 est relié à un oscillateur 33 et constitue un élément du circuit d'oscillation, ayant une inductance. Deux aimants permanents 36 et 37 sont placés de part et d'autre du noyau magnétique torique 31. Lorsque les aimants sont disposés comme représenté sur la figure 4, ils indiquent un niveau convenable de fluide. Les aimants 36 et 37 sont fixés à un flotteur 38 et remontent ou descendent dans un tube 39 de guidage. Lorsque les aimants s'éloignent du noyau 31, à la suite de la réduction du niveau du fluide, l'inductance de l'en- roulement 32 commande le fonctionnement de l'oscillateur 33 qui commande lui-m8me le circuit de commutation représenté sur la figure 1 par exemple. La figure 5 représente un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel le détecteur de niveau de fluide porte la référence 40 et comprend un noyau magnétique torique 41. L'enroulement 42 est placé autour du noyau 41 et il est relié à ltoscillateur 43, le fonctionnement étant sensiblement le me- me que celui du mode de réalisation précédent. Dans ce mode de réalisation, le noyau magnétique torique 41 est saturé ou non magné tiquement par un aimant permanent unique 44 monté sur un flotteur 46. Ce dernier est articulé sur un bras 47 qui est luimAeme articulé sur un support convenable 48 qui peut etre la face interne de la paroi du récipient contenant le fluide. La figure 6 représente un autre mode de réalisation de l'invention. Le détecteur de niveau de fluide porte la réfé rence générale 50 et il comprend un noyau magnétique torique 51. Dans ce cas, deux enroulerents 52 et 53 sont enroulés sur le noyau 51 et constituent un transformateur. L'enroulement 52 constitue le secondaire. Le couplage par transformateur des enroulements r5 et 53 n'est efficace que lorsque le noyau 51 n'est pas saturé. L'enroulement 52 est couplé à un générateur 54 de signaux qui peut être de tout type convenable. L'enroulement 53 est relié à un circuit de commutation qui transmet un signal de sortie commandant un indicateur convenable.La saturation ou l'absence de saturation du noyau 51 est commandée par un aimant mobile 57 se déplaçant ou sléloignant du noyau lors du déplacement du flotteur associé 58. Les figures 7 et 8 représentent plusieurs dispositions assurant le couplage par transformateur des enroulements primaire et secondaire. La figure 7 représente un noyau magnétique torique 60 ayant deux lignes 61 et 62 passant par l'orifice du noyau perpendiculairement l'une à l'autre. Cette configuration convient pour un réseau à matrice X-Y. Le couplage par transformateur entre les lignes 61 et 62 est assuré lorsque le noyau 60 n'est pas saturé. Cependant, la figure 8 représente un noyau magnétique torique 63 recevant deux lignes parallèles 64 et 66, couplées par transformateur uniquement l'une à l'autre lorsque le noyau n'est pas saturé. La figure 9 représente une variante de circuit mis en oeuvre selon l'invention. Une inductance 67 est montée en série avec une résistance 68. L'inductance 67 peut être formée par les enroulements disposés autour des noyaux magnétiques toriques des configurations représentées. Un circuit 69 de commutation est relié au point compris entre l'inductance 67 et la résistance 68. Lors de l'application d'une tension alternative à la bore 70, le signal créé dans le circuit série est divisé entre les deux composants. Lorsque le noyau magnétique est satulé, 1'indllcttnce 67 est pratiquement nulle et aucune commutotion du circuit 69 n'apparat. Cependant, lorsque llin- ductance de ltéléinent 67 augmente, la co.mmutation a lieu. il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à tite d 'exenli"le préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments consti tut s sans pour autallt sortir du cadre de l'invention. RFFENDICATION Dispositif détecteur d'un niveau de fluide, caractérise en ce qu'il comprend un noyau magnétique ayant la configuration dssulle boucle fermée, deux enroulements disposés sur le noyau, une source d'énergie électrique reliée au premier enroulement et destinée à transmettre suffisamment d'énergie au noyau pour que celui-ci soit chauffé à sa température de Curie lorsque le noyau est entouré par de l'air, un oscillateur relié au second enroulement de manière que l'inductance du second enroulement forme un composant déterminant la fréquence de l'oscillateur, et un commutateur relié à l'oscillateur et destiné à transmettre un premier signal lorsque la perméabilité magnétique du noyau est pratiquement nulle du fait que le noyau se trouve à sa température de Curie, et un second signal lorsque le noyau est immergé dans le fluide, si bien que la perméabilité magnétique du noyau a une valeur relativement élevée étant donné le refroidissement exercé par le fluide sur le noyau magnétique.