Brevet FR2262801A1 — publié le 19750926

La présente invention concerne un disiosltif de mesure hygrométrique, utilisant les variations d'impédance d1 un détecteur en fonction de l'humidité relative ambiante. On connaît déjà des dispositifs de ce type, et notam- -ment des détecteurs constitués par de la fibre de verre, ou par du verre fritté interposé entre deus électrodes, Le verre fritté ou la laine de verre absorbent plus ou moins d'eau en fonction de l'humidité relative ambiante, du une variation d'lmpédance entre les électrodes, qu'il suffit de mesurer Les détecteurs utilisés jusqu'à présent sont relativement difficiles à réaliser, et la reproductibilité de leur fabrication laisse à désirer. A noter également que les phénomènes de cabales, les phénomènes de polarisation lorsque la mesure est effectuée en courant continu, et les variations de capacité lorsque la mesure est effectuée en courant alternatif, faussent les mesures, et ont pour consé -quence une précision et reproductibilité des résultats souvent insuffisantes. La présente invention permet de remédier aux inconvé -nients précités. Elle a pour objet un dispositif de mesure hygrométrique du type qui comprend : un élément détecteur dont l'impédance varie en fonction de lthumidité ; un générateur de tension alternative alimentant ledit élément détecteur un circuit amplificateur recueillant un signal d'entrée représentatif de l'impédance dudit elément détecteur ; et un appareil de mesure recevant le signal de sortie dudit circuit amplificateur, ledit élément détecteur étant accolé physiquement à un système adaptateur abaisseur d'impédance délivrant au circuit amplificateur ledit signal d'entrée, ledit élément détecteur et ledit système adaptateur étant réunis en un organe unitaire constituant une sonde de mesure pour ledit dispositif. Le système adaptateur, abaisseur d'impédance, élimine au maximum l'influence des câbles de liaison, et d'autre part la réalisation sous forme d'organe unitaire, de l'ensemble élément détecteur et système adaptateur, conduit à une sonde de faible encombrement. Suivant un mode de réalisation avantageux cWe l'inven- -tion, l'élément détecteur est constitué par deux fils bobinés jointifs dont i'ln au moins est guipé avec un isolant perméable. les deux fils peuvent être bobinés spires join- -tives sur un mEme mandrin cylindrique, le bobinage ainsi réalisé étant ensuite enrobé dans une gaine en matière e poreu- -se, par exemple en poudre de verre fritté. On -elt obtenir ainsi des éléments détecteurs, de conductivité relativement élevée et facilement reproductible. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'inven -tion, le circuit amplificateur comporte une boucle a carac -téristique logarithmique. Comme les variations de résistance de l'élément détecteur en fonction de l'humidité sont de forme exponentielle, on peut ainsi recevoir directement dans l'appareil de mesure un signal à variation linéaire en fonctison de l'humidité relative. La mesure peut donc être effec -tuée par lecture linéaire directe sur un appareil à aiguille, d'où une grande commodité d'emploi. On a déjà mentionné que le manque de reproductibilité et de précision des dispositifs connus fonctionnant en cou -rant alternatif, était principalement dû aux variations de capacité de l'élément détecteur. Le dispositif de mesure hygrométrique suivant l'invention, comporte des moyens pour annuler les signaux dus aux variations de capacité, et on effectue par conséquent une mesure de résistance, et seule -ment de résistance. I1 est parfois nécessaire d'effectuer des mesures en atmosphère polluée, par exemple : gaz d'échappement, brouil -lard salin ... etc, or on a constaté que le degré de -Jollu- -tion peut entratner des écarts de mesure importants. Dans le cas du brouillard salin, on peut supposer que ces écarts sont dûs à un dépot de chlorure de sodium dans l'élément détecteur dont la conductance apparente est ainsi modifiée. Pour échap -per à cet inconvénient, le dispositif suivant l'invention peut comporter des moyens anti-pollution, par exemple la partie active de la sonde peut être enveloppée dans un filtre approprié en fibre de verre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'intention, La figure 1 représente schématiquement un dispositif de mesure hygrométrique suivant 