Brevet FR2476870A1 — publié le 19810828

L'invention concerne un dispositif de commande d'une pompe à eau en fonction du niveau de l'eau à pomper. On connaît un dispositif de commande d'une pompe comprenant deux capteurs sensibles à la présence d'eau et disposés à deux niveaux différents, par exemple dans un puisard, le dispositif de commande rendant la pompe opératoire lorsque le niveau de l'eau dans le puisard atteint le capteur supérieur, maintenant la pompe opératoire aussi longtemps que l'action de celle-ci n'a pas fait baisser le niveau de l'eau en dessous du capteur inférieur et arrêtant alors le fonctionnement de la pompe. Jusqu'à présent, un tel dispositif de commande comprenant les capteurs distingue entre les informations provenant du premier capteur, ou capteur haut, et celles provenant du second capteur bas I1 en résulte que si, à l'installation du dispositif, une intervertion a lieu dans la mise en place des capteurs, la mise en marche de la pompe ne s effectue pas dans les conditions requises. En particulier, dans cette circonstance, la pompe peut être entraînée en permanence, bien que l'eau n'atteigne plus le niveau bas, et en être irrémédia blement détériorée. L'invention écarte ce risque. Elle est basée sur cette constatation que le fonctionnement de la pompe est requis lorsque les deux capteurs sont noyés dans l'eau, qu'il doit se poursuivre lorsqu'un seul des capteurs est noyé dans l'eau et doit être interrompu lorsqu'aucun des capteurs n 'est noyé dans l'eau. Elle a pour objet un dispositif de circuit logique qui assure la commande de la pompe à partir des informations SEC ou MOUILLE fournies par l'un et l'autre des capteurs, et qui satisfont les conditions de fonctionnement de la pompe dégagées ci-dessus. Il est alors indifférent que ce soit l'un ou l'autre des capteurs qui constitue le capteur bas ou le capteur hauts Le bon fonctionnement de la pompe est donc assuré, que ce soit l'un ou l'autre des capteurs qui soit choisi comme capteur haut. D'autre part, on sait qu'un capteur de niveau d'eau à deux électrodes tel qu'utilisé dans des installations à pompe des tinées à maintenir le niveau d d'eau a une hauteur inférieure à une valeur prédéterminée et qui fait appel à la propriété qu'a l'eau d'êtneconductrice du courant électrique, a un fonctionnement perturbé lorsque, pour une raison quelconque, une pellicule à base d'eau se forme ou subsiste entre les électrodes du capteur alors que celles-ci ne sont pas effectivement plongées dans l'eau. L'invention a, sous cet autre aspect, pour objet une forme de réalisation d'un capteur comprenant deux électrodes fixées dans un tube de protection laissant pénétrer l'eau par son extrémité inférieure et elle est caractérisée en ce que le tube présente, sur son bord inférieur, un ajour d'une hauteur suffisante pour qu'il atteigne un niveau correspondant à des parties non dénudées des électrodes. La formation d'une pellicule d'eau n'est alors possible qu'au-dessus de l'extrémité supérieure de~l'ajour et n'a ainsi plus de conséquence néfaste sur le comportement électrique du capteur. Dans la description qui suit,faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue schématique d'une installation comprenant le dispositif de commande selon l'invention ; la figure 2 est un schéma du dispositif de commande les figures 3a et 3b sont des diagrammes la figure 4 est une vue en coupe axiale de l'extrémité opératoire d'un capteur selon l'invention. L'installation dont fait partie le dispositif selon l'invention comprend un premier capteur 1,ou capteur haut,et un second capteur 2,ou capteur bas, et le dispositif de commande 11 a pour but de commander le fonctionnement d'une pompe 3 pour maintenir le niveau de l'eau, dans un puisard par exem ple, entre les extrémités 4 et 5 des paires d'électrodes constitutives des capteurs 1 et 2. Le dispositif de commande 11 comprend (fig. 2) un transformateur d'alimentation 12 dont les bornes d'entrée 