Brevet FR2295408A1 — publié le 19760716

La présente invention concerne un détecteur de température faisant usage de noyaux magnétiques. Il existe dans l'art antérieur, des détecteurs de température utilisant des noyaux magnétiques, de forme torique par exemple. Les procédés de détection de température selon l'art antérieur utilisent les variations des propriétés du noyau magnétique, correspondant par exemple au point de Curie, et/ou à des transitions du premier ordre comme celles décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 534 306. Les détecteurs de température de l'art antérieur sont basés sur le fait que les caractéristiques magnétiques du noyau présentent une variation brutale à une certaine température. Ainsi, si on enroule le fil autour d'un noyau pour former une inductance, la valeur de cette inductance change brutalement lorsqu'on atteint une température prédéterminée.Ceci nécessite d'utiliser pour les noyaux des matériaux ayant une composition spéciale et contrôlée avec soin, pour que la variation rapide des caractéristiques magnétiques se produise exactement à la température désirée. Lorsque l'on veut détecter une autre température, il est nécessaire d'équiper le capteur d'un autre noyau magnétique, fabriqué spécialement. Au contraire, le détecteur de l'invention n'est pas basé sur une variation rapide de l'inductance dans le bobinage enroulé lé sur un noyau magnétique. Dans le détecteur de température de l'invention, les inductances des bobinages varient progressivement de manière à devenir égales à une température prédéterminée qui est alors détectée par l'appareil. Cette configuration présente un avantage par rapport aux appareils de l'art antérieur, puisque la modification du nombre de spires des bobinages permet de déplacer le point auquel les deux inductances sont égales, ce qui permet d'utiliser le détecteur sur une plage de températures très étendue. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, deux bobinages enroulés sur des noyaux magnétiques présentent des caractéristiques inductance-température différentes, et sont branchés dans un pont d' inductance à quatre bras, fonctionnant en courant alternatif. Deux des bornes de ce pont sont connectées à un détecteur de zéro classique. A une température prédéterminée, les caractéristiques inductance-température des deux bobinages se croisent, et les inductances sont égales.Le détecteur de zéro indique alors que la température désirée est atteinte.Bien qu'on ait déjà connecté en série deux bobinages sur noyaux magnétiques pour réaliser une compensation de température,comme il est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 824 502, on nta encore jamais utilisé deux bobinages sur noyaux magnétiques branchés en série et présentant des caractéristiques de température différentes, dans le but d'effectuer une détection de température sur une plage de températures étendue, sans transition de l'état magnétique des noyaux. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 est un schéma correspondant au mode de réalisation de l'invention décrit; la figure 2 est un graphique montrant les caractéristiques inductance-température de deux bobinages sur noyaux magnétiques utilisés dans le circuit de la figure 1; et la figure 3 représente les variations de la tension de sortie en fonction de la température, pour le schéma de la figure 1. L'invention met en oeuvre une paire de noyaux magnétiques, de préférence en forme de tore, sur lesquels est enroulé un fil électrique pour former une paire d'inductances. On choisit à dessein des caractéristiques inductance-température différentes pour les deux tores, de préférence en utilisant des corps différents pour chacun des tores.Les tores 10 et 12 sont réalisés de préférence à l'aide d'un matériau à cydle d'hystérésis linéaire, et non à l'aide d'un matériau à cycle d'hystérésis rectangulaire comme c'est le cas dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 824 502, cité précédemment. L'un des tores uti lisp dans l'invention peut autre réalisé avec un matériau vendu par la firme Ferroxcube Corporation, sous la dénomination "Ferroxcube 3E2A", et l'autre tore peut être en "Ferroxcube 3D3". li'inductance du bobinage enroulé sur l'un des tores est inférieure à l'inductance de l'autre bobinage au-dessous d1une température de détection prédéterminée, et est supérieure à l'inductance de l'autre bobinage au-dessus de cette température. Les deux bobinages ont la meme inductance à la température de détection prédéterminée. Les tores bobinés 10 et 12 représentés sur le schéma de la figure 1 peuvent astre logés dans un élément séparé 14 qui peut être déporté pour détecter la température en un emplacement éloigné. Les tores 10 et 12 sont bobinés avec les fils 11 et 13 qui sont connectés aux bornes 16 et 18, respectivement, d'un pont d'inductance à quatre bras 20. Les deux autres impédances du pont