7'inseRtion~ La figure 2 représente schématiquement l'ensemble élément détecteur et systènie adaptateur. La figure 3 est un schéma synoptique du circuit ampli- -ficateur et de l'appareil de mesure. Le dispositif de mesure hygrométrique représenté sur la figure 1 comprend un élément détecteur , des moyens d'alimentation en courant continu 2, un générateur de tension alternative 3, alimentant l'élément détecteur 1, un circuit amplificateur 4 recueillant un signal d'entrée représentatif de l'impédance de l'élément détecteur 1 et un appareil de mesure 5 recevant le signal de sortie du circuit amplifica -tear 4. L'élément détecteur I est accolé physiquement à un systmme adaptateur abaisseur d'impédance 6, de Saçon à former un organe unitaire constituant une sonde de mesure S. La sonde E est reliée aux autres éléments du dispositif par un cible blindé 7. L'élément détecteur X comprend deux fils 8, 9 dont l'un au moins est guipé avec un isolant perméable à l'humidi- -té, et qui sont bobinés à- spires jointives On utilise de préférence deux fils de nickel, dont l'un est guipé de fibres de verre. Le bobinage constitué par les deux fils 8, 9 est enrobé dans une gaine 10 en matière poreuse, par exemple de la poudre de verre fritté. 'élément détecteur I peut se présenter sous la forme d'un cylindre creux ou sous la forme d'un cylindre plein, moins fragile mais ayant un temps de réponse légèrement plus long. Pour réaliser l'élément détec- -teur 1, on peut bobiner à spires jointives les deux fils 8, 9 dont l'un est guipé, sur un même mandrin cylindrique, puis on les dispose dans un moule où se fait l'enrobage de poudre de verre. On peut obtenir ainsi un élément détecteur 1 ayant un diamètre d'environ 8 mm et une largeur d'environ 25 mm. Les fils de nickel 8, 9 peuvent avoir un diamètre d'environ 0,4 mm, et une longueur de l'ordre de 40 cm, leur écartement fixe par les fibres de guipage étant inférieur à quelques 1/100e de millimètre. L'impédance de l'élément détecteur 1 présente une grande dynamique de variation (plu- -sieurs décades) en fonction des variations de l'humidité. Le circuit adaptateur 6 (figures 1 et 2) comprend notamment un pont diviseur 11 relié aux fils 8 et 9 et au générateur 3, ainsi qu t un transistor 12 à effet de champ, et des transistors Sa et 14 permettant de sortir à basse impédance sur le fil 15 du câble de liaison avec le circuit amplificateur 4. Le système adaptateur 6 est relié en A+ et A- aux moyens d'alimentation 2 et reçoit du pont diviseur 11 un signal de tension représentatif de l'impédance de l'élé -ment détecteur I. Le système adaptateur 6 est monté sur un circuit imprimé de grande longueur par rapport à sa largeur, par exemple 4 à 10 fois plus long que large. T. ensemble détecteur I et système adaptateur 6 constituant la sonde 3, est logé dans un carter 16 de forme allongée La sonde S peut comporter des moyens pour éviter toute pollution, tels qu'un- filtre en fibre de verre (non représenté) empechant tout contact avec des particules solides Le générateur de tension 3 est constitué par un oscil -lateur à pont de Vien dont la fréquence d'oscillation est de l'ordre de 5O à 500 Ez et de préférence 200 Ez.Le géné -rateur 3 assure l'alimentation du pont diviser 11 en signal sinusoldal, et le synchronisme de la détection sur le circuit amplificateur. Le circuit amplificateur 4 comporte un amplificateur 17 (figure 3), des moyens de détection synchrone 18, un fils -tre actif 19 et un transistor à effet de champ 20 dans la boucle de contre-réaction 21 de l'amplificateur 17. L'amplificateur 17 comprend un circuit intégré monté en inverseur de gain suivi d'un circuit intégré monté en amplificateur. Les moyens de détection synchrone 18 comprennent deux transistors à effet de champ commandés sur les grilles par deux tensions carrées en opposition de phases, qui sont obtenus par deux circuits intégrés montés en boucle ouverte et dont les entrées sont-attaquées par le signal sinusoîdal du générateur 3 auquel les moyens de détection 18 sont reliés par le fil 22. Les moyens de détection synchrone 18, permet -tent de redresser le signal de la mesure en phase avec celui du générateur et d'annuler tout signal de mesure déphasé de It sigRus avec celui du générateur 3.Par conséquent, tous les créés par les capacités de ltélément