Brevet FR2328209A1 — publié le 19770513

L'invention concerne un appareil de contrtle destine notamment détecter le passage de pièces séparées, par exemple des graines ou autres. Bien que certaines caractéristiques de l'appareil selon l'invention puissent convenir à de nombreuses applications différentes, l'appareil et le circuit seront décrits dans l'application au contrtle de 1' écoulement de graines. Pour l'ensemencement mécanisé de différentes graines, un cultivateur utilise un semoir remorqué par un tracteur. Une telle machine comprend généralement plusieurs dispositifs séparés de mise en terre, alimentés en graines par des trémies distinctes, de manière que les graines soient mises en terre simultanément en plusieurs rangées. les machines-antérieures de ce type ne permettent que difficilement, voire interdisent au cultivateur de déterminer le débit d'ensemencement en-cours d'opération et il arrive parfois qutun ou plusieurs dispositifs de mise en terre n1 assument pas leur fonction en raison d'une panne ou d'un défaut momentané de fonctionnement de ltéquipement. Cette absence de mise en terre de graines ou ce défaut. momentané de fonctionnement se produit généralement sans que le cultivateur s'en aper çoive. L'un des défauts momentanés affectant fréquemment le fonctionnement des semoirs est llaccumulation de crasse et de poussière autcur des éléments de détection, en raison de l'atmosphère dans laquelle évoluent ces semoirs. Ce défaut se maro- festesouventlorsque l'humidité relative est faible et que l'élec- trio 2 té statique fait apparattre une charge à la surface interne de l'appareil de contrôle et provoque ainsi l'aecumulation de quantités importantes de poussières. L'invention concerne un appareil et un circuit perfectionnés de contrôle de graines, pouvant fonctionner dans des conditions mauvaises et très variée. L'appareil et le circuit selon l'invention sont peu eofteux et de fabrication simple tout en présentant une grande rareté et une grande efficacité de -fonctionnement. Ils sont conçus pour la mise en oeuvre de semiconducteurs relativement fragiles dans un environnement relativement difficile. Le détecteur de graines à semi-conducteurs selon l'invention comprend une diode électro-luminescente montée dans une première moitié d'un bottier fendu. Deux phototransistors sont montés dans l'autre moitié de ce bottier. Des composants électroniques, associés à la diode électro-luminescente, sont disposés dans un compartiment unique de la moitié de bottier correspondante, alors que les composants électroniques associés aux phototransistors sont placés dans un autre compartiment présenté par l'autre moitié. Des conducteurs, qui passent dans des conduits isolés réalisés entre les moitiés du bottier après qu'elles ont été assemblées pour former un seul élément, relient les composants électroniques. Un composé d'enrobage peut ensuite Qtre introduit sur ces derniers, dans les compartiments qui les logent.Une certaine quantité de résine époxy de couleur claire et avantageusement de qualité photo-optique est appliquée sur les composants pour assurer le maintien en état de fonctionnement, pendant une durée prolongée, de la diode électro-luminescente et des phototransistors. Cette résine présente une affinité relativement faible pour l'électricité statique et, par conséquent, il en résulte une accumulation de poussières faible ou nulle lorsque l'humidité est relativement faible. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une élévation schématique d'un semoir et d'un tracteur sur lesquels l'appareil selon l'invention est monté la figure 2 est un schéma du circuit du détecteur à semi-conducteurs selon l'invention la figure 3 est une vue en perspective du détecteur selon 11 invention la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3 la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 4 la figure 6 est une vue partielle en bout d'une variante du détecteur selon l'invention monté sur un tube de distribution de graines la figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6 ; et la figure 8 est une vue en bout, par le coté opposé à celui de la figure 6, du tube de distribution. La figure 1 représente un semoir 10 sur lequel le détecteur de graines selon l'invention est monté. Un tracteur 11 est relié à ce semoir par une barre 12 de traction de manière à le déplacer sur une zone cultivée. Le semoir 10 comprend une trémie 13 qui contient une certaine quantité de graines à mettre en terre. Un distributeur ou mécanisme 14 d'alimentation fait pénétrer ou passer les graines dans le détecteur 16 selon l'in- vent ion dont les impulsions de sortie sont transmises par un cible 17 à un élément 18 de contre visuel, monté sur le tracteur. Le cultivateur peut ainsi savoir aisément si les dispositifs de mise en terre fonctionnent ou non. La figure 2 est un schéma dru circuit 20 du détecteur selon l'invention. Ce circuit comprend deux parties 21 et 22 reliées électriquement mais séparées physiquement llune de l'autre. La partie 21 comprend une diode électro-luminescente 23 montée en série avec une résistance 24 de limitation de courant. Cette résistance 24 peut etre de valeur relativement faible, mais de puissance élevée, par exemple une résistance de 100 ohms et 1 watt, c'est-à-dire largement dimensionnée. Les autres résistances de la partie 22 du circuit sont avantageusement d2une puissance dtun quart de watt, ctest-à-dire d'une puissance relativement faible. L'échauffement de la résistance 24, bien que relativement faible, peut être suffisant pour affecter la partie restante du circuit. Aussi, le volume de la partie 22 peut entre limité.Par conséquent,on sépare la résistance 24 de la diode électro-luminescente associée en les plaçant chacun dans un compartiment individuel délimité àl'intéeur du- bottier du détecteur. La commande de la quantité de courant passant dans la diode électro-luminescente, qui elle-meme commande l'intensité lumineuse,s'effectue à l'aide d'un circuit 26 relié à cette diode et destiné à recevoir des impulsions de deux phototransistors 27 et 28 montés en parallèle. Les impulsions de ces phototransistors 27 et 28 sont également transmises à un circuit 29 de sortie qui fait apparattre une impulsion de comptage à une borne 29a. Par conséquent, les impulsions de l'un ou des deux phototransistors 27 et 28 montés en parallèle produisent, d'une part, un signal continu et variable de commande traversant le circuit 26 de commande du courant de la diode électro-luminescente, et, d'autre part, une impulsion transmise au circuit 29 et à la borne associée 29a de sortie. Plus particulièrement, le circuit 26 de commande de courant comprend deux transistors interconnectés 30 et 31, et un condensateur 32 relié à la base du transistor 31 et destiné à recevoir les impulsions. L'impulsion provenant du phototransistor est amplifiée par un transistor 33 monté en série avec une résistance 34 de charge. Deux résistances 36 et 37 connectées à la sortie des phototransistors polarisent le transistor 33. Dans des conditions normales de fonctionnement, c'est-à-dire à l'état initial d'équilibre du circuit, la tension présente aux bornes de la résistance 37 est d'environ 0,8 volt. L'imulsion transmise à la résistance 37 est amplifiée et filtrée par ie condensateur 32 de manière à commander en continu l'intensité du courant passant dans la diode électro-luminescente 23. L'impulsion appliquée au circuit 29 de sortie est transmise à un transistor 40 par un condensateur 41 de. couplage. La base du transistor 40 est polarisée par une résistance 42, alors que son collecteur est connecté à une résistance 43. L'impulsion de sortie du transistor 40 est transmise à un second transistor 44 à la base duquel un condensateur 46 est connecté. La puissance est transmise à la totalité du circuit par l'intermédiaire d'une diode 48 de protection contre toute inversion accidentelle de polarité, et par un condensateur 47 de filtrage, de valeur relativement élevée, destiné à réduire sensiblement ou à éliminer les effets des tensions transitoires. En cours de fonctionnement, des graines circulant à vitesse relativement élevée, par exemple de l'ordre de 45 km/h, passent dans le détecteur 16, de manière que les phototransistors 27 et 28 produisent une impulsion lors de leur passage. La diode électro-luminescente 23 est du type à rayonnement infrarouge. Il est cependant évident que autres types de diodes électro-luminescentes conviennent.Le circuit 26, qui commande le courant passant dans cette diode, polarise initialement cette dernière pour la placer dans un état conducteur prédéterminé, ctest-à-dire que la valeur des résistances 24, 34, 36 et 37, ainsi que les transistors 30, 31 et 33 et le condensateur 32 associé) sont choisis de manière que le signal de sortie des phototransistors 27 et 28 maintienne une tension d'environ 0,8 volt aux bornes de la résistance 37. Dans le cas où cette tension dépasse sensiblement 0,8 volt, le transistor 33 tend à se saturer et à abaisser ainsi la tension appliquée à la résistance 24 de limitation de courant qui elle-meme provoque une diminution de l'intensité de la lumière produite par la diode 23.Il en résulte une diminution de la tension des signaux de sortie des phototransistors et, par conséquent, le retour de la tension de la résistance 37 à une valeur d'environ 0,8 volt. Si la tension présente aux bornes de la résistance 37 est très inférieure à 0,8 volt, la réaction inverse à la précédente se produit et le cou- rant de la résistance 24 tend à augmenter llintensité de la lumière produite par la diode électro-luminescente 23. Lorsqu'une graine passe entre la diode électroluminescente et les phototransistors associés, le courant total de sortie de ces derniers diminue en raison de la baisse d'intensité de lumière. Cette diminution de courant provoque une diminution de la tension appliquée aux bornes de la résistance 37 et, par conséquent, l2application d'une impulsion, à travers le condensateur 41, à la base du transistor 40 qui se bloque momentanément. Il en résulte le passage à ltétat conducteur du transistor 44 qui fait apparafttre ainsi une impulsion à la borne 29a. Le condensateur 32 empoche au circuit 26 de commande de réagir à une variation d'intensité de lumière de faible durée, par exemple lors d passage de graines, tout en permettant une @@mpession continue des ariations prograssives d'intensité lumineuse telles que celles lues à la crasse ou à d'autres ma titre s'accumulant sur ~.e.- phototransistor3 ou sur la surface de I-, diode e'lectro-SMinescente. Le condensateur 32 du circuit 26 de commande de courant interdit également à toute oscillation à haute fréquence d'affecter le circuit. la résistance 36 de limitation de courant commande la quantité de courant transmise à la base du transistor 33 et elle détermine également le niveau pour lequel le transistor 33 est conducteur et décharge le condensateur 32, réalisant ainsi une régulation automatique. Dans la forme avantageuse de réalisation représentée, la capacité du condensateur 32 peut Btre de tordre de 47 mFd sous une tension de 15 volts, plus ou moins 20 %. Par ailleurs, la capacité du condensateur 41 de couplage est avantageusement de 2,2 mFd et sa tension nominale est de 20 volts, avec une tolérance de plus ou moins 20 %. La capacité du condensateur 46 est de l'ordre de 0,01 mFd, c'est-à-dire de plusieurs fois inférieure à celle du condensateur 41, ce qui permet au transistor 44 de ne conduire que pendant une courte durée pour produire une impulsion de sortie de forme souhaitée. La figure 3 est une vue en perspective du bottier du détecteur 16 de graines à semi-conducteurs selon l'invention. Le détecteur 16 comprend des première et seconde moitiés 50 et 51 de bottier, reliées l'une à 11 autre suivant une ligne 52 de séparation. Ces deux moitiés 50 et 51 peuvent être jointes de toute manière convenable, par exemple par soudage de la matière plastique, à l'aide de résines adhésives du type époxy, etc. Le bottier du détecteur selon l'invention présente un orifice 53 destiné à être relié à un tuyau ou tout autre conduit et par lequel les graines arrivent sous pression. L'extrémité inférieure du bottier présente un orifice 54 de sortie délimité par un tube relativement long, placé à proximité du sol et destiné à diriger avec précision les graines dans le sillon formé. La moitié 50 du bottier présente un premier compartiment 56 destiné à contenir certains composants, alors que la moi tié 51 présente un second compartiment 57 destiné à contenir d'autres composants. Dans la forme de réalisation représentée, la partie 2 du circuit, qui comprend la diode électro-luminescente 23 et la résistance 24, est logée dans le compartiment 56, alors que la partie 22 du circuit, qui comprend les composants électroniques et qui peut ventre montée sur une plaquette, est introduite dans le second compartiment 57. L'interconnexion entre la résistance 24 et la diode 23 est assurée par des conducteurs 58 et 59 (figure 2) qui passent par les conduits délimités entre les moitiés du bottier.Par conséquent, la résistance 24 qui, de puissance relativement élevée, risque de dégager une certaine chaleur, est isolée physiquement du reste du circuit. Comme représenté sur les figures 4 et 5, la surface interne du détecteur 16 présente plusieurs nervures longitudinales 60 et 61 solidaires des moitiés 50 et 51 de bottier. Ces ner- vures dépassent extérieurement des surfaces estrtmes de la diode électro-luminescente associée 23a et des phototransistors 27a et 28a. Par conséquent, les graines, en traversant le -bottier, ne risquent pas de frapper les composants électroniques montés à l'intérieur de ce