Brevet FR2505443A1 — publié le 19821112

Indicateur de position pour vanne, notamment pour vanne de verrouillage. La présente invention est relative aux vannes et se rapporte plus particulièrement aux vannes de verrouillage que l'on utilise fréquemment dans les dispositifs de propulsion de satellites. Cet emploi est justifié par le fait que les vannes de ce type présentent un avantage important par rapport aux autres types de vannes. En effet, elles n'ont besoin d'être excitées que lorsqu'un changement de position est nécessaire car, une fois déplacé dans une nouvelle position, leur organe mobile, constitué généralement par un plongeur, reste en place sans aucune consommation d'énergie. Ces vannes pourraient être pourvues d'un détecteur de position, qui permettrait d'indiquer leur position à un instant donné. Parmi les détecteurs de position connus, on peut citer les détecteurs à micro-interrupteurs. L'utilisation des micro-interrupteurs est une solution simple et qui convient pour certaines applications. Cependant, cette solution présente deux inconvénients. L'expérience a montré que la fiabilité du système est faible. Par ailleurs, le fait qu'il est essentiel de pouvoir accéder à la partie mobile de la vanne pose un problème supplémentaire en ce qui concerne l'utilisation des micro-interrupteurs. On peut également utiliser des détecteurs optoélectroniques qui sont très fiables. Cependant, leur utilisation nécessite de disposer d'une fenêtre à travers laquelle la partie mobile de la vanne puisse être observée. La réalisation d'une telle fenêtre dans des vannes utilisées pour des systèmes à haute pression, ou encore en milieu agressif, est très difficile. Une autre possibilité réside dans l'emploi de détecteurs magnétiques. Si des aimants permanents sont utilisés pour maintenir le plongeur de la vante dans une position stable, on peut employer un détecteur de Hall pour indiquer la position du plongeur. Le détecteur de Hall mesure les variations de flux magnétique induites par le changement de position du plongeur. Cependant cette solution n'est pas très fiable et nécessite un circuit électronique compliqué pour traiter le faible signal électrique de sortie du détecteur. L'invention vise a remédier aux inconvénients que présentent les solutions connues préci tées, en créant un nouvel indicateur de position qui allie la fiabilité de fonctionnement a une relative simplicité de construction. Elle a donc pour objet un indicateur de position d'une vanne comportant un organe mobile solidaire d'un plongeur déplaçable par rapport au moins a un enroulement lors de l'excitation de celui-ci, caractérisé en ce que ledit enroulement est connecté dans le circuit d'un oscillateur de détection des variations de fréquence en fonction de la position du plongeur de la vanne, et en ce qu'il comporte, en outre, un oscillateur destiné à engendrer une fréquence de référence, un comparateur de la fréquence de l'oscillateur de détection à la fréquence de référence et des moyens d'affichage de la position ouverte ou fermée de la vanne, en fonction du résultat de la comparaison effectuée par ledit comparateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement a titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - La Fig. 1 est un schéma synoptique du détecteur de position suivant l'invention. - La Fig. 2 est un schéma électrique plus détaillé du détecteur de la Fig. 1. - La Fig. 3 est un graphique montrant les variations en fonction de la température des fréquences de l'oscillateur de référence et de l'oscillateur de détection du détecteur de la Fig. 1. Sur la Fig. 1, on a représenté le schéma électrique du détecteur de position d'une vanne de verrouillage. Une telle vanne comporte généralement un corps dans lequel est monté un organe mobile en forme de plongeur et deux enroulements indiqués sur la Fig. 1 par les numéros de référence 1 et 2. L'invention repose sur le fait que l'inductance de ces enroulements varie avec la position du plongeur de la vanne. Le dispositif représenté sur la Fig. 1 comporte des dispositifs d'actionnement de vanne 3 et 4, associés chacun a un enroulement 1, 2. Les enroulements 1 et 2 sont connectés à une source de tension continue par leurs bornes opposées aux dispositifs d'actionnement 3 et 4. L'enroulement 1 est, en outre, connecté a un oscillateur de détection 5 et fait donc partie du circuit oscillant. La sortie de l'oscillateur 5 est connectée a une première entrée d'un comparateur 6 dont une seconde entrée est connectée a la sortie a d'un oscillateur de référence 7. Le comparateur 6 comprend un premier compteur binaire 8 dont l'entres constitue la pre mière entrée du comparateur et un second compteur binaire 9 dont l'entrée constitue la seconde entrée du comparateur, les sorties des compteurs 8 et 9 étant connectées à deux entrées d'un circuit logique 10 dont la sortie qui constitue la sortie du comparateur 9 est connectée à l'entrée d'un indicateur 11 destiné à afficher la position de la vanne. Les premier et second dispositifs 3, 4,d'actionnement de la vanne sont identiques, de sorte que seul le dispositif 3 est représenté en détail, sur la Fig. 2, à laquelle on va se référer