Brevet FR2299642A1 — publié le 19760827

L'invention a trait à un humidimètre destiné à déterminer le taux d'humidité dans les grains de céréales et matières en vrac analogues, du genre opérant par mesure de la permittivité ou constante diélectrique des grains humides et comportant à cet effet un condensateur de mesure entre les armatures duquel on place les grains, et un moyen de mesure de la réactance du condensateur à fréquence déterminée. On peut déterminer le taux d 2humidité d'un lot de grains de céréales par pesée avant et après dessiccation à l'étuve. L'opération est longue et les conditions de dessiccation doivent être précises pour évacuer toute l'humidité sans altérer les grains de céréales. On a constaté que la permittivité ou constante diélectrique des grains- de céréales était une fonction presque linéaire du taux d'humidité, en raison de la permittivité propre élevée de l'eau. Aussi réalise-t-on des humidimètres dans lesquels on mesure la permittivité des grains de céréales en plaçant une quantité déterminée de grains entre les armatures d'un condensateur de mesure de capacité électrique à vide connu, et en mesurant la réactance du condensateur rempli à une fréquence déterminée. Les rapports de réactance du condensateur rempli et à vide donnent la permittivité relative des grains, dont on déduit le taux dehumidité. En fait on tient compte de la permittivité propre des grains de céréales secs suivant leur nature. Cependant lorsque l'humidité dans la masse des grains n'est pas totalement absorbée dans ceux-ci, l'eau présente à la surface et entre les grains est le siège d'une conduction entre les armatures du condensateur.L'impédance du condensateur à la fréquence de mesure diffère alors de la réactance pure, et la mesure de permittivité est faussée. L'invention a pour objet un humidimètre du genre précité exempt de cet inconvénient, caractérisé en ce que le condensateur comprenant une armature extérieure en cavité parallélépipédique avec un fond sensiblement horizontal et une armature intérieure plane à égale distance de deux faces latérales de l'armature extérieure parallèlement à ces faces, au moins une armature est recouverte d'un garnissage électriquement isolant. Le garnissage isolant coupe les cheminements de conduction entre les armatures à travers l'humidité non absorbée par les grains. L'amortissement parasite du condensateur du fait de la conduction étant supprimé, l'impédance de ce condensateur est pratiquement une réactance pure. Avantageusement l'armature intérieure, de hauteur inférieure à la moitié de la hauteur de l'armature extérieure et centrée dans celle-ci, est enrobée d'une matière plastique hydrofuge. Cette disposition minimise les effets de bord de l'armature intérieure, tandis que l'armature extérieure mise à la masse forme un blindage efficace pour le condensateur. L'enrobage de l'armature intérieure plane est plus aisé à obtenir avec une étanchéité strie, et la nature hydrofuge de la matière plastique d'enrobage évite la formation de films continus d'humidité sur l'enrobage. De préférence le moyen de mesure de réactance associé avec le condensateur de mesure comprend un générateur de signal électrique sinusoidal à fréquence et amplitude déterminées relié au condensateur à travers une capacité d'injection, et un moyen voltmétrique aux bornes du condensateur de mesure. La capacité d'injection et le condensateur de mesure formant pont de capacité, la tension aux bornes du condensateur de mesure mesurée par le moyen voltmétrique est représentative de la réactance du condensateur de mesure. De préférence le moyen voltmétrique comprend un circuit redresseur et un amplificateur différentiel avec une première entrée recevant la tension développée aux bornes du circuit redresseur, et une seconde entrée une tension de référence ajustable, et une sortie débitant dans un appareil de mesure. En ajustant la tension de référence à la valeur de la tension redressée développée aux bornes du circuit redresseur lorsque le condensateur contient des grains de céréales d'une espèce déterminée, les indications de l'appareil de mesure en sortie d'amplificateur différentiel seront en relation directe avec le taux d'humidité de grains de céréales de méme espèce. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente schématiquement un humidimètre selon l'invention la figure 2 est une perspective en partie arrachée d'un condensateur de mesure. Selon la forme de réalisation choisie et représentée figure 1 l'humidimètre comporte un générateur de signal sinusoidal 1 comprenant un transistor 10 monté en oscillateur de "Pierce" avec un cristal de quartz 11 à fréquence de résonance 2 MHz entre émetteur et collecteur, et un circuit accordé, composé d'une in ductance 12 et d'une capacité d'accord 13, relié au collecteur. Une résistance série 16 et une diode 14 en parallèle sur les bornes d'alimentation d'oscillateur stabilisent celui-ci en tension de sortie. La tension sinusoïdale sortant de l'oscillateur 1 est appliquée à travers la capacité d'injection ajustable 2 à l'armature interne 32 d'un condensateur de mesure 3 dont l'armature externe 31 est réunie à la masse 20 qui est la masse générale de l'humidimètre et à laquelle est découplée par le condensateur 15 l'entrée positive de l'alimentation de l'oscillateur 1. En parallèle sur le condensateur de mesure 3, se trouve une capacité d'ajustage 4. Le condensateur variable 5 relie l'armature interne 32 du condensateur 3 à un circuit redresseur 6 en pont. La tension redressée par le circuit 6 se développe entre une masse particulière 60 et une première entrée 71 d'un amplificateur différentiel 7.La masse particulière 60 est découplée à la masse générale 20 par un condensateur 61. Un potentiomètre 8 est branché entre la masse particulière 60 et une source de tension stable 80. Le curseur de ce potentiomètre 