Brevet FR2345708A1 — publié le 19771021

L'inventi4n concerne une installation de controle du niveau de remplissage de liquide, notamment une installation de transmission de valeurs limites de remplissage dans des réservoirs de liquide de véhicules automobiles, comportant un tube de guidage disposé dans le réservoir et un flotteur guidé dans ce tube. On connaît des installations de contrôle du niveau de remplissage de liquide dans lesquelles un flotteur disposé dans un tube de guidage actionne un interrupteur mécanique à déclic lorsqu'il est soulevé ou abaissé par suite de la montée ou de la descente du niveau du liquide, l'interrupteur provoquant l'allumage d'un organe indicateur, par exemple d'une lampe de contrôle, sur le tableau de bord d'un véhicule automobile. De telles installations de contrôle du niveau de remplissage de liquide ont pour inconvénient d'etre extrêmement sujettes aux dérangements par suite de leur construction mécanique. Elles provoquent des difficultés, notamment lorsque le liquide n'est pas au repos, c'est-a-dire par exemple lorsque le véhicule automobile parcourt une chaussée tres inégale, dans les virages, ainsi que lors d'une accélération ou d'une forte décélération du véhicule. L'invention a pour but de créer une installation de contrôle du niveau de remplissage de liquide qui, d'une part, soit de construction extrêmement simple et peu sujette aux dérangements et qui, d'autre part, fournisse un signal de signification claire, même pendant les conditions de fonctionnement du véhicule automobile mentionnées précédemment, c'est-à-dire lors d'une forte agitation du liquide à contrôler. A cet effet, l'invention concerne une installation du type ci-dessus, caractôrisôe en ce qu'une bobine d'un oscillateur est disposée dans le tube de guidage, un noyau en ferrite porté par le flotteur pénétrant plus ou moins dans cette bobine en fonction du niveau de remplissage, en ce que l'amplitude d'oscillation de l'oscillateur varie en fonction de la profondeur de pénétration du noyau en ferrite dans la bobine, et en ce qu'il est prévu un montage d'exploitation pour commander un dispositif de signalisation pour une amplitude d'oscillation déterminée. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'une installation de contrôle du niveau de remplissage de liquide; - La figure 2 représente la partie électrique de cette installation. En figure 1, on a représenté un tube de guidage 10 qui plonge dans le liquide à contrôler. Le réservoir du liquide 11 n'est pas représenté de façon particulière. Dans le tube de guidage 10 est disposé un flotteur 12 qui porte un noyau en ferrite 13. Suivant le niveau de remplissage du tube de guidage 10, ce noyau en ferrite 13 pénètre plus ou moins dans une bobine 14 qui n'est indiquée que schématiquement. Cette bobine 14 est agencée pour que le noyau en ferrite 13 soit guidé à l'intérieur de la bobine 14. A son extrémité inférieure, le tube de guidage 10 est fermé par un labyrinthe 15 en spirale servant à l'arrivée et à l'ôcouîement du liquide 11.Au moyen des conduites en spirale à 11intérieur du labyrinthe, il se produit déjà une tranquillisation de liquide 11 dans l'espace intérieur du tube de guidage 10, même si le liquide se trouvant à l'extérieur du tube de guidage 10 est fortement agité. Un oscillateur 16 est relié à la bobine 14, cet oscillateur étant raccordé à un montage d'exploitation 17. Le montage d'exploitation 17 commande un dispositif de signalisation 18 comportant une lampe de contrôle 19. La figure 1 montre un diagramme donnant, en ordonnées, le niveau du liquide à l'intérieur du tube de guidage 10, le temps t étant porté en abscisses. A partir de ce diagramme, on peut voir que la partie électrique 16, 17, 18 et 19 présente une grande hystérésis de commutation. A partir de ce diagramme, on voit donc que la lampe d'avertissement 19 n'est mise en circuit que pour un niveau de liquide très bas, cette lampe n'ôtant commandée à nouveau que pour un second niveau notablement supérieur à ce premier niveau. Le niveau de mise en circuit est désigné par 20 sur le diagramme, tandis que le niveau de commutation en retour est désigné par 21.Lorsque le niveau 20 est franchi inférieurement, l'attention du chauffeur du véhicule automobile est attirée sur l'abaissement du niveau du liquide, le dispositif avertisseur correspondant (la lampe de contrôle 19 dans le cas présent) n'étant éteint que lorsque le niveau de liquide indiqué en 21 est dépassé. La figure 2 est un schéma de la partie électrique 16, 17, 18 et 19 de l'installation suivant la figure 1. L'oscillateur 16, muni de la bobine 14, comporte deux condensateurs 22 et 23. Les trois éléments composants 14, 22 et 23 constituent le circuit oscillant de ltoscillateur auto-excitateur Colpitts à couplage d'émetteur comportant un transistor pnp 24 en tant qu'élément amplificateur. Un diviseur de tension de base comportant les résistances 25 et 26 est branché en amont du transistor 24. Le couplage de réaction et, par suite, le point de mise en oscillation