Brevet FR2405471A1 — publié le 19790504

La présente invention concerne une pompe à débit progressif variable apte à fournir des liquides de différentes viscosités, à débit réglable étalonné et notamment une pompe péristaltique fonctionnant grâce à un principe de déplacement d'une contraction le long d'un tube, ledit déplacement étant provoqué par la rotation d'un moteur électrique dont la vitesse varie en fonction de la fréquence des impulsions qui lui sont appliquées. Il est connu de mesurer et afficher électroniquement le débit d'une pompe puisque l'on sait mesurer la fréquence des impulsions de commande d'un moteur et que la mesure de fréquence est proportionnelle à la mesure du débit. On sait aussi régler la vitesse de la pompe en agissant sur un potentiomètre commandant la tension appliquée à un convertisseur tensionfréquence, laquelle fréquence agit sur la vitesse de rotation du moteur, cette fréquence pouvant être affichée et visualisée. Cependant des pompes classiques ne peuvent être utilisées ni pour des liquides différents, ni pour des applications différentes. En effet, elles ne sont prévues que pour un seul liquide et les tubes d'amenée et de déversement doivent avoir toujours le même diamètre, la même longueur et la même élasticité afin que l'étalonnage de débit soit correct. Ceci découle du fait que plus le liquide est visqueux et plus le débit diminue pour une même vitesse de pompe. La pompe selon la présente invention remédie à cet inconvénient. Celleci permet en effet d'étalonner l'instrument en débit réel d'une façon automatique en agissant sur un poussoir au moment de l'amorçage du tube ce qui autorise l'utilisation de la pompe pour des liquides de toutes viscosités et des tubes de tout diamètre. Le dispositif selon la présente invention a pour objet une pompe à débit progressif variable entraînée par un moteur électrique dont la vitesse varie en fonction d'une tension appliquée cette vitesse étant convertie en fréquence comptée dans un compteur pendant une période établie par une horloge électronique puis affichée, caractérisée en ce que ladite pompe débite dans uu tube calibré dont le volume constant est délimité par deux capteurs optoélectroniques et dont le temps de remplissage est variable selon les caractéristiques du liquide entraîné par la pompe et qu'il comporte des moyens de modification de la fréquence de ladite horloge pendant la commande d'un poussoir d'étalonnage. L'invention sera mieux comprise à l'étude de l'exemple donné ci-après en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente une vue schématique de la partie avant mécanique de la pompe et la figure 2 représente un schéma synoptique de la partie électronique de la pompe. Comme on le voit sur la figure 1 la pompe péristaltique fonctionne grâce à un rotor 10 de la pompe sur le plateau duquel sont disposés des galets 11 ayant pour rôle de comprimer selon un principe connu un tube 12 souple, en matière plastique ou analogue, ce qui a pour effet de faire avancer un liquide 13 en provenance d'un réservoir non représenté. Le tube 12 est maintenu fixe par une plaque 14 qui sert d'arrêt. Selon l'invention, le tube 12 débouche dans un tube calibré 15 rigide disposé entre un premier et un second capteurs optoélectroniques 16 et 17 se déclenchant lorsque le niveau du liquide atteint l'entrée et la sortie du tube calibré 15. La sortie du tube calibré 15 est branchée sur un tube plastique rejoignant l'utilisation. Comme nous le verrons plus loin, il existe une visualisation du débit sur l'appareil et il est provoqué, un arrêt de cette visualisation au moment ou le liquide atteint le premier capteur et un affichage du débit au moment ou le liquide passe devant le deuxième capteur. Le débit affiché est alors le débit réel, étalonné selon les caractéristiques du liquide et les tubes de branchement. Sur la figure 2 on voit l'ensemble de l'électronique de la pompe, cet ensemble comportant en 20, un variateur de vitesse pour moteur pas à pas M ; en 30 un dispositif de correction automatique de l'affichage du débit ; et en 40 un dispositif d'affichage du débit. Le variateur de vitesse 20 comporte un potentiomètre 200 disposé entre une tension d'alimentation + et la masse alimentant un convertisseur tensionfréquence 201 sous une tension variable sur la position normale 202 de l'interrupteur 204. La position fugitive 203 correspond à la manoeuvre d'un poussoir d'étalonnage (interrupteur 204) pour lequel la tension délivrée est maximale et la fréquence F de sortie également. Le potentiomètre 200 peut faire varier la fréquence F dans un rapport de l'ordre de 1000. Ce rapport peut être multiplié par 100 par exemple en ajoutant après le convertisseur tensionfréquence 201 un diviseur 205 de fréquence par 100 par exemple. Un interrupteur 206 permet soit de court-circuiter le diviseur de fréquence 205 comme