d'inductance sont formées par les enroulements secondaires 22 et 24 d'un transformateur 26. L'enroulement primaire 28 du transformateur 26 est relié à une source de tension alternative 30.Un détecteur de zéro classique 32, est branché entre les bornes 34 et 36 du pont 20, de façon à détecter l'égalité des inductances bobinées sur les deux tores 10 et 12, et à fournir un signal électrique de sortie indiquant la détection de la température désirée. le détecteur de zéro 32 peut être remplacé par n'importe quel détecteur classique susceptible autre branché à la sortie d'un pont alternatif. Les détecteurs de ce type sont bien connus de l'homme de l'art. Le graphique de la figure 2 représente les caractéristiques inductance-température des bobinages portés par les tores 10 et 12, et les courbes en trait plein 10' et 12' correspondent respectivement aux tores 10 et 12 de la figure 1. Ce graphique montre que les deux courbes se coupent au point d'intersection 38 qui représente la température T à détecter. On peut facilement faire varier l'inductance des bobinages enroulés sur les tores 10 et 12, en changeant le nombre de spires bobinées. Une modification déterminée des enroulements permet de détecter une nouvelle température T' du fait que les caractéristiques inductance-temperature 10' et 12' sont alors décalées en des emplacements différents et se croisent au point 39, ce qui est représenté par les courbes en pointillé.L'invention permet donc de disposer d'tm détecteur de température présentant une plage de détection relativement grande. lia température de référence qui doit acore détectée peut être définie par le réglage du curseur de commande 25 connecté aux enroulements secondaires 22 et 24 du transformateur 26, ou, alternativement, par l'utilisation d'enroulements de transformateur saturables et d'au moins un élément magnétique mobile de commande, tel que l'aimant 27, en couplage magnétique avec les enroulements. Il est préférable que l'inductance correspondant à la courbe 10' augmente lorsque la température augmente, et que l'inductance correspondant à la courbe 12' diminue ou reste relativement constante lorsque la température augmente, mais ces conditions ne sont pas impératives. Contrairement au brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 824 502 cité précédemment, il n'est pas nécessaire que la perméabilité de l'un des tores augmente alors que celle de l'autre diminue, et il suffit sft-'- plement que les caractéristiques inductance-température des deux tores présentent une variation différentielle, de façon à se couper à la température que l'on désire détecter. lia figure 3 représente le signal de sortie détecté par le détecteur de zéro 74. On voit que lorsque la température est inférieure à la température de détection T, le signal de sortie 40 présente une première phase et une amplitude décroissant au fur et à mesure qu'on s'approche du point d'équilibre 38. A ce point, le détecteur de zéro ne présente aucune déviation, ce qui indique que la température T est atteinte. Au fur et à mesure que la température s'élève au-delà de la température de détection T, il apparaît un signal de sortie 42 d'amplitude croissante et de phase opposée à celle du signal de sortic 4C. Il est préférable d'utiliser un détecteur de zéro comme détecteur de sortie, du fait de sa simplicité, mais on peut égale ment utiliser d'autres types de détecteurs, sensibles à l'amplitude ou à la phase. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. IU3VENDICATIONS 1. Détecteur de température caractérisé en ce qu'il comprend deux noyaux magnétiques bobinés présentant des caractéristiques inductance-température différentes, de façon que ces caractéristiques se croisent à la température que l'on désire détecter, deux impédances connectées aux noyaux magnétiques bobinés, de façon à former un circuit en pont, une source de tension branchée entre deux des bornes dudit circuit en pont, et un dispositif de détection branché entre les deux autres bornes de ce circuit en pont. 2. Détecteur de température selon la revendication t, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur ayant un enroulement primaire et deux enroulements secondaires, en ce que ladite source de tension est une source de tension alter nativé, et en ce que ledit enroulement primaire est relié à ladite source de tension, tandis que lesdits enroulements secondaires constituent les impédances connectées aux bobinages portés par lesdits noyaux magnétiques. 3. Détecteur de température selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de détection est un détecteur de zéro qui détecte l'égalité des impédances des bobinages portés par lesdits noyaux magnétiques. 4. Détecteur de température selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un organe réglable associé audit transformateur pour régler la température à laquelle est sensible ledit disq?ositif de détection.