de l'oscillateur 16, sont réglés par une résistance 27. Ce point de mise en oscillation peut être déterminé de façon relativement précise à l'aide de la résistance 27, car le diviseur de tension de base de faible valeur ohmique formé par les résistances 25 et 26 garantit une bonne stabilité vis-à-vis de la température du point de fonctionnement du transistor 24. La tension de l'oscillateur est découplée par l'intermédiaire d'un condensateur 28, les demi-ondes négatives commandant un transistor 29 dans l'état conducteur, en chargeant ainsi, par l'intermédiaire d'une résistance 31, un condensateur 30 branché en série avec la jonction émetteur-collecteur de ce transistor 29. Avec le condensateur 30 ou la résistance 31 sont branchées deux résistances 32, 33, la résistance 32 étant reliée a' la base d'un transistor 34 qui, conjointemeatEuntransistor 35, fait partie d'un déclencheur de Sch itt qui est lui-même un élément composant essentiel du age d'eYploitation 17. Ce transistor 35 commande un t sistor excitateur 36 qui est un élement composant essentiel du dispositif de signalisation 18. La lampe de contrôle 19 est commandée par l'intermédiaire de ce transistor excitateur 36. Le montage décrit précédemment fonctionne comme indiqué ci-apres Lorsque le niveau de liquide (de l'huile, par exemple) descend, le noyau en ferrite 13 sort de la bobine 14. Il en résulte que l'inductance de la bobine 14 diminue ainsi que l'efficacité du circuit oscillant de l'oscillateur. L'amplitude d'oscillation de I'oscillateur diminue donc et disparaît finalement complètement. Dès que la tension de sortie de l'oscillateur s'abaisse au-dessous de 0,7 volt, le transistor 29 est bloqué et le condensateur 30 se décharge par l'intermédiaire des résistances 32 et 33. La tension au condensateur 30 varie alors en dents de scie. La charge commence, lors de la mise en oscillation de l'oscil- lateur, par l'intermédiaire de la résistance 31. La décharge a lieu après disparition de l'oscillation de l'oscillateur, comme déjà indiqué, par l'intermédiaire des résistances 32 et 33. En raison de la plus grande valeur ohmique du montage en parallèle des résistances 32 et 33 par rapport à la résistance 31, -le temps de décharge du condensateur 30 est bien plus grand que son temps de charge. La tension au condensateur 30 commande, par l'intermédiaire de la résistance 32, le déclencheur de Schmitt constitué par les transistors 34 et 35. Lorsqu'-une tension élevée règne sur le condensateur 30, le transistor 34 est dans l'état conducteur, les transistors 35 et 36 sont bloqués et la lampe de contrôle 19 est éteinte. Si la tension s'abaisse sur le condensateur 30, l'oscillation de l'oscillateur S'arrêtants au-dessous de la valeur de seuil inférieure, conformément au seuil 20 indiqué sur la figure 1, le déclencheur de Schmitt est basculé dans son autre position de commutation par le couplage de réaction et par l'intermédiaire d'une résistance d'émetteur commune 37. Dans cette position de commutation, le transistor 34 est bloqué, les transistors 35 et 36 sont dans l'état conducteur, la lampe de contrôle 19 s'allume.Le montage est déterminé pour que les transistors 34, 35 et 36 procurent une amplification de puissance suffisamment grande. Avec le courant d'entrée très faible et égal à quelques micro-ampères, on peut, d'une part, obtenir un retard important avec le condensateur 30, et on dispose, d'autre part, constamment à la sortie d'un courant de commande suffisamment élevé pour le transistor excitateur 36. Pour garantir des états de commutation bien définis et éviter le scintillement de la lampe, même lorsque le liquide est agité, on choisit une hystérésis de commande élevée pour le déclencheur de Schmitt. Cette hystérésis est obtenue au moyen de la résistance à valeur ohmique relativement élevée du déclencheur de Schmitt qui relève le potentiel d'émetteur du transistor 35, lorsqu'il est conducteur, aux trois quarts environ de la tension de service du montage. La tension au condensateur 30 doit croître en conséquence après la remise en oscillation de l'oscillateur, pour commander à nouveau le transistor 34 dans l'état conducteur. Cette caractéristique essentielle du montage participe à l'obtention d'une indication claire au moyen de la lampe de contrôle 19, le scintillement de la lampe étant évité dans une large mesure lorsque le liquide est agité. On obtient encore un autre perfectionnement de l'installation en ce que, suivant une caractéristique essentielle de l'invention, le circuit oscillant de l'oscillateur est amorti de façon supplémentaire par le montage en série de la résistance 37 et d'une résistance 38. Sur la résistance 37 règne, par division de tension, à peu près la moitié de la valeur de la tension de sortie de l'oscillateur. Cette valeur de tension n1 est cependant pas suffisante pour commander le transistor 34 dans l'état non conducteur, car la tension au condensateur 30 est voisine de la tension de service. L'état de commutation du transistor 34 n'est donc pas influencé par ce