maintenant. Ce dispositif d'actionnement 3 comprend un circuit R.C. d'entrée forme d'une résistance 12 et d2irr condensateur 13 connectés en parallèle entre une premiere entrée du circuit et la base d'un premier transistor 14 dont l'émetteur est connecté à la base d'un second transistor 15. Le collecteur du transistor 14 est connecté au collecteur du transistor 15 dont l'émetteur est relié à la masse. Les transistors 14 et 15 constituent ainsi un montage de Darlington. Les collecteurs des transistors 14 et 15 sont, en outre, connectés à la masse par l'interm6- diaire d'une diode Zener 16 et d'une diode 17 branchées en série. La diode Zener 16 est destinée a protéger les transistors 14 et 15 contre les surtensions engendrées lors de la coupure du circuit. La sortie du circuit 3 est con nectée à l'entrée de l'oscillateur de détection 5 dont fait partie l'enroulement 1. Cet oscillateur comporte, en outre, un transistor 18 dont la base est connectée au point de jonction de deux résistances 19, 20 branchées en série entre la source de tension continue précitée et la massue. Le collecteur du transistor 18 est connecté à la borne de l'enroulement 1 opposée a l'enroulement 2, des condensateurs 21, 22 étant, en outre, connectés aui b0rnLs de l'entouler.lent 1. Le point de jonction des condensateurs 21 et 22 est connecté à la masse par l'interme- diaire d'une résistance 23. L'émetteur du transistor 18 constitue la sortie de l'oscillateur 5 et il est connecté à l'entrée d'un circuit de mise en forme d'impulsions 21, interposé entre ledit oscillateur 5 et la première entrée du comparateur 6. Le circuit de mise en forme 24 comporte un condensateur d'entrée 25 connecté, d'une part, à la sortie de l'oscil ateur 5, et, d'autre part, à la jonction d'un pont de résistarces 26, 27 connectées entre une source de tension continue et la masse. Le condensateur 25 est, en outre, connecté par l'intermédiaire d'une résistance 28, à la base d'un transistor 29 dont l'émetteur est connecté à la masse et dont le collecteur est relié à la source de tension continue par l'intermédiaire d'une résistance 30. Un circuit formé d'un condensateur 31 et d'une diode Zener 32 branchés en parallèle est, en outre, connecté entre la source de tension continue et la masse. Le collecteur du transistor 29 constitue la sortie du circuit de mise en forme d'impulsions 24 et il est connecté à la première entrée du comparateur 6. Le circuit de mise en forme 24 a essentiellement pour rôle de rendre les signaux de sortie de l'oscillateur 5 compatibles avec des circuits CMOS utilisés dans le reste du détecteur. L'oscillateur de référence 7 est constitué de deux résistances 31, 32 connectées en série entre un condensateur 33 relié à la masse et le point de jonction de deux portes NON-ET 34 et 35 montees en série entre ledit condensateur 33 et l'entrée C1 d'un basculeur bistable 36 dont la sortie Q est connectée à la seconde entrée du comparateur 6. Comme déjà indiqué en référence à la Fig. 1, le comparateur 6 comporte un premier compteur d'iutpulsions 8 connecté à la sortie de I'oscillateur de détection 5 et un second compteur d'impulsions 9 connecté à la sortie de l'oscillateur de référence 7. Le compteur 8 est connecté par l'intermédiaire d'une porte NON-ET 37 montée en inverseur à une première entrée d'une porte NON-ET 38 à deux entrées dont la seconde entrée est connectée à la sortie du compteur 9 par l'intermédiaire d'une porte NON-ET 39 montée en inverseur. La sortie de la porte NON-ET 38 est connectée, d'une part, directement à l'entrée C1 d'un basculeur 40 et, d'autre part, aux entrées de remise à zéro des ompteurs 8 et 9 par l'inter médiaire de deux inverseurs 41 et 42 montés en série. Les sorties Q et Q du basculeur 41 sont respectivement connectées à des lampes indicatrices 43, 44 de la position ouverte ou fermée de la vanne. Le fonctionnement du détecteur qui vient d'être décrit est le suivant Lorsqu'une impulsion est appliquée au premier dispositif d'actionnement 3, le courant parcourant l'enroulement 1 provoque sur le plongeur associé (non représenté) une action telle que ledit plongeur est déplacé vers une première position, par exemple OUVERTE, ou maintenu dans cette position. En revanche, lorsqu'une impulsion est appliquée au second dispositif d'actionnement 4, le plongeur est déplacé vers une seconde position, par exemple, FERMEE ou maintenu dans celle-ci. Compte tenu du montage réalisé, les inductances des deux enroulements 1 et 2 dépendent l'une de l'autre. I1 est donc possible d'indiquer la position de la vanne en mesurant la variation d'inductance de l'un des enroulements seulement. Dans le présent exemple, l'enrou- leur 1, connecté dans le circuit de l'oscillateur de detec- tion 5,constitue l'enroulement de mesure. La position de la vanne est donc indiquée par la valeur de l'inductance de l'enroulement 1 et, par conséquent, par la fréquence des signaux délivrés par l'oscillateur 5. Après leur mise en forme par le circuit 24, ces signaux sont appliqués au compteur d'impulsions 8. Simultanément, le compteur d'impulsions 9 reçoit de l'oscillateur 7 les signaux à la fréquence de référence. Les compteurs 8 et 9 sont des compteurs binaires