représenté sur le dessin de la figure 2, soit de le faire agir. Il est à noter que l'interrupteur 206 est réalisé de telle sorte que la position de fréquence maximale (position du dessin) et la position 203 d'étalonnage du poussoir 204 correspondent, ce qui a pour but d'effectuer l'étalonnage à la vitesse constante maximale du moteur M. Après l'interrupteur 206 est disposé un étage 207 de mise en forme des impulsions et d'amplification de puissance, actionnant le moteur pas à pas M, dont la vitesse de rotation est proportionnelle à la fréquence des impulsions de commande qui lui sont appliquées. Il est à noter que pour l'entratnement du rotor 10 de la pompe il peut être employé tout autre moteur dont on peut régler la vitesse. A la sortie de l'interrupteur 206, les impulsions de fréquence F sont appliquées d'une part au dispositif 30 de correction automatique de l'affichage du débit et d'autre part au dispositif 40 d'affichage de débit. Le dispositif 40 d'affichage de débit reçoit également les impulsions en provenance d'une horloge 300 lesquelles sont appliquées à un compteur décodeur décimal 400. Le compteur 400 délivre successivement sur ses sorties 0, 1, 8, 9 des impulsions en fonction de l'horloge qu'il reçoit. Au top 0 (sortie 4) il commande la remise à zéro d'un compteur décimal 401. Au top 1 (sortie 1) il arme une bascule JK, 402 par son entrée S. Le top 8 (sortie 8) de l'horloge 300 est appliqué sur entrée R de la bascule 402 et sert à commander la mise en mémoire d'une mémoire 403. Le top 9 (sortie 9) sert à la remise à zéro du compteur décodeur 400. La sortie Q de la bascule JK, 402 est armée au top 1 sur S et elle retombe à zéro au top 8 sur R. La sortie Q est connectée à une entrée d'une porte ET 404, l'autre entrée de la porte 404 recevant les impulsions de fréquence F ou F/100 en provenance de l'interrupteur 206. Le rôle de la porte ET 404 est de laisser passer vers le compteur décimal 401 les impulsions de commande du moteur pendant un laps de temps donné. Le compteur 401 remis à zéro par le top 0 comptabilise ces impulsions jusqu'au changement d'état de la bascule JK, 402 au top 8. A l'instant du top 8, le compteur 401 cesse de se remplir et son contenu est mis en mémoire dans la mémoire 403 laquelle est affichée sur un écran de visualisation 405. Le dispositif 30 de correction automatique de l'affichage du débit reçoit sur un diviseur par N, 301, les impulsions à la fréquence maximale envoyées au moteur M en position d'étalonnage. Cette fréquence est de l'ordre de 200 Hz par exemple et le nombre N du diviseur 301 peut être de 32 par exemple. Une borne "étalonnage" 302 délivre en fonctionnement normal l'état logique 0 et lorsque le poussoir étalonnage 201 est en position 203 l'état logique 1. Les capteurs optoélectroniques 16 et 17 délivrent respectivement leurs informations à des portes ET 303 et 304 lesquelles sont attaquées également par des informations en provenance de la borne étalonnage 302. Les sorties respectives des deux portes ET 303 et 304 attaquent les entrées S et R d'une bascule JK, 305. La sortie Q de la bascule 305 est connectée d'une part à une entrée d'une porte ET 306 à deux entrées, l'autre entrée étant reliée à la borne étalonnage 302, d'autre part à une première entrée d'une porte ET 307 à trois entrées, ls seconde entrée étant connectée à la sortie du diviseur 301, la troisième entrée étant reliée à la borne d'étalonnage 302. La sortie de la porte ET 307 est reliée d'une part à un compteur décimal par 50, 308 d'autre part à un compteur binaire par 16, le compteur 308 et 309 étant par ailleurs connectés entre eux. Un dérivateur 310 possède une entrée reliée à la borne étalonnage 302 et une sortie reliée aux compteurs 308 et 309 pour la remise à zéro de ceux-ci. Le compteur 308 sert à contenir 50 impulsions ; une fois plein, les impulsions suivantes 50 à 65 sont comptées dans le compteur 309. Les quatre sorties binaires 1, 2, 4, 8 des compteurs 309 permettent par leur combinaison de déterminer 16 positions différentes. Les sorties binaires 1, 2, 4, 8 sont reliées respectivement aux portes ET 311, 312, 313, 314 dont les deuxièmes entrées sont reliées à la sortie de la porte ET 306. Les sorties des portes ET 311, 312, 313, 314 sont reliées respectivement à quatre relais bistables RL1, RL2, RL4, RL8 dont le rôle est de court-circuiter sur ordre du compteur 309 des résistances R1, R2, R4, R8 disposées en série avec une résistance R et un condensateur C appartenant à horloge 300. La fréquence f de l'horloge varie en fonction des résistances mises en oeuvre dans le circuit résonant RC de son oscillateur. Le fonctionnement du dispositif 30 est le suivant En fonctionnement normal, la borne étalonnage 302 est à l'état logique 0 Les portes ET 303, 304, 306, 307 sont bloquées. Lors de l'amorçage du circuit on appuie sur le poussoir étalonnage 204 ce qui le