couplage. Après l'arrêt de l'oscillation de l'oscillateur et le basculement ultérieur du déclencheur de Schmitt, c'est-à-dire après la commutation des transistors 35 et 36 dans l'étant conducteur le montage en série de deux résistances 39 et de la résistance interne'de la batterie est, pour la tension alternative, branché en parallèle à la résistance 37. Le circuit oscillant de l'oscil- lateur est désormais amorti par cette combinaison de résistances à faible valeur ohmique plus fortement qu'avant le basculement du déclencheur de Schmitt.Une mise en oscillation de l'oscillateur n'est maintenant possible que si cet amortissen;ent plus important du circuit oscillant de I'oscillateur est compensé par une augmentation de l'inductance de la bobine 14, c'est-à-dire par une pénétration plus profonde du noyau en ferrite 13 dans cette bobine 14. La différence de course entre le point d'arrêt et le point de remise en oscillation peut alors aller jusqu'à quelques millimètres. Avec l'installation, on peut aussi, en cas de mise en application dans un véhicule automobile, effectuer un contrôle de fonctionnement lors de la mise en circuit de l'allumage de ce véhicule automobile. Lors de la mise en circuit de l'allumage, c'est-à-dire lors de l'application de la tension de la batterie, le condensateur 30 n'est pas encore chargé et le transistor 34 est dans l'état de blocage. Les transistors 35 et 36 sont conducteurs et la lampe de contrôle 19 s'allume. Lorsque le niveau du liquide dépasse le seuil de commutation supérieur 21 de la figure 1, 1'oscillateur commence immédiatement à osciller et le condensateur 30 est chargé par l'intermédiaire de la résistance 31. Après quelques secondes, le déclencheur de Schmitt est commuté dans son autre position de commutation et la lampe de contrôle 19 s'éteint. Par cette opération, on contrôle la capacité de fonctionnement de l'ensemble de l'installation, la lampe de contrôle 19 et le transmetteur 12, 13, 14 étant inclus dans ce contrôle. En plus de ce contrôle de fonctionnement, il existe encore une sécurité intrinsèque de l'installation de contrôle du niveau de liquides, car tous les défauts entraînant l'arrêt de l'oscillation de l'oscillateur, par exemple par rupture ou courtcircuit des conducteurs du transmetteur, provoquent l'allumage de la lampe de contrôle 19. La présente installation est extraordinairement peu sensible aux perturbations car on a choisi pour les éléments transmetteurs un montage fonctionnant sans contacts. On a, en outre, un signal de sortie de signification claire, par exemple un allumage sans scintillement de la lampe de contrôle 19, car lorsque le niveau du liquide est agité, plusieurs retardements et amortissements entrent en action. On a ainsi, d'une part, l'amortissement mécanique dû au labyrinthe d'amortissement 15, d'autre part, la grande hystérésis de commutation du déclencheur de Schmitt et, finalement, aussi l'amortissement supplémentaire de l'oscillateur par les résistances 37, 38. Enfin, l'installation de transmission décrite est encore particulièrement avantageuse en ce qu'il ne peut pas y avoir de formation d'étincelles comme, par exemple, dans les installations de transmission à contacts de commutation. Il en résulte que l'installation de transmission décrite est notamment appropriée pour contrôler aussi le niveau de liquides combustibles. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Installation de contrôle du niveau de remplissage de liquide, notamment installation de transmission de valeurs limites de remplissage dans des réservoirs de liquide de véhicules automobiles, comportant un tube de guidage disposé dans le réservoir et un flotteur guidé dans ce tube, installation caractérisée en ce qu'une bobine (14) d'un oscillateur (16) est disposée dans le tube de guidage (10), un noyau en ferrite (13) porté par le flotteur (12) pénétrant plus ou moins dans cette bobine (14) en fonction du niveau de remplissage, en ce que l'amplitude d'oscillation de l'oscil- lateur (16) varie en fonction de la profondeur de pénétration du noyau en ferrite (13) dans la bobine (14), et en ce qu'il est prévu un montage d'exploitation (17) pour commander un dispositif de signalisation (18, 19) pour une amplitude d'oscillation déterminée. 20) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, pour tranquilliser le volume de liquide se trouvant à l'intérieur du tube de guidage (10), il est prévu un labyrinthe d'amortissement (15), en soi connu et constituant l'arrivée ou la sortie du liquide. 30) Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le montage d'exploitation (17) comporte un commutateur à valeur de seuil présentant une grande hystérésis de commutation, ce commutateur étant relié à la sortie de ltoscillateur (16) et commandant le dispositif de signalisation (18, 19) en fonction de sa position de commutation. 40) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le montage d'exploitation (17) est muni d'un réseau commutable pour produire un amortissement différent de l'oscillateur (16).