Brevet FR2227512A1 — publié le 19741122

On connaît les capteur de niveau de liquide @onctionnant su o d'une capacité variable. Ces capteurs à capacité sont constitués d'un @iélectrique fixe et d'une armature fixe, le liquide const tuant la deuxième armature. Selon la position du @@@@au, la capacité élec@@@@@@e @ntre les deux armatures var@e. En mesurant cette cap@@@@@ électrique, par un @@ru@t électronique adapté, peut délivrer une inf@ @@@@@ @lectrique, @onction de la hauteur du liquide. En général, ces capteurs d forme rectiligne donnent une -nLormatie électrique linéaire avec la var@ation de @iveau. Ces capteurs peuvent être tilisés en combinaison avec des dispositifs hydrauliques permettant de mesurer un débit par l'intermédiaire de la mesure d'une hauteur d'eau (seuil, canal Venturi, Parsnall fume...). La relation entre la hauteur H et le débit Q n'est pas linéaire, et la loi varie alors selon le type et les dimensions du dipositi hydraulique utilisé. Cependant, pour avoir une mesure exploitable industriellement, il est indispensable d'obtenir une information électrique linéaire avec e débit, d'ou l'oligation d'adjoindre à e tels capteurs un circuit électrique correcteur. Afin de supprimer ce circuit correcteur, il est nécessaIre d'obtenir entre la hauteur du liquide et l'information électrique de sortie nu capteur une relation de caractéristique appropriée, non linéaire avec ta auteur du liquide mais linéaire avec le débit qui correspond a ladite hauteur, A cet effet, il a été réalisé des capteurs dont l'armature fixe a une forme appropriée, telle que leur capacité soit toujours proportionnelle au débit correspondant à la hauteur du niveau mesure. Cependant, selon le type et les dimensions du dispositif hydraulique associé au capteur, la loi de variation entre la hauteur dy l'écoulement et le débit peut être plus ou moins complexe, donnant lieu à des difficultés de réalisation d'une forme de l'armature suffisamment précise pour effectuer la correction de linéarité avec le degré d'exactitude exigé. Dans ces conditions, la présente invention a pour objet un détecteur de débit à capacité dont l'armature fixe est réalisée au moyen d'un circuit imprimé. On peut alors, apres avoir réalise graphiquement la loi du débit en fonction de la hauteur du niveau selon l'utilisation du capteur3 établir par des moyens connus le circuit imprimé correspondant exactement à cette loi, quelle qu'en soit sa complexité. Lorsque cette lu ~ eu à une courbe continuellement croissante, c'est-à-dire dont la dérivée ne change pas de sens, le capteur peut se réaliser au moyen d'un seul circuit imprimé. C'est le cas de l'utilisation du capteur avec les dispositifs précités, tels que seuils, canaux Ventri ou Parshall fumes. Cependant, on peut être amené b mesurer le débit d'un dispositif hydraulique donnant une loi débit niveau très complexe, où la lcou@be n'est pas continuelle- ment croissante, mais présente des points de rebroussement pour devenir décrois- sante. I1 serait alors necessaire, pour obtenir la linéarité de mesure désirée de réaliser une armature presentant, pour de tels points de rebroussement, une surface négative, ce qui n'es pas pas possible.Dans ce cas, le procédé selon l'invention permet de constituer l'armature du capteur au moyen d'un circuit imprime présentant deux parties distinctes, dont les surfaces sont telles que la capacite différentielle de l'ensemble de ces deux parties de circuit dûment relevée au moyen d'un sommateur, permet d'obtenir b tout moment un signal électrique linéaire correspondant à la courbe. Cl-après, deux formes de réalisation d'un capteur à capacité selon l'invention, installées dans un canal pour la mesure de débits, en référence aux dessins annexés la figure I est une vue en coupe transversale d' n -u. capteur à capacité pour la mesure de débits, - la figure 2 est une courbe du débit en fonction de la hauteur du niveau pour un ecoulerent au droit d'un seuil, - la figure 2 est une vue en élévation de l'armature d'un capter selon l'invention, - la figure 4 est une vue schématique en coupe longitud@nale, d'une installation de mesure de niveau au droit d'un module à masque, - la figure 5 montre la courbe débit-hauteur de l'install@tion de la figure 4, - la figure 6 est une vue du capteur correspondant à la courbe de la figure 5 La figure 1 montre un capteur à capacité variable utilisé pour la mesure du débit d'un écoulement 1 de hauteur H, ce capteur étant classiquement constitué par deux plaques diélectriques