place en 203, la borne étalonnage 302 passe à l'état logique 1 autorisant les portes précitées et remettant les compteurs 308 et 309 à zéro. Cependant la bascule 305 ayant une sortie Q à l'état logique 0 bloque le comptage des compteurs 308 et 309. Dès que le liquide passe devant le compteur 16 la bascule 305 est armée, sa sortie Q passe à 1 autorisant d'une part le passage des impulsions en provenance du diviseur 301 vers les compteurs 308 et 309 et d'autre part permettant aux relais RL1, RL2, RL4, RL8 de recopier la valeur binaire contenue dans le compteur 309. Lorsque 50 impulsions sont passées, le compteur 308 est plein, les impulsions suivantes remplissent le compteur 309. Les relais RL1 à RL8 recopient le contenu du compteur 309. Ce sont des relais bistables ce qui leur permet de conserver en mémoire leur contenu même en cas de coupure de courant. Les relais sont actionnés de 16 façons différentes pour les quatre sorties binaires 1, 2, 4, 8. En effet, lorsque le compteur 309 se remplit et passe à la première impulsion seul le relais RL1 est collé. Lorsque la deuxième impulsion survient le compteur colle le relais RL2 et fait tomber RL1. Lorsque le troisième impulsion survient le compteur actionne à la fois les relais RL1 et RL2. Lorsque la quatrième impulsion survient le compteur actionne le relais RL4 et fait tomber le relais RL1 et RL2 et ainsi de suite jusqu'à la quinzième impulsion selon la correspondance numérique-binaire. Lorsque le niveau du liquide atteint le capteur 17, ce dernier remet la bascule 305 à zéro et isole les relais RL1 à RL8 du compteur 309. Les relais conservent en mémoire la valeur binaire du contenu du compteur 305. Le volume du liquide entre les compteurs 16 et 17 ainsi que le nombre N du diviseur par N, 301 sont calculés pour qu'avec de l'eau le compteur 309 prenne la valeur numérique 2. A un liquide plus fluide correspond une valeur comprise entre 2 et 0 ; à un liquide plus visqueux correspond une valeur comprise entre 2 et 15. Les valeurs des résistances R, R7, R2, R4, R8 et de la capacité C sont choisies de telle sorte que pour une fréquence f de l'horloge 300 obtenue avec des relais ouverts correspondent une fréquence f + 2% lorsque le relais RL1 seul est fermé f + 4% lorsque le relais RL2 seul est fermé f + 8% lorsque le relais RL4 seul est fermé f + 16% lorsque le relais RL8 seul est fermé. Lorsque tous les relais sont fermés, la fréquence devient f + 30%. Le système selon l'invention permet de corriger l'affichage pour des variations de temps de passage augmentés de O à 30% par rapport à l'eau bt ceci par bandes de 2% en 2%. Ainsi la fréquence de l'horloge 300 varie automatiquement en fonction du temps mis par le liquide pour remplir le volume entre les capteurs 16 et 17. Cette valeur de fréquence est conservée même en cas de coupure de courant. La variation de la fréquence f de l'horloge 300 agit sur le dispositif d'affichage 40. En effet plus la fréquence f est grande, plus le temps entre les tops 1 et 8 du compteur décodeur décimal 400 est réduit donc plus le contenu du compteur 401 sera petit pour une fréquence de commande du moteur M constante. Pendant la correction automatique-la visualisation du débit est éteinte. Lorsqu'elle se rallume, c'est le nouveau débit qui est affiché. il est alors nécessaire d'agir sur le potentiomètre 200 de vitesse de pompe pour régler le débit souhaité. La pompe à débit progressif variable peut être à usage médical. Les mesures de débit variant entre 0,05 à 800 millilitres/heure indiquent des erreurs inférieures à 5% par rapport au débit demandé sur toute la gamme des vitesses. Le principe de mesure de débit et de correction de son affichage peut être appliqué à tout autre système de pompe dont la vitesse est réglable. REVENDICATIONS 1/ Pompe à débit progressif variable entraînée par un moteur électrique dont la vitesse varie en fonction d'une tension appliquée, cette vitesse étant convertie en fréquence comptée dans un compteur pendant une période établie par une horloge électronique puis affichée, caractérise en ce que ladite pompe débite dans un tube calibré dont le volume constant est délimité par deux capteurs optoélectroniques et dont le temps de remplissage est variable selon les caractéristiques du liquide entratné par la pompe et qu'il comporte des moyens de modification de la fréquence de ladite horloge pendant la commande d'un poussoir d'étalonnage. 2/ Pompe selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de modification de la fréquence de l'horloge comportant une pluralité de compteurs électroniques comptabilisant les impulsions de commande dudit moteur pendant le temps de remplissage dudit tube calibré et actionnant en fonction du nombre des impulsions des relais modifiant d'une façon progressive une pluralité de résistances intervenant dans la fréquence d'oscillation de ladite horloge.