détecteur 1 et par les câblages se traduisent à la détection par un signal de valeur moyenne nulle, ce qui revient à mesurer la résis -tance de l'élément détecteur 1. Le filtre actif 19 du type passe bas élimine les rési- plus de la fréquence porteuse, annule l'effet les signaux parasites pouvant parvenir par rayonnement sur le dispositif de mesure hygrométrique, et commande en continu la grille du transistor à effet le champ 20. Le transistor à effet de champ 20 fonctionne en résis -tance dans la boucle de contre-réaction 21 de I'amplifica- -teur. a loi de variation de la résistance interne du tran -sistor 20 en fonction de la tension appliquée est logarith -mique, ce qui permet d'obtenir dans l'appareil de mesure 5 un signal à variation linéaire en fonction de l'humidité relative, L'appareil de mesure 5 est constitué par un galvano- -mètre gradué directement en % d'humidité relative. L'appa -reil de mesure 5 qui reçoit une information sous forne de tension électrique peut être constitué par un dispositif d'asservissement pour la régulation d'enceintes climatiques. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) positif de mesure hygrométrique du type qui comprend : un élément détecteur dont l'impédance varie en fonction de l'liumidité ; un générateur de tension alternative alimentant ledit élément détecteur ; un circuit amplificateur recueillant un signal d'entrée représentatif de l'impédance dudit élément détecteur ; et un appareil de mesure recevant le signal de sortie dudit circuit amplificateur, ledit dispo -sitif de mesure étant caractérisé en ce que ledit élément détecteur est accolé physiquement à un système adaptateur abaisseux d'impédance délivrant au circuit amplificateur ledit signal d'entrée, ledit élément détecteur et ledit système adaptateur étant réunis en un organe unitaire cons -tituant une sonde de mesure pour ledit dispositif. 2) Dispositif de mesure suivant la revendication I, caractérisé en ce que l'élément détecteur comprend deux fils bobinés jointifs dont itun au moins est guipe avec un isolant perméable à l'humidité. 3) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les deux fils précités sont préalablement bobinés à spires jointives sur un même mandrin cylindrique, le bobi -nage ainsi réalisé étant ensuite enrobé dans une gaine en matière poreuse. 4) Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que la gaine poreuse précitée est en poudre de verre frittée et a une forme cylindrique. 5) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'un des fils est un fil ne et en ce que le deuxiè- -me fil est un fil guipé de fibres de verre, l'épaisseur du guipage étant inférieure à quelques 1/100e de mm. 6) Dispositif suivant l'une quelconque des revendica -tions précédentas, caractérisé en ce que l'élément détecteur précité et le système adaptateur précite sont logés dans un carter de forme allongée, ledit système adaptateur étant monté sur un circuit imprimé de grande longueur par rapport à sa largeur, par exemple 4 à 10 fois plus long que large, disposé à l'ultérieur dudit carter. 7) Dispositif suivant la revnedication 6, caractérisé en ce que le système adaptateur comprend un pont diviseur raccordé aux fils précités et au générateur précité, ledit système adaptateur prélevant sur ledit pont diviseur un signal de tension représentatif de l'impédance de l'élément détecteur ; et en ce que le générateur précité délivre une tension sinusoïdale à une fréquence de l'ordre de 50 à 500 Hz. 8) Dispositif suivant l'une quelconque des revendica -tions 1 à 7, caractérisé en ce que le circuit amplificateur comporte une boucle à caractéristique logarithmique permet -tant de recevoir directement dans l'appareil de mesure un signal à variation linéaire en fonction de l'humidité relative. 9) Dispositif suivant l'une quelconque des revendica -tions I à 8, caractérisé en-ce que le circuit amplificateur comporte des moyens de détection synchrone pour annuler les signaux dûs aux variations de capacité. 1o) Dispositif suivant l'une quelconque des revendica -tions 1 a 9, caracterisé en ce qu'il comporte des moyens pour éviter toute pollution de la sonde. I1) Dispositif suivant l'une quelconque des revendica -tions I à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'asservissement pour la régulation du degré hygrométrique.