13, 14 peuvent être reliées à un secteur d'alimentation en courant alternatif par un cordon d'alimentation 15, le troisième conducteur 16 du cordon 15 étant relié, de même que les bornes 13 et 14, aux contacts 17,18 et 19 d'une douille 21, le contact 22 d'un relais 23 à bobine étant interposé entre la borne d'entrée 14 et le plot 19 de la douille 21. Dans cette douille, fixée sur le boîtier (non représenté) du dispositif de commande 11, peut venir s'enficher la prise conjuguée d'alimentation d'un moteur électrique d'entraînement de la pompe, celle-ci n'étant alimentée que lorsque le contact 22, sous la commande du relais 23, relie la borne d'entrée 14 au plot 19. Les deux bornes de sortie 25, 26 du transformateur d'a limentation 12 sont reliées aux bornes d'entrée d'un pont redresseur 27 dont une sortie 28 est reliée à la masse et l'autre sortie 29 sert de borne d'alimentation à tension continue cons-- tante positive + V pour les éléments du dispositif de commande 11. La borne de sortie 25 du transformateur 12 est également reliée par un conducteur 25' qui se divise en deux voies 31,32 aux entrées 33,34 d'un circuit logique 35 dont la sortie 36 est reliée par une résistance 37 à la base 38 d'un transistor npn 39 dont l'émetteur 41 est relié à la masse et le collecteur 42 à la borne 29 d'alimentation en tension continue V avec interposition de la bobine 24, une diode 43 étant bran chee en parallèle à la bobine 24 avec sa cathode reliée à la borne 29. La voie 31 comprend successivement une capacité 44 re- liée à deux résistances 45, 46 en série, la résistance 46 étant reliée aux bornes d'entrée court-circuite-es d'un élé- ment logique NON-ET 47 dont la sortie 48 est reliée à l'anode d'une diode 49 à cathode reliée à la première entrée 33 du circuit logique 35, cette dernière étant également reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 51 et d'un condensateur 52 en parallèle, la diode 49, la résistance 52 et le condensateur 51 formant un filtre 53. Le point commun aux résistances 45 et 46 est relié à une borne d'entrée de détection 54 placée sur le boîtier du dispositif 11, et qui est reliée au premier conducteur d'un cordon dont l'autre conducteur est relié par une borne 55, également placée sur le boîtier, à la source d'alimentation 29 à tension constante V. Les autres extrémités des conducteurs du cordon sont solidaires respectivement de la première et de la seconde électrodes 56, 57 d'un premier capteur ou détecteur 58 de niveau d'eau, le cordon permettant de positionner le détecteur 58 indépendamment de l'emplacement choi si pour le boîtier contenant le dispositif de commande. De manière identique à la voie 31, la voie 32 comprend, à partir du conducteur 25',une capacité 61, deux résistances en série 62, 63, un élément logique de type NON-ET 64 à entrées court-circuitées et sortie 65, et un filtre 66 à diode, résistance et condensateur. Le point commun aux résistances 62, 63 constitue une borne d'entrée de détection 67 reliée par le premier conducteur d'un second cordon à la première électrode 68 d'un second/déPtecteur 69 de niveau d'eau, la seconde électrode 71 du détecteur 69 étant reliée par l'autre conducteur du second cordon à la borne d'alimentation 55 en tension constante V. La première entrée 33 du circuit logique 35 est reliée aux deux entrées court-circuitées d'un élément logique NON-ET 74 dont la sortie 75 est reliée à la première entrée 76 d'un élément logique NON-ET 77 dont la sortie 78 est reliée à la première entrée 79 d'un élément logique NON-ET 81 dont la sortie 82 est reliée à la sortie 36 du circuit logique 35. La seconde entrée 34 du circuit logique 35 est reliée, d'une part par un circuit 83 aux deux entres court-circuitées d'un élément logique NON-ET 84 dont la sortie 85 est reliée å la seconde entrée 86 de l'élément logique 77, et d'autre part à la première entrée 87 d'un élément logique 88 de type NON-ET dont la seconde entrée 89 est reliée à la