8 est relié à la seconde entrée 72 de l'amplificateur différentiel 7. En sortie de l'amplificateur différentiel 7 est branché un appareil de mesure 9. Le condensateur de mesure 3 est représenté plus en détail figure 2. L'armature extérieure 31 a la forme d'une cavité parallélépipédique présentant une ouverture à sa partie supérieure de volume intérieur 30 et comporte un tond 3la sensiblement horizontal et/ /amovible, L'armature intérieure 32 est enrobée dans une plaque 33 d'une matière plastique hydrofuge qui se prolonge par une saillie 33a traversant l'armature extérieure 31 et entourant la connexion 32a de l'armature interne 32. Cette armature interne 32 de hauteur 34, est distante du fond 31a de l'armature extérieure de la hauteur 35, et du plan de l'ouverture supérieure de l'armature extérieure 31 par la hauteur 35'. Les hauteurs 35 et 35' sont sensiblement égales et leur somme est un peu supérieure à la hauteur 34. En fonctionnement, le générateur 1 délivre un signal sinusordal stabilisé en fréquence par le cristal de quartz 11. Ce signal est stabilisé en tension par le fait que la tension d'alimentation à l'entrée est stabilisée. De façon connue, la présence de la résistance série 16 et de la diode 14 améliore la stabilité de la tension de signal. La capacité d'injection 2 et l'ensemble capacité de mesure 3 et capacité d'ajustage 4 forment pont de capacité, en sorte que la tension sur l'armature 32 du condensateur 3 est fonction de la capacité de ce condensateur. Le condensateur variable 5 est ajusté de façon que l'amortissement apporté par le redres seur 6 soit suffisamment faible pour que l'impédance vue du condensateur d'injection 2 puisse être considéré comme une réactance pure. La différence entre la tension redressée développée aux bornes du circuit redresseur 6 et appliquée à l'entrée 71 de l'amplificateur 7 et la tension de référence ajustée par le curseur du potentiomère 8 et appliquée à l'entrée 72 de cet amplificateur 7 déterminent un courant en sortie de l'amplificateur 7 dans l'appareil de mesure 9.La position du curseur du potentiomètre 8 ayant été ajustée de façon que la tension sur l'entrée 72 équilibre la tension qui serait appliquée à l'entrée 71 lorsque la cavité 30 du condensateur 3 a été remplie d'une masse déterminée par pesée de grains desséchés d'une manière conventionnelle d'une céréale déterminée, le remplissage de la cavité 30 par la masse déterminée de grains de la même céréale provoquera le déséquilibre entre les tensions appliquées aux entrées 71 et 72, et de ce fait le passage dans l'appareil de mesure 9 d'un courant représentatif du taux d'humidité contenue dans ces grains. Etant donné que l'enrobage hydrofuge 33 de l'armature intérieure 32 du condensateur 3 coupe les cheminements de conduction entre les armatures 31 et 32 dus à l'humidité en surface des grains l'impédance du condensateur 3 reste voisine de sa réactance, et les mesures ne sont pas faussées par la présence d'humidité en surface. On conçoit que la tension de référence issue du potentiomètre 8 et appliquée à la seconde entrée 72 de l'amplificateur 7 peut votre différente de la tension correspondant aux grains secs. Notamment l'humidimètre peut être utilisé en dispositif de zéro en réglant la tension de référence pour l'annulationjdu courant dans l'appareil 9 ; c'estjalors la tension de référence qui sera représentative du taux d'humidité. En variante on peut régler la tension de référence à l'entrée 72 à la valeur correspondant à un taux d'humidité prédéterminé, et le sens du courant de sortie de l'amplificateur 7 sera alors représentatif d'un taux d'humidité supérieur ou inférieur au taux prédéterminé ; l'appareil de mesure 9 peut être dans ce cas par exemple un dispositif d'asservissement commandant un séchoir Bien entendu l'invention n'est pas limitée à 1'exemple décrit et bien des variantes sont réalisables sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Il est évident que, bien que l'humidimètre selon l'invention ait été conçu pour mesurer le taux d'humidité de grains de céréales, il reste applicable à la mesure du taux d'humidité de matières en vrac quelconques, d'origine végétale ou non. Cette variante d'usage ne saurait sortir du cadre de l'invention. REVENDI Q TISONS 1. Humidimètre pour grains de céréales et matières en vrac analogues, du genre opérant par mesure de la permittivité des grains humides et comportant à cet effet en combinaison un condensateur de mesure entre les armatures duquel on place les grains, et un moyen de mesure de la réactance du condensateur à fréquence déterminée, caractérisé en ce que le condensateur comprenant une armature extérieure en cavité parallélépipédique avec un fond sensiblement horizontal et une armature intérieure plane à égale distance de deux faces latérales de l'armature extérieure parallèlement à ces faces, au moins une armature est recouverte d'un garnissage électriquement isolant en face de l'autre armature. 2. Humidimètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature intérieure, de hauteur-inférieure à la moitié de la hauteur de l'armature extérieure et centrée dans celle-ci, est enrobée d'une matière plastique hydrofuge. 3. Humidimètre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit moyen de mesure de réactance comprend un générateur de signal électrique sinusordal à fréquence et amplitude déterminées relié audit condensateur de mesure par une capacité d'injection, et un moyen voltmétrique aux bornes du condensateur de mesure. 4. Humidimètre selon la revendication 3, caiactérisé en ce que le moyen voltmétrique comprend un circuit redresseur et un amplificateur différentiel avec une première entrée recevant la tension développée aux bornes de sortie du circuit redresseur et une seconde entrée une tension de référence ajustable, et une sortie débitant dans un appareil de mesure.