Brevet FR2494846A1 — publié le 19820528

L'invention se rapporte aux procédés de mesure de pression au moyen de capteurs de pression à signal électrique fonction de, généralement proportionnel à la pression. De tels capteurs ont, entre autres, les utilisations suivantes a) visualisations de pression sur pupitre ou tableau de bord (galvanomètre ou affichage numérique) b) commande de systèmes d'automatismes se déclenchant à des pressions préréglées (manostats). Les montages à reglage électrique sont plus faciles à installer et à contrôler que les montages à réglage mécanique c) contrôle de mouvement en boucle fermiez par comparaison avec une valeur de consigne affichée et, le cas échéant, correction automatique. La détection du résultat obtenu (signal de "feedback") permet la correction de l'erreur par rapport à la valeur de référence (commande), par l'intervention du capteur. L'electronique et l'utilisation de fluides sous pression, telle que l'hydraulique, sont deux technologies permettant la réalisation de systèmes de régulation très simples. Leur adoption permet une augmentation des performances par rapport aux contrôles tout ou rien, et une diminution des vibrations et du bruit. d) commande proportionnelle à boucle ouverte, avecutilisation d e distributeurs et sélecteurs réduisant fortement le bruit et les brutales variations de pression. On connaît déjà de tels capteurs, et on se bornera ici à rappeler brièvement uniquement la constitution de ceux, dont l'invention est la plus proche. I1 s'agit des deux types suivants - capteurs piézo-électriques, dans lesquels la pression est appliquée par l'intermédiaire d'une net;rane sur un tube de quartz qui, seul dans ce cas, engendre lui-même la grandeur électrique constituant le signal ; et, - capteurs à circuit intégré, dans lesquels la pression est appliquee directement sur le micro-circuit, changeant aussi les caractéristiques de la pastille de silicium. Ces deux types de capteurs présentent certains inconvénients parmi lesquels une certaine fragilité et une dérive de leurs caractéristiques au cours de leur utilisation. L'invention entend remédier à cet état de choses et, pour ce faire, propose d'abord un nouveau procédé de mesure de la pression régnant dans une enceinte. Selon ce procédé, - on choisit au moins une résistance électrique du type mélange aggloméré de corps conducteurs et de corps isolants, dont la valeur est une fonction de la pression à laquelle cette résistance est soumise, - on soumet cette résistance aux effets de la pression régnant dans l'enceinte, - on place cette résistance dans un circuit électri- que comprenant un dispositif électrique de mesure apte à indiquer la valeur électrique de la résistance dans la configuration où elle est soumise auxdits effets de la pression régnant dans l'enceinte, - on mesure ladite valeur de la résistance, et, - on déduit de la valeur de la résistance, la valeur de la pression à laquelle elle est soumise. De manière préférée, généralement, on soumet la résistance aux effets de la pression régnant dans l'enceinte, en la disposant à l'intérieur même de cette enceinte, et en l'expo- sant aux effets directs de la pression. L'invention a également pour objet un dispositif de montage2 qui est destiné à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des définitions précédentes, et qui comporte un raccord susceptible d'être monté avec étanchéité sur l'enveloppe de l'encein- te et comprenant une cavité interne qui est en communication avec l'enceinte, . à l'intérieur de laquelle est disposée ladite résistance, qui est Séparée de l'extérieur du raccord par une paroi étanche, cependant que les liaisons électriques connectées aux bornes de la résistance traversent cette paroi avec étanchéité. De manière préférée, les avantageuses dispositions suivantes sont, en outre, adoptées - la paroi est montée de manière amovible par rapport au corps du raccord, cependant qu'un joint d'étanchéité est interposé entre cette paroi et une face d'appui appartenant audit corps - le circuit électrique comprend un pont de Wheatstone, dans deux branches duquel sont disposées deux desdites résistances, cependant que ces résistances sont groupées par paire, et que les résistances d'une paire sont disposées, l'une, dans ladite cavité interne, l'autre, à l'extérieur de l'enveloppe, afin d'assurer la compensation d'une éventuelle variation de température de l'intérieur et/ou de.l'extérieur de l'enceinte - les résistances disposées à l'intérieur de la cavité interne sont enrobées par une résine au silicone. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. I1 sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue perspective d'une résistance permettant la mise en oeuvre de l'invention - la figure 2 est le diagramme de variation de la valeur d'une résistance, du type de la figure 1, en fonction de la pression ; - la figure 3 est une coupe d'un dispositif de montage conforme à l'invention - la figure 4 est une coupe, suivant IV-IV de la figure 3, d'un élément du dispositif selon cette figure 3 - la figure 5 est une coupe complète d'un dispositif de montage conforme à l'invention - la figure 6 est un schéma montrant le branchement des résistances que comporte le dispositif de la figure 5 ; et, - la figure 7 est une coupe d'une variante de réalisation, d'un dispositif de montage conforme l'invention. La figure 1 représente une résistance, connue par ailleurs, commercialisée par exemple sous la dénomination "moulée à chaud", type EB-RcR20, par la firme Allen-Bradley. Ce type de résistance, mieux désignée comme étant constituée par "un mélange agglomére de corps conducteurs du courant électrique, et de corps électriquement isolants", est constituee par - un corps cylindrique creux 1, obturé à ses deux extrémités 2, réalisé par moulage en un matériau isolant, tel que la "bakélite", - un mélange résistif 3 de graphite, de résine thermoplastique et de silice, qui est moulé à l'intérieur du corps 1, et, - les deux fils de sortie 4, qui traversent les extrémités 2, et, comportent un élargissement conique 5 disposé à l'intérieur du corps 1, et réalisant l'ancrage desdits fils dans ledit corps 1. Une caractéristique de cette résistance est d'avoir une valeur variable en fonction de la pression à laquelle elle est soumise, selon, par exemple la courbe de la figure 2 dans laquelle les abscisses représentent les valeurs de la pression P en bars, et, les ordonnées R représentent les valeurs de la résistance en kiloOhms. Une autre caractéristique tres intéressante est l'isotropie de l'élément résistant, qui résulta de sa composition même, moulée, et permet le développement de contraintes isotropes, notamment en compression, avec l'obtention d'une fidélité satisfaisante dans le temps de la variation de la valeur de la résistance en fonction de la pression. Bien entendu, la valeur de la résistance varie par ailleurs avec la température selon des lois de variation connues. Il peut encore être observé que la variation relative de la résistance en fonction de la pression entre O et 400 bars par exemple, est de l'ordre de 20 %, ce qui est un chiffre très grand par rapport au 1 à 2 o/oo des jauges extensométriques travaillant dans les mêmes conditions. Un mode de montage d'une telle résistance, permettant une mesure de pression, est représenté sur les figures 3 et 4. Un support 6 en résine époxy est recouvert, sur l'une de ses faces 7, de quatre couches métalliques distinctes 8, ledit support 6 étant traversé dans la zone de chacune des couches 8, ainsi que la couche 8 correspondante par un trou 9. Les fils 4 de deux résistances 10, du type décrit ci-avant, traversent, chacun, l'un des trous 9, et est soudé (11) à la couche 8 qu'il traverse. Ainsi, le support 6 étant appliqué sur le bord d'un orifice 12, ménagé dans la paroi 13 délimitant une enceinte sous pression 14, avec interposition d'un joint d'étanchéité 15, l'extérieur 16 de l'enceinte 14 est totalement isolé de ladite enceinte. Dans le dispositif de la figure 5, on retrouve une disposition analogue à celle de la figure 3, mais complétée. Quatre résistances 10a, lob, 10c, 10d sont reliées entre elles pour constituer un pont de Wheatstone tel que celui de la figure 6. Un raccord 17 est vissé (18) dans un taraudage 19 ménagé dans un trou traversant la paroi 13 de l'enceinte 14, avec interposition d'un joint d'étanchéité 20. Ce raccord 17 comporte une cavité traversante 21, qui comporte un épaulement 22. Le support 6 des quatre résistances est placé à l'intérieur d'une partie de cette cavité 21 et est maintenu en appui sur l'épaulement 22, avec interposition d'un joint d'étanchéité 23, au moyen d'une entretoise tubulaire 24 et d'un écrou de pression 25, muni d'un trou 26 de passage de fils 27 et 28.Deux des résistances, 10a, 10c sont placées à l'intérieur de la cavité 21, en communication avec l'enceinte sous pression 14, les deux autres lOb, 10d étant placées également dans la cavité 21, mais dans la partie de cette cavité en communication avec l'extérieur 16 de l'enceinte 14. Les fils 27 et 28 permettent de relier le pont des résistances, d'une part, les fils 27, à une source E d'alimentation en énergie électrique, lesfils28, à une utilisation U du pont, tel qu'un ampèremètre de mesure de l'intensité du courant. Une variante de réalisation est représente sur la figure 7. La