Brevet FR2500169A1 — publié le 19820820

APPAREIL SERVANT A FOURNIR UNE INDICATION D'UNE VARIATION DE LA CONSTANTE DIELECTRIQUE D'UN FLUIDE. La présente invention concerne un appareil servant à fournir une indication d'une variation de la constante diélectrique d'un fluide, et plus particulièrement un appareil servant à fournir une indication de la présence d'une impureté dans ce fluide. L'objectif de l'invention est de procurer un appareil du type spécifié, sous une forme simple et commode. Selon l'invention, un appareil servant à fournir une indication d'une variation de la constante diélectrique d'un fluide comprend deux électrodes dont au moins une est entourée, lorsque l'appareil est en service, par ledit fluide, un oscillateur servant à charger et décharger des condensateurs formés respectivement par lesdites électrodes, la fréquence d'oscillations dudit oscillateur dépendant de la tension créée aux bornes de l'un ou de l'autre des dits condensateurs au cours d'un cycle, et un moyen sensible à la différence entre les tensions créées aux bornes desdits condensateurs, ledit moyen fournissant une indication d'une variation de la constante diélectrique du fluide. La description suivante,enregard des dessins annexés illustre des modes de réalisation de l'invention. La figure 1 est un schéma de montage d'un exemple d'appareil servant à fournir une indication d'un niveau d'eau ascendant dans une chambre de Sédimentation d'un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur. La figure 2 est une vue de côté en coupe d'un exemple d'appareil ayant le même but. La figure 3 représente une variante de l'appareil de la figure 2, et La figure 4 représente un schéma de montage de l'appareil représenté sur la figure 2. Dans le dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur, la pratique habituelle consiste à prévoir un filtre à carburant qui est capable d'éliminer les impuretés solides du carburant liquide, et une chambre de sédimentation au fond de laquelle, lorsque l'appareil est en service, leau contenue dans le carburant a tendance à s'accumuler.Il est nécessaire de vidanaer ou soutirer cette eau rie la chambre dès qu'elle atteint un certain niveau, sinon l'eau risque d'être aspirée ou refoulée dans le dispositif d'alimentation en carburant qui se trouve en aval, et en particulier dans le carburateur ou le dispositif d'injection de carburant. Malheureusement, le carburant peut de temps à autre contenir une quantité no- table d'eau, si bien que le soutirage de l'eau à intervalle de temps ou de kilométrages réguliers risque de ne pas être suffisant, pour garantir que de l'eau ne passera pas dans le dispositif d'alimentation en carburant qui se trouve en aval. Il est par conséquent souhaitable qu'il soit indiqué d'une manière ou d'une autre à l'opérateur du moteur que le niveau de l'eau se rapproche du certain niveau précité. Comme le montre la figure 1, l'appareil comprend deux électrodes 10 et 11 qui sont montées sur un élément de sup- port disposé de façon à s'enfoncer dans la chambre de sédