Brevet FR2413673A1 — publié le 19790727

La présente invention est relative à un dispositif pour détecter, sans contact, la présence d'un produit métal lique laminé en mouvement, magnétique ou faiblement magnétique, pouvant être à haute température et se trouver dans un environnement agressif. Le problème de la détection de la présence d'un produit est généralement résolu assez aisément par des dispo sitif s mettant en oeuvre soit - des cellules photoélectriques, dans le cas de produits suf fisamment chauds (de température supérieure à 8000C par exem ple) et en l'absence, d'eau, de vapeur et d'autres éléments opaques, - des dispositifs électromagnétiques, dans le cas de produits suffisamment froids (de température inférieure à 6500C par exemple) et en l'absence de pièces magnétiques dans le voisi nage immédiat de ltélément capteur. Le dispositif de détection, objet de l'invention, non seulement ne présente pas les inconvénients cités ci-dessus, mais présente l'avantage de pouvoir fonctionner, sans restriction, dans les conditions suivantes - température du produit à détecter : quelconque, (par exem ple de 20 à 1200 C), - en présence d'eau, de vapeur et/ou projection de paille ou de calamine, - dans un environnement de pièces magnétiques (sur lesquelles il peut d'ailleurs être monté). Le dispositif de détection, objet de la présente invention, lequel est destiné à détecter la présence d'un laminé métallique en mouvement, est essentiellement caractérisé en ce qu'il contient - un élément capteur qui comprend un ensemble de constituants électriques, ces derniers étant associés de manière à former un circuit électrique oscillant (par exemple type L C), - un appareillage qui permet de mesurer la fréquence et/ou la variation de fréquence dudit circuit oscillant, ainsi que le traitement ultérieur de cette mesure. Suivant une modalité de réalisation préférentielle du dispositif de détection, l'élément capteur comprend un ensemble de spires de fil conducteur, disposées de manière à former un enroulement, lesdites spires ayant un diamètre tel que le produit métallique laminé peut défiler à l'intérieur de l'enroulement. Suivant une autre modalité de réalisation préf- rentielle du dispositif de détection, l'élément capteur comprend un circuit magnétique ayant la forme d'un U ou proche de celle d'un tore pourvu dgun entrefer, et comportant un fil conducteur enroulé autour de sa surface, l'ensemble étant disposé de telle sorte que le produit métallique laminé peut défiler dans l'entrefer défini par la forme du circuit magnétique. Par sa présence, il modifie la valeur de l'inductance équivalente de l'ensemble formé par le circuit magnétique et son enroulement. Suivant l'invention, la partie électronique du dispositif de détection comprend un ou plusieurs des éléments suivants a) des moyens pour produire un signal électrique de nature déter minée et de fréquence égale à la fréquence de résonance du circuit oscillant, b) des moyens de filtrage desdits signaux électriques repris sous a), c) des moyens pour transformer le signal électrique de nature et de fréquence déterminées repris sous a) en un signal élec trique de nature différente et dont la valeur est fonction de la fréquence du signal électrique initial, d) des moyens pour obtenir un signal électrique de référence, de fréquence fO, correspondant à l'état des circuits immé diatement avant la présence du produit métallique dans le dispositif de détection.Cette manière de procéder permet d'éliminer l'effet des dérives dues à l'environnement, notam ment l'effet de température, de la présence d'eau et de vapeur, des projections, e) des moyens pour comparer deux valeurs du signal électrique produit sous a ou sous d et délivrer un nouveau signal, fonc tion de la comparaison, f) de préférence également des moyens de contrôle du fonctionne ment correct du dispositif de détection. Dans le contexte de l'application du dispositif de I'invention, celui-ci comporte généralement un ou plusieurs des accessoires cités ci-après - une chambre à eau qui protège le dispositif de détection con 'tre d'éventuelles surchauffes, - un élément de surveillance dun débit d'eau suffisant pour protéger le dispositif de détection contre les surchauffes, - un système de guidage du produit laminé métallique lors de son passage dans le dispositif de détection. La figure 1 montre, à titre non limitatif, un exemple de réalisation du dispositif de détection, objet de lln- vention. On y distingue un tube de guidage (1) d'un laminé métallique sortant du laminoir à chaud et traversant ledit tube, ainsi que d'autres analogues, disposés à sa suite. Un enroulement (2) de fil conducteur, moulé dans une matière non magnétique, une chambre à eau (3) alimentée en eau par un tuyau souple (4) qui passe par un élément de surveillance (5) du débit d'eau (6), la chambre à eau principale (8) est alimentée par la conduite (7). Les pièces hachurées peuvent être un matériau magnétique ou non, sans que cela influence le fonctionnement du dispositif de détection. Dans une réalisation préférentielle du dispositif de détection, le circuit oscillant présente une fréquence de résonance comprise entre 5 Khertz et 40 Khertz. Egalement suivant une modalité de réalisation, la partie électronique du dispositif de détection, objet de l'in- vention, comprend - un oscillateur qui délivre un signal carré de fréquence égale à la fréquence de résonance du circuit oscillant, - un filtre passe-bande dont la largeur de bande est de 10 Khertz et qui est centrée sur la fréquence de résonance du circuit oscillant, - un convertisseur de "fréquence en tension" qui délivre à la sortie une tension dont la grandeur est fonction de la fréquence f, du signal d'entrée, - un ensemble de référence qui permet de disposer d'un signal de référence de fréquence fO, correspondant à l'absence