résistance 10 constitue la paroi même de l'enceinte 14 et obture le trou traversant 21, le raccord 17 étant vissé(18)sur la paroi principale 13, sans interposition d'un support 6 appliqué de manière étanche (23). A noter encore que, dans le schéma de la figure 6, les valeurs Ra, Rb, Rc et Rd des résistances 10a, lOb, 1Oc et 10d sont telles que Ra x Rc e Rb x Rd. Le fonctionnement des dispositifs représentés est le suivant. Dans la disposition de la figure 3, la mesure de la variation d'intensité du courant entre deux fils 4 d'une même résistance 10 en fonction de la pression dans l'enceinte 14 permet de déduire la variation de la valeur de cette résistance, puis, au moyen d'un diagramme de variation analogue à celui de la figure 2, la variation de la pression ellemême, donc la pression, ceci avec la grande sensibilité due à la très grande variation relative de la résistance, et, avec une grande fidélité des mesures dans le temps. Si l'on veut s'affranchir de l'influence des variations de températures, il convient d'adopter une disposition plus perfectionnée, telle que celle des figures 5 et 6, dans lesquelles les résistances sont groupées par deux, îOa et lOb, et, 10c et 10d, avec, dans chaque groupe, une résistance, îOa, 10c, maintenue à la température régnant dans l'enceinte 14, et, une résistance lOb, 10d maintenue à la température de l'ex'érieur 16 de l'enceinte. Le calcul et l'expérience montrent que Ra x Rc = Rb x Rd est vérifié pratiquement en permanence, quelles que soient les variations de la température à l'intérieur et à I'extérieur de l'enceinte 14. De plus, les résistances 10a, lOc sont avantageusement enrobés d'une résine au silicone les protégeant des chocs. Enfin, l'élément résistant 10 peut etre soumis à l'effet de la pression régnant dans l'enceinte 14, en tant qu'effet "de piston", et non en tant qu'effet isotrope (figure 7). L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées, sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de la pression régnant dans une enceinte, caractérisé en ce que - on choisit au moins une résistance électrique (lova, 10c) du type mélange aggloméré de corps conducteurs et de corps isolants, dont la valeur est une fonction de la pression à laqoel- le cette résistance est soumise, - on soumet cette résistance aux effets de la pression régnant dans l'enceinte (]4), - on place cette résistance dans un circuit électrique comprenant un dispositif électrique de mesure (U) apte à indiquer la valeur électrique de la résistance dans la configuration où elle est soumise auxdits effets de la pression régnant dans l'enceinte, - on mesure ladite valeur de la résistance, et, - on déduit de la valeur de la résistance, la valeur de la pression à laquelle elle est soumise. 2. Procéde selon la revendication l, caractérisé en ce qu on soumet la résistance aux effets de la pression régnant dans l'enceinte, en la disposant à l'intérieur même (21) de cette enceinte (]4), et en ltexposant aux effets directs de la pression. 3. Dispositif de montage destiné à la mise en oeuvre d'un procédé selon l1une quelconque des revendications l et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un raccord (17) susceptíble d'être monté avec étanchéité (20) sur l'enveloppe (13) de l'enceinte (14) et comprenant une cavité interne (21) . qui est en communication aec l'enceinte (14), . à l'intérieur de laquelle est dispose ladite résistance (lova, 10c), qui est séparé de l'extérieur (16) du raccord par une paroi étanche (6), cependant que les liaisons électriques (4) connectées aux bornes de la résistance traversent cette paroi avec étanchéité (je), 4.Dispositif de montage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi (6) est montee de manière amovible (25) par rapport au corps du raccord (17), cependant qu'un joint d'étanchéité (23) est interposé entre cette paroi (6) et une face d'appui (22) appartenant audit corps (]7). 5. Dispositif de montage selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le circuit électrique comprend un pont de Wheatstone (10a, 10b, 10c, 10d), dans deux F- ches duquel sont disposées deux desdites résistances, cependant que ces résistances sont groupées par paire (10a, 10b - 10c, 10d), et que les résistances d'une paire sont disposées, l'une, (10a, 10c) dans ladite cavite interne (21), l'autre (lOb, 10d), à l'extérieur (16) de l'enveloppe (13), afin d'assurer la compensation d'une éventuelle variation de température de l'intérieur et/ ou de l'extérieur de l'enceinte. 6. Dispositif de montage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les résistances disposées à l'intérieur de la cavité interne sont enrobees par une resine au silicone.