Brevet FR2459962A1 — publié le 19810116

La présente invention concerne un capteur de débit gazeux à fil chaud. On connaît déjà des capteurs de débit gazeux qui comportent un fil de platine chaud dont on mesure la variation de température, provoquée par une variation de flux gazeux, en mesurant la variation de résistance de ce fil placé dans une branche d'un pont de Wheastone. Le principe de mesure mis en oeuvre dans de tels capteurs à débit gazeux ne permet pas d'obtenir des mesures fiables aussi bien pour des petits débits que pour des grands débits, ce qui est particulièrement le cas dans le domaine de la respiration et de la ventilation artificielles où les débits devant être mesurés peuvent atteindre et dépasser 300 1/mon. En outre, avec de tels capteurs, l'humidité du gaz dont le débit est mesuré , et également sa température, ont également une influence sur la précision de la mesure effectuée. La présente invention vise essentiellement à remédier à ces inconvénients en procurant un capteur gazeux qui, grâce à un montage particulièrement simple du fil chaud dont la température est contrôlée, permet d'obtenir une précision de mesure excellente dans toute la gamme des débits mesurés. A cet effet, ce capteur de débit gazeux à fil chaud, ce fil balayé par le flux gazeux, constituant l'une des résistance d'un pont de résistance, est caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour asservir la tension aux bornes du fil , de manière que sa température reste constante quel que soit le débit du gaz, si bien que la mesure de cette tension asservie représente la vitesse du gaz et, par conséquent, le débit de ce dernier. La loi tension/débit n'est pas linéaire mais, après linéarisation par des dispositifs électroniques connus, le système de mesure suivant l'invention permet, dans le domaine de la respiration et de la ventilation artificielles par exemple, de mesurer des débits compris entre 1 et 250 1/mon à des températures variables de 10 à 40"C, et ce avec des gaz saturés ou non d'humidité, avec une précision supérieure à 5%. On obtient une précision de mesure notablement accrue par rapport aux capteurs de débits conventionnels dans lesquels la température du fil chaud varie en fonction du débit mesuré. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma électrique d'un capteur de débit gazeux à fil chaud suivant l'invention La figure 2 est un diagramme illustrant la loi de variation débit/tension d'une part dans le cas du capteur suivant l'invention et d'autre part dans le cas d'un capteur connu. Le capteur de débit gazeux suivant l'invention comporte un fil de platine chaud 1 qui est placé dans une branche d'un pont de résistance comportant par ailleurs trois autres résistances 2 , 3 et 4 . Les points de jonction entre le fil chaud 1 et la résistance 2 d'une part , et entre les deux résistances 3 et 4 d'autre part sont reliés aux deux entrées d'un comparateur 5 dont la sortie est connectée à l'entrée d'un amplificateur 6 . La sortie de ce dernier amplificateur est reliée aux points de jonction des résistances 2 et 3 , alors que le point de jonction entre le fil chaud 1 et la résistance 4 est mis à la masse. Le capteur suivant l'invention comporte ainsi une boucle d'asservissement constituée par le comparateur 5 et l'amplificateur 6 qui intervient pour maintenir constante la température du fil chaud 1 , quel que soit le débit gazeux Q . Si ce débit tend à augmenter, la puissance absorbée dans le flux gazeux augmente également, ce qui tend à se traduire par une diminution de la température du fil chaud 1 , et par conséquent de sa résistance. Ceci entraîne un déséquilibre du pont de résistance, déséquilibre qui est immédiatement détecté par le comparateur 5 et compensé par l'intermédiaire de l'amplificateur 6 . Ceci se traduit en fait par une augmentation de la tension d'alimentation du pont, de manière à créer un accroissement de la tension V aux bornes du fil chaud 1 . De ce fait, cette tension V est représentative du débit gazeux, autrement dit, on a V = f (Q). I1 suffit de mesurer cette tension pour avoir une indication du débit. La figure 2 représente la courbe de variation de la tension V aux bornes du fil chaud 1 en fonction du débit gazeux Q . La tension V est indiquée en volts en abcisse, tandis que le débit Q est représenté en ordonnée, en litres par minute. La courbe I en trait plein indique la variation de la tension en fonction du débit dans le cas d'un capteur suivant l'invention, tandis que la courbe II en trait mixte indique cette variation dans le cas d'un capteur conventionnel dans lequel la température du fil chaud varie et on mesure sa variation de résistance en fonction du débit. La figure 2 montre que l'on peut effectuer une mesure précise du débit Q dans une gamme très importante de débit, notamment de 1 à 250 litres par minute, même si la température du gaz varie de 10 à 400C et si ce gaz est saturé ou non d'humidité. REVENDICATIONS 1.- Capteur de débit gazeux à fil chaud, ce fil, balayé par le flux gazeux, constituant l'une des résistances d'un pont de résistances caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour asservir la tension V aux bornes du fil 1 de manière que sa température reste constante quel que soit le débit Q du gaz, si bien que la mesure de cette tension est représentative de la vitesse du gaz et, par conséquent, de son débit. 2.- Capteur de débit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil chaud 1 est branché en série avec une première résistance 2 et leur point de jonction est relié à une première entrée d'un comparateur 5 , le pont de résistances comporte des deuxième et troisième résistances 3 , 4 , en série, dont le point de jonction est relié à une seconde entrée du comparateur 5 , la sortie de ce comparateur est reliée à l'entrée d'un amplificateur 6 dont la sortie est connectée au point de jonction entre les première et deuxième résistances 2 et 3 , l'autre point de jonction entre le fil chaud 1 et la troisième résistance 4 étant mis à la masse.