à huit étages. Les sorties utilisées varient lorsqu'un compteur atteint le compte 192. Les signaux de sortie des compteurs 8 et 9 sont combinés dans le circuit logique 10 de manière à déterminer celui des compteurs 8 et 9 qui atteint le premier le compte 192. Lorsque ce compte est atteint par l'un des compteurs, un signal de remise à zéro est appliqué aux deux compteurs par l'intermédiaire de la porte NON-ET 38 et des inverseurs 41, 42. Si le premier compteur 8 qui reçoit à son entrée les signaux de l'oscillateur 5 de détection atteint le premier le compte 192, ceci signifie que la fréquence de l'oscillateur 5 est supérieure à la fréquence de référence délivrée par l'oscillateur 7, et que, par conséquent, la vanne se trouve en position OUVERTE. Si, au contraire, le second compteur 9 atteint le premier le compte 192, la fréquence de l'oscillateur 5 est inférieure à la fréquence de référence, ce qui veut dire que la vanne est en position FERMEE. Lorsque la vanne est ouverte, le basculeur 40 reçoit un signal sur son entrée D et provoque l'allumage du voyant 43. Lorsque la vanne est fermée, le basculeur 40 reçoit un signal sur son entrée C1 et provoque 1'allumage du voyant 44. Entant donné que la variation de fréquence tF entre les positions OUVERTE et FERMEE de la vanne est très faible en raison de la faible variation d'inductance de l'enroulement de la vanne, il y a lieu de tenir compte des variations d'inductance en fonction de la température. En effet, la fréquence de résonance de l'oscillateur de détection 5 varie avec la température ambiante. Des mesures ont montré que pour une variation de température entre -100C et +900C, la fréquence de résonance pour la position OUVERTE de la vanne varie entre 330 Hz et 320 Hz alors que pour la position FERMEE, elle varie entre 294 Hz et 275 Hz. Cette variation apparat a la Fig. 3 sur laquelle on a représenté, respectivement en trait mixte et en trait interrompu, la fréquence de l'oscillateur de détection 5 lorsque la vanne est en position ouverte et en position fermée. I1 résulte de la Fig. 3 qu'il est nécessaire, pour obtenir un bon fonctionnement de détection, que la fréquence de référence suive les variations de la fréquence de l'oscillateur de détection 5. A cet effet, les coefficients de température des résistances et des condensateurs utilisés dans l'oscillateur 7 ont été choisis pour obtenir ce résultat. Cette fréquence de référence ainsi obtenue est représentée en trait plein à la Fig. 3. Comme représenté à la Fig. 3, la fréquence de référence a une valeur presque égale à la moyenne des fréquences de vanne ouverte et fermée. Etant donné que, d'une part, la variation de fréquence tF, entre les positions OUVERTE et FERMEE de la vanne, est très faible, en raison de la faible variation d'inductance des enroulements de la vanne, et que, d'autre part, l'effet de la température sur la fréquence est très important, il s'est avéré nécessaire d'utiliser un comparateur de fréquence de type numérique. REVENDICATIONS 10) - Indicateur de position d'une vanne compor- tant un organe mobile solidaire d'un plongeur déplaçable par rapport à au moins un enroulement lors de l'excitation de celui-ci, caractérisé en ce que ledit enroulement (1, 2) est connecté dans le circuit d'un oscillateur (5) de détection des variations de fréquence en fonction de la position du plongeur de la vanne, et en ce qu'il comporte, en outre, un oscillateur (7) destiné à engendrer une fréquence de référence, un comparateur (6) de la fréquence de l'oscillateur de détection (5) à la fréquence de référence et des moyens (11) d'affichage de la position ouverte ou fermée de la vanne en fonction du résultat de la comparaison effectuée par ledit comparateur. 20) - Indicateur de position suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, ladite vanne comportant deux enroulements destinés à déplacer le plongeur de la vanne dans des sens opposés, connectés chacun à un dispositif d'actionnement (3, 4), l'un desdits enroulements (1) est directement branché dans le circuit de l'oscillateur de détection (5). 30) - Indicateur de position suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit comparateur (6) est un comparateur numérique constitué d'un premier compteur binaire (8) connecté à la sortie de l'oscillateur de détection (5), d'un second compteur binaire connecté à la sortie de l'oscillateur de référence (7) et d'un circuit logique (10) destiné à combiner les signaux de sortie des premier et second compteurs (8, 9) en vue d'engendrer les signaux de commande des moyens d'affichage de la position de la vanne. 40) - Indicateur de position suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'oscillateur de référence (7) est réalisé à l'aide de composants dont les coefficients de température donnent audit oscillateur des fréquences qui ont les mêmes caractéristiques de température que l'oscillateur de détection (5). 50) - Indicateur de position suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'affichage de la position de la vanne comprennent un basculeur bistable (40) dont les sorties sont respectivement connectées à un voyant (43) de position ouverte et un voyant (44) de position fermée.