fixes 2, entourant une armature fixe 3 et une deuxième armature constituée par le liquide 1. Ce capteur peut etre placé à l'amont d'un seuil, auquel cas la courbe relative au débit Q en fonction de la hauteur H du niveau de l'eau prendra la forme montrée sur la figure 2. La figure 3 montre un capteur selon l'invention constitué par une plaque 4 en matériau diélectrique sur lequel l'armature fixe est réalisée par un circuit imprimé 5 de largeur variable telle que la capacité du capteur soit toujours proportionnelle aux débits Q correspondant aux hauteurs H du niveau, définies par la courbe de la figure 2, c'est-à-dire que l'information électrique donnée directement en sortie en 15.par le capteur est alors linéaire avec le débit. Pour cela, on donne à l'armature 5 une largeur variable proportionnelle pour chaque hauteur de niveau H, à la valeur de la dérivée dQ de la courbe débit/ hauteur de la figure 2, le niveau 0 à la base de l'armature 5 correspondant à un débit nul. Une deuxième plaque en matériau diélectrique, non représentée, est collée sur la plaque 4 de façon à isoler le circuit imprimé du liquide On peut, dans certains cas, par exemple lorsque l'on utilise un module à masque pour regler un débit dans un canal, être amené à contrôler le débit à cet endroit. L'installation d'ensemble est alors conforme à la figure 4, où l'on voit un canal 6 avec un seuil 6' au-dessus duquel est disposé un module à masque 7. L'écoulement dans le canal s'effectue selon le sens de la flèche F et un capteur à capacité 8 selon l'invention est disposé à l'amont de ce module La courbe hauteur du niveau en fonction du débit est alors celle de la figure 5, qui n'est pas continuellement croissante, mais dont la pente devient brusquement décroissante, à partir du point de rebroussement D pour redevenir croissante à partir du point C. Dans ces conditions il est nécessaire selon la réalisation de la figure 6 de décomposer le circuit imprimé sur sa plaque diélectrique 12 en deux parties une première partie 9 dont la largeur constante minimale 10 correspondant à la pente négative de la courbe à son point de rebroussement D et une deuxième partie Il correspondant au tracé de la courbe, mais dont la base correspondant au point O de la courbe est égale à la largeur 10 de la première partie 9. Dans ces conditions, on obtient une capacité de l'armature d'ensemble 9 et 11 correspondant à la loi de la courbe de la figure 5 en retranchant la capacité de la partie 9 de armature de celle de la partie 11. En particulier, pour le point de rebroussement D où la capacité de la partie de circuit Il est nulle et où la capacité de la partie de circuit 9 correspond à la largeur 10, on obtient une capacité différentielle égale à la largeur 0 moins la largeur 10, ctest-à-dire une capacité correspondant à une surface théorique négative correspondant à la dérivée négative de la courbe audit point de rebroussement D, nécessaire pour établir la linéarité de mesure du capteur. La surface théorique négative décroît ensuite jusqu'au point C de la courbe pour atteindre la valeur 0 et redevient ensuite une surface de capacité positive correspondant à la partie croissante de la courbe à partir du point C. Le signal électrique correspondant à la capacité de chaque partie d'armature 9 et 11 est envoyé dans un soirinateur 13 qui donne en sortie en 14 un signal électrique correspondant à la capacité différentielle de l'ensemble desdites parties d'armatures, ce signal étant alors, comme dans le cas de la figure 3, linéaire par rapport au débit. REVENDICATIONS 1/ Capteur à capacité variable pour la mesure d'un débit de liquide à surface libre, formé d'un diélectrique fixe et d'une armature fixe, le liquide constituant la deuxième armature, dans lequel - en vue dobtenur une capacité du capteur proportionnelle au débit correspondant à la hauteur du niveau mesuré et en conséquence une information électrique linéaire avec ledit débit - on donne à l'armarture fixe une forme appropriée telle que ladite capacité soit toujours proportionnelle au débit correspondant à la hauteur de niveau mesuré, caractérisé en ce que l'armature fixe est réalisée au moyen d'un circuit imprimé. 2/ Capteur à capacité selon la revendication 1, catactérisé en ce que l'armature fixe est constituée par un circuit imprimé en deux parties, dont la capacité différentielle est proportionnelle au débit correspondant à la hauteur mesurée, des moyens étant prévus pour relever la capacité différentielle des deux parties du circuit.