pre mière entrée 33 du circuit logique 35 par un conducteur 91 et dont la sortie 92 est reliée à la première entrée 93 d'un élément logique NON-ET 94 dont la sortie 95 est reliée par un conducteur 96 à la entrée 97 de l'élément logique 81, la sortie 82 de ce dernier étant également reliée par un conducteur 98 à la seconde entrée 99 de l'élément logique 94. Le fonctionnement du dispositif de commande est le suivant: L'utilisateur fixe tout d'abord l'un quelconque des détecteurs 58 ou 69, par exemple le détecteur 69, à l'emplacement désiré de détection de niveau d'eau inférieur, et l'autre détecteur à l'emplacement désiré de détection du niveau d'eau supérieur. Les bornes d'entrée 13, 14 du transformateur d'alimentation 12 sont ensuite alimentées en tension alternative par l'intermédiaire du cordon 15, et la prise du cordon d'alimen tation de la pompe à eau est hanchée sur la douille 21. Les électrodes 57 et 71 des détecteurs 58 et 69 sont ainsi portées au potentiel +V, alors que les autres électrodes 56, 68 des détecteurs sont soumises à une tension alternative v correspondant à celle qui apparaît à la borne de sortie 25 du transformateur d'alimentation 12. Tant que le niveau de l'eau n'a pas atteint le niveau de détection inférieur défini par le détecteur 69, c'est cette tension alternative v qui se retrouve aux bornes d'entrée des éléments logiques 47 et 64 et qui est, après avoir été inversée et limitée (fig. 3a) par ces derniers pour donner un signal rectangulaire -1, filtrée dans les filtres 53 et 66. La tension filtrée v2 (fig. b) dont la valeur reste superieure à une tension positive prédéterminée V3, par exemple égale à la moitié de la valeur de crête V1 de la tension v est ap- pliquée aux entrées 33 et 34 du circuit logique 35. Onchoisit le niveau logique +Z des éléments de ce circuit comme étant inférieur ou égal à la tension V3, de sorte qu'on trouve sur les différentes entrées et sorties de ces éléments les valeurs logiques suivantes: Entrées ou sorties 33 34 76 85 79 93 36 Niveau logique 1 1 0 0 1 0 0 La sortie 36 du circuit logique 35 étant ainsi portée au niveau logique O, le transistor 39 est bloquES la bobine 24 du relais 23 n'attire pas le contact 22, la borne 19 de la douille 21 n'est pas sous tension et la pompe reste inopératoire. Lorsque le niveau de l'eau monte suffisamment pour plon- ger les électrodes 68 et 71 du détecteur 69 dans aseau, mais pas suffisamment pour que le niveau du détecteur 58 soit at teint, la tension alternative v reste appliquée aux entrées des éléments logiques 47 et 64, mais les entrées de ce dernier redoivent également la tension positive V par l'intermédiaire des électrodes 68 et 71 mises en court-circuit par la présence d'eau. La tension continue V est choisie de manière à être supérieure à la tension de crête de la tension alternative v, de sorte que, après inversion dans l'élément logique 64,c'est une tension correspondant à un niveau logique nul qui est appliquée à l'entrée 34 du circuit logique 35. Les entrées et sorties des différents éléments de ce dernier prennent alors les valeurs logiques suivantes Entrées ou sorties 33 34 76 85 79 I 93 36 Niveau logique 1 O O 1 1 1 O Les entrées 79 et 93 des éléments logiques 81 et 94 qui étaient auparavant aux niveaux logiques 1 et 0, sont maintenant portées au même niveau logique 1.Cependant, compte tenu de la propriété qu'ont les deux éléments logiques 81 et94 montés tête-bêche de garder la même valeur logique à leurs sorties 82 et 95 lorsqu'une.de leurs entrées restant au niveau logique 1, l'autre entrée passe du niveau logique 0 au niveau logique 1, la sortie 36 du circuit logique 35 reste au niveau logique 0, et la pompe conserve son état inopératoire. Le niveau de l'eau continuant à monter, il atteint le détecteur 54 ; les électrodes 56 et 57 de celui-ci sont à leur tour court-circuitées, et les entrées 33 et 34 du circuit logique 35 sont alors également portées au niveau logique