bottier. Il est apparu que de grandes quantités de poussières et d'autres particules tendent à 8"accumuler dans le détecteur lorsque llhumidité relative est faible. Une quantité de résine époxy transparente 62 est appliquée sur les nervures 60 et sur la diode électro-luminescente 32, alors qu'unie certaine quantité 63 de la même matière est appliquée sur les nervures 61 et sur les phototransistors 27a et 28a pour réduire sensiblement 11 effet de ces accumulations. Cette résine époxy présente des surfaces qui occupent des positions telles que les graines éliminent toute poussière ou crasse lors de leur passage et interdisent ainsi l'accumulation de cette poussière , de cette crasse et autres entre la diode électro-luminescente et les phototransistors. La partie 21 a du circuit est montée sur une plaquette 70 elle-m & e fixée dans le compartiment 56 par un tenon 71 qui peut assumer la fonction d'un rivet. L'espacement entre la plaquette 70 et la diode électro-luminescente 23a détermine la lon gueur des conducteurs 74 sortant de cette diode. Ces conducteurs traversent la plaquette 70, sont repliés en 73 et soudés en 72. Ils réalisent ainsi une connexion soudée solide avec la plaquette du circuit sans nécessiter la mise en place de fils supplémentaires. Comme représenté sur la figure 5, les conducteurs 58 et 59 passent dans les canaux compris entre les moitiés moulées du bottier et ils ne sortent du bottier en aucun point de leur longueur. Le conducteur 58 est soudé à ses extrémités en 76 et 78, alors que le conducteur 59 est soudé à ses extrémités en 77 et 79. Le circuit 22a est imprimé sur une plaquette 84 fixée par deux tenons 86 et 87 qui peuvent assumer la fonction de rivets. Les phototransistors 27a et 28a sont disposés de manière que leurs conducteurs 80 et 83, respectivement, soient orientés qu'ils vers la plaquette 84, qu'ils traversent cette dernière et/soient repliés comme représenté sur la figure 5. Ces conducteurs sont soudés au circuit, comme représenté en 80 et 82. Par conséquent, la totalité du circuit, comprenant les deux parties 21 et 22, est totalement chablée et connectée à lSintérieur des deux moitiés du bottier.Seul un- conducteur 100 sort du circuit et du boftier pour etre relié à la borne 29a de sortie (figure 2) et transmettre les impulsions à un dispositif de décodage et d'affichage monté sur le tracteur. Les figures 6, 7 et 8 représentent une variante du bottier du détecteur de graines à semi-conducteurs selon l'invention. Le bottier 101 représenté sur ces figures comprend deux moitiés 102 et 103 moulées dans une matière plastique opaque et reliées suivant une ligne 104 de toute manière convenable, par exemple par soudage de la matière plastique, à l'aide de résines adhésives du type époxy, etc. Le bottier 101 de distribution des graines présente un orifice 106 d'arrivée, destiné à etre relié à un tuyau ou à tout autre conduit convenable par lequel les graines arrivent sous pression. Ces graines traversent ainsi le bottier dans lequel elles sont décelées par le détecteur monté à l'intérieur dudit bottier.L'extrémité inférieure de ce boîtier 101 présente un orifice 107 de sortie, formé par un tube 108 relativement long, représenté avec arrachement partiel pour plus de clarté. La moitié 102 du bottier 101 présente un compartiment 110 qui loge, comme mentionné précédemment, la partie 21 du circuit, comprenant la diode électro-luminescente 23 et la résistance 24. Ces éléments sont fixés à laide d'un tenon 111. La diode électro-luminescente est alignée sur une fenêtre 112 de manière à produire un faisceau lumineux qui traverse le boîtier 101. La moitié 103 du bottier présente un compartiment 116 qui loge la partie restante des composants du circuit, c'està-dire les deux phototransistors 27 et 28 qui sont alignés sur deux fenêtres 117 et 118 pour recevoir le faisceau lumineux de la diode 23 elle-mEme alignée sur la fenêtre 112. La partie 22 du circuit, fixée à une plaquette 22a, est maintenue en position dans le compartiment 116 par deux tenons 120 et 121 en matière plastique, passés dans des trous de la plaquette 22a avant d're déformés par pression et/ou à chaud. Il est possible de faciliter la réalisation et 11 as- semblage de cette forme de réalisation du détecteur selon l'invention en produisant les fenêtres 112, 117 et 118 sous la forme d'un élément rapporté 113, moulé en matière plastique transparente. Des tronçons de parois opposées de cet élément 113 sont placés de manière à & re balayés par les graines passant dans le bottier, afin d'éliminer toute crasse et