dXélé- ment à détecter, - un comparateur qui, à partir des deux signaux électriques reçus (de fréquence f et fO), délivre un signal électrique "tout ou rien" qui est fonction de écart entre les signaux d'entrée de fréquence f et fO, donc de la variation de fréquen ce mesurée, - éventuellement un suppresseur de parasites. Suivant une autre modalité de réalisation du dispo sitif de détection, ensemble de référence comprend une boucle de mesure qui permet de corriger l'influence de la variation de température et des dérives de la grandeur de référence de fréquence f0. La figure 2 représente schématiquement un exemple de dispositif de détection, sous forme de bloc-diagramme. Celui-ci comprend un élément capteur (1) qui envoie un signal vers un oscillateur (2) qui, à son tour, délivre un signal carré de même fréquence que le signal d'entrée, puis celui-ci, après passage dans un filtre pase-bande (3), passe dant un convertisseur (4) fréquence-tension, puis les signaux provenant de l'ensemble de référence (5) et de l'élément capteur (1) sont analysés dans un comparateur (7) qui délivre un signal électrique "tout ou rien$' qui, après passage dans un suppresseur de parasites (8) est envoyé vers un étage de sortie à optico-coupleur. Le fonctionnement de l'oscillateur (2) est contrôlé par un système (6) de surveillance qui est muni d'une alarme (10). REVENDICATIONS 1 / Dispositif pour détecter, sans contact, la présence d'un produit métallique laminé en mouvement, magnétique ou faible- ment magnétique, c a r a c t é r i s é en ce qu'il contient - un élément capteur qui comprend un ensemble de constituants électriques associés de manière à former un circuit électri que oscillant (par exemple du type L C), - un appareillage qui permet de mesurer la fréquence et/ou la variation de fréquence dudit circuit oscillant, ainsi que le traitement ultérieur de cette mesure. 20/ Dispositif de détection suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que lgélément capteur comprend un ensemble de spires de fil conducteur, disposées de manière à former un enroulement, lesdites spires ayant un diamètre tel que le produit métallique peut passer à l'intérieur de l'enroulement. 30/ Dispositif de détection suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'élément capteur comprend un circuit magnétique ayant la forme d'un U ou proche de celle d'un tore pourvu d'un entrefer, et comportant un fil conducteur enroulé autour de sa surface, l'ensemble étant disposé de telle sorte que le produit métallique laminé peut défiler dans l'entre- fer défini par la forme du circuit magnétique. 40/ Dispositif de détection suivant les revendications 2 ou 3, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que la partie électronique comprend a) des moyens pour produire un signal électrique de nature déter minée et de fréquence égale à la fréquence de résonance du circuit oscillant, b) des moyens de filtrage des signaux électriques repris sous a), c) des moyens pour transformer le signal électrique de nature et de fréquence déterminées, repris sous a), en un signal électrique de nature difrérente et dont la valeur est fonc tion de la fréquence du signal électrique initial, d) des moyens pour obtenir un signal électrique de référence de préférence fo, correspondant à l'état des circuits immé diatement avant la présence du produit métallique dans le dispositif de détection, e) des moyens pour comparer deux valeurs du signal électrique produit sous a ou sous d et délivrer un nouveau signal, fonc tion de la comparaison, f) de préférence également, des moyens de contrôle du fonctionne ment correct du dispositif de détection. 50/ Dispositif de détection suivant la revendication 4, c a r a c t é r i s é en ce que le circuit oscillant présente une fréquence de résonance comprise entre 5 Khertz et 40 Khertz. 60/ Dispositif de détection suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que sa partie électronique comprend - un oscillateur permettant de délivrer un signal carré de fréquence égale à la fréquence de résonance du circuit oscil liant, - un filtre passe-bande dont la largeur de bande est de 10 Khertz et qui est centrée sur la fréquence de résonnance du circuit oscillant, - un convertisseur de "fréquence en tension permettant de déli vrer à sa sortie une tension dont la grandeur est fonction de la fonction de la fréquence f du signal d'entrée, - un ensemble de référence qui permet de disposer d'un signal de référence de fréquence fO, correspondant, dans le circuit détecteur, à l'absence de laminé à détecter, - un comparateur qui, à partir des deux signaux électriques reçus de fréquence f et fO, délivre un signal électrique tout ou rien", fonction de l'écart entre les signaux des fréquences r et f o 7 / Dispositif de détection suivant la revendication 6, c a r a c t é r i s é en ce que la partie électronique comprend un ensemble de sécurité qui contrôle le fonctionnement de l'oscillateur. 80/ Dispositif de détection suivant la revendication 6, c a r a c t é r i s é en ce que l'ensemble de référence comprend une boucle de mesure qui permet de corriger ltlnfluence de la variation de température et les dérives de la grandeur de référence de fréquence fO. 90/ Dispositif de détection suivant la revendication 7, c a r a c t é r i s é en ce que la partie électronique comprend un suppresseur de parasites. 100/ Dispositif suivant l'une ou ltautre des revendi cations 1 à 9 > c a r a c t é r i s é en ce qu'il comporte en sus un ou plusieurs des accessoires ci-après - une chambre à eau qui protège le dispositif de détection contre d'éventuelles surchauffes, - un élément de surveillance d'un débit d'eau suffisant pour protéger le dispositif de détection contre les surchauffes, - un système de guidage du produit métallique lors de son pas sage dans le dispositif de détection.