nul. Les niveaux logiques des entrées et sorties des différents éléments du circuit 35 sont alors les suivants: Entrées ou sorties 33 34 76 85 79 93 36 Etat logique O O 1 1 O 1 1 La sortie 36 du circuit logique 35 étant à son niveau logique 1, le transistor 39 est rendu passant et le courant qui s'établit dans la bobine 24 du relais 23 a pour effet d'attirer le contact 22, de sorte que le moteur de la pompe maintenant mis sous tension passe de son état inopératoire à son état opératoire. Lorsque l'eau évacuée par la pompe fait baisser le niveau de l'eau en dessous du détecteur 58, les entrées 33 et 34 du circuit logique 35 sont de nouveau portées à l'état logique 0 et 1 respectivement, de sorte que les états logiques des entrées et sorties des différents éléments du circuit logique 35 prennent les valeurs suivantes Entrées et sorties 33 34 76 85 79 93 36 Etat logique 1 0 0 1 1 1 1 Ici encore, les entrées 79 et 93 des deux éléments logiques 81 et 94 montés tête-bêche passant des valeurs logiques 0,1 aux valeurs logiques 1,l, la sortie 36 du circuit logique 35 garde la valeur qu'elle avait précédemment, et la pompe reste dans son état opératoire. Ce n'est que quand le niveau de l'eau a suffisamment baisse pour découvrir également le détecteur 69 que l'état logique des entrées 33 et 34 du circuit logique 35 revenant à leur valeur initiale +1, la sortie 36 retourne à l'état logique 0, ce qui a pour effet d'ouvrir de nouveau le contact 22 et d'arrêter le fonctionnement de la pompe. Lorsque la position relative des détecteurs est inversée, l'état logique des deux entrées du circuit 35, de sa sortie, et des entrées et sorties des différents éléments logiques sont les suivants Détecteur Détecteur Entrées ou 58 69 sorties 33 34 76 85 79 93 36 Hors de Hors de Etat de l'eau de lieu logique 1 1 O O 1 O 0 dans l'eau hors de O 1 1 0 1 1 O l'eau dans l'eau dans - 6 8 1 1 O 1 i l'eau dans l'eau hors de O 1 1 O 1 1 1 l'eau hors de hors de 1 1 0 1 1 0 0 l'eau l'eau Le bon fonctionnement de la pompe reste assuré malgré l'intervention des capteurs. Selon un autre aspect de l'invention, l'extrémité de détection d'un capteur comporte. (fig. 4) deux électrodes lOl,102 constituées chacune par un conducteur métallique, respectivement 103,104 entouré d'une gaine isolante 105,106 s 1arrê- tant à une distance d1 des extrémités d'électrodes de manière à découvrir ces dernières. Les électrodes et leur gaine sont fixées dans des passages traversant un bouchon 107 immobilisé dans un tube cylindrique 108 de telle manière que les extrémités-dénudées des électrodes 103,104 affleurent sensiblement l'extrémité ouverte 109 du tube 108 à axe longitudinal A. Une, ou de préférence deux encoche(s) 111 diamétralement opposées sont ménagées dans la paroi du tube 108 à partir de l'extrémité 109, parallèlement à l'axe A, et ont une longueur supérieure à la distance dl. Le tube 108 étant vertical, l'air contenu dans le volume limité par la partie inférieure de la paroi du tube 108 et le bouchon 107 s'échappe facilement par les encoches 111 lors de la montée de l'eau au-dessus du niveau de l'extrémité 109, les portions de parois du tube 108 comprises entre les encoches 111 protégeant cependant efficacement les électrodes contre les chocs mécaniques auxquels elles pourraient être soumises, par exemple lors du transport et de la mise en place du détecteur. En cours de fonctionnement de l'installation, une des deux électrodes 103 ou 104 étant soumise à une tension alternative, d'une part un dégagement excessif d'hydrogène et d'oxygène autour des électrodes, qui pourrait augmenter la résistance du trajet électrique entre ces dernières est évité, et d'autre part le phénomène d'électrolyse des électrodes qui aurait lieu si ces dernières étaient soumises uniquement à une tension continue constante, et qui pourrait à la longue détruire les électrodes,ne peut avoir lieu. Alternativement, on péut faire appel à des électrodes en charbon de