poussière des fenêtres. Cet élément 113 présente une extrémité supérieure 126 approximativement cylindrique, et il comporte deux parois planes 127, diamétralement opposées et divergeant vers le bas jusqu'à une zone 124 de concentration, de forme approximativement rectangulaire et comprenant des parois extrêmes 130 et 131 dans lesquelles les fenêtres 112, 117 et 118 sont réalisées.L'élément 113 comporte un rebord annulaire- 133 qui entoure la fenêtre 112 et qui est destiné à loger la diode électro-luminescente 23a. De même, deux rebords annulaires 134 et 136 entourent les fen tres 117 et 118, respectivement, de manière à loger les phototransistors 27a et 28a. L'élément rapporté 113 peut comporter des bossages 140 destinés à se loger dans des ouvertures correspondantes 141 des moitiés 102 et 103 du bottier pour faciliter lXalignement et l'assemblage de cet élément 113 par rapport auxdites moitiés 102 et 103. L'élément rapporté 113 est ainsi convenablement aligné lorsque les moitiés 102 et 103 sont assemblées. Lorsqu'elles passent dans le bottier 101, les graines balayent en continu les parois extrêmes 130 et 131 de l'élé- ment rapporté 113, de manière à éliminer toute poussière et toute crasse des fenêtres et à assurer ainsi la transmission aux phototransistors 27a et 28a de la lumière produite par la diode 23a. Dans la forme de réalisation représentée, l'élément rapporté 113 est dimensionné de manière à se loger dans des évidements 143 et 144 présentés par les moitiés 102 et 103 du bottier, respectivement. Ces évidements 143 et 144 verrouillent l'élément rapporté 113 sur son pourtour lorsque les moitiés du bottier sont assemblées. De plus, dans la forme de réalisation représentée sur les figures 6, 7 et 8, l'orifice 106 d'entrée comporte un rebord 150 facilitant sa fixation à un tuyau de caoutchouc ou tout autre conduit. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées au détecteur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. EVENDICAXIONS 1. Détecteur de graines, caractérisé en ce qu'il comprend des premier et second éléments complémentaires de bot- tier fixés l'un à l'autre et délimitant un canal destiné au passage de graines à détecter, un organe en matière plastique transparente, logé dans les éléments de bottier, constituant des tron çons de parois destinés au canal et comprenant des première et seconde fenêtres destinées à etre balayées par les graines lors de leur passage dans ledit canal, une source de lumière étant montée à l'intérieur du bottier, en alignement sur l'une desdites fenêtres, des organes sensibles à la lumière étant également montés dans le bottier, en alignement sur I1 autre desdites fenêtres, de manière que les graines passant dans le canal interceptent la lumière provenant de la source pour que les organes sensibles à la lumière produisent un signal. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe en matière plastique transparente est un élément moulé, rapporté et fixé entre les éléments du bottier. 3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe en matière plastique transparente comprend une certaine quantité de matière plastique appliquée sur les parois internes des éléments du bottier. 4. Détecteur selon ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe en matière plastique transparente comporte des parois qui divergent et qui délimitent ledit canal de manière à diriger avec précision les graines passant dans ce canal pour qu'elles interceptent la lumière provenant de la source. 5. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments du bottier délimitent un premier compartiment destiné à loger les composants électroniques connectés à la source de lumière, et un second compartiment-destiné à loger les composants électroniques connectés aux organes sensibles à la lumière,un conduit, compris entre les premier et second compartiments, étant destiné au passage d'organes reliant les composants électroniques logés dans les deux compartiments. 6. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments du bottier présentent, saleur surface interne, des nervures longitudinales, l'organe en matière plastique transparente comprenant une certaine quantité de matière plastique qui recouvre lesdites nervures. 7. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de lumière est une diode électro-luminescente et en ce que les organes sensibles à la lumière comprennent des phototransistors. 8. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et seconde fenê- tres sont situées sur des c8tés à peu près diamétralement opposés du canal.