pile. Lorsque, en raison du fonctionnement de la pompe, le niveau de l'eau baisse, jusqu'à devenir inférieur à celui du bord 109, la formation d'une "bulle" ou pellicule d'eau résiduelle, comme schématisée en 112, ne peut avoir lieu qu'audessus des extrémités supérieures des encoches ou ajours 111, de sorte que la formation d'un film conducteur de l'électricitE entre les parties dénudées des électrodes est efficacement em pêchée, ce qui élimine toute indication inexacte du capteur. Le dispositif de commande peut s'appliquer non seulement à la commande d'une pompe mais également à la commande d'une vanne. Le cas échéant, le liquide dont le niveau est à contrôler peut être autre que l'eau, à condition qu'il soit conducteur de l'électricité. REVEND ICAT ION s 1. Dispositif de commande du fonctionnement d'une pompe destinée à maintenir un niveau d'eau, par exemple d'un puisard, entre un niveau supérieur et un niveau inférieur comprenant un premier capteur sensible au niveau haut et un second capteur sensible au niveau bas, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens électroniques pour commander l'inversion du fonctionnement de la pompe, c'est-à-dire le passage de la condition opératoire à la condition inopératoire ou, inversement, la condition inopératoire à la condition opératoire, limitativement lorsque l'un et l'autre des capteurs sont tous deux à l'état mouillé ou tous deux à l'état sec, la condition de la pompe étant maintenue lorsque les capteurs sont dans un état différent. 2; Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux signaux traduisant l'état des deux détecteurs (58, 69) sont, lorsqu'ils sont différents, transformés dans le circuit logique (35) du dispositif de commande (11), avant leur utilisation pour la commande de la pompe, en des signaux logiques identiques. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la sortie du circuit logique est constituée par une des sorties des deux éléments logiques (81, 94) dont les sorties (82, 95) restent inchangées quand les entrées passent d'états logiques différents au même état logique +1. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments sont des éléments NON-ET montés tête-bêche. 5. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit logique est réalisé à partir d'éléments logiques de type NON-ET. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que des inverseurs électriques entrant dans la composition du dispositif sont également réalisés à partir d'éléments logiques (47, 64) de type NON-ET. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes des capteurs sont soumises à une tension alternative. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier comportant des bornes d'entrées propres à être reliées aux élec trodes des capteurs et une douille pour l'alimentation commandée de la pompe. 9. Capteur de niveau d'eau, à deux électrodes à extrémi?- tés dénudées logées dans un tube de protection, l'extrémité inférieure du tube étant ouverte de manière à permettre la communication avec la masse d'eau dont le niveau est à contrôler, caractérisé en ce que la paroi latérale du tube présente une encoche dont 1 'extrémité supérieure est à un niveau supé- rieur à celui des parties dénudées des électrodes (101, 102). 10. Capteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les électrodes sont métalliques. 11. Capteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les électrodes sont en charbon de pile. 12. Installation pour le maintien du niveau d'eau entre un niveau supérieur et un niveau inférieur à l'aide d'une pompe, caractérisée en ce quselle comprend un dispositif de commande de pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ci-dessus. 13. Installation à pompe pour le maintien du niveau d'eau entre un niveau supérieur et un niveau inférieur, à laide de capteurs sensibles à la présence d'eau, caractérisée en ce qu'elle comprend un capteur selon l1une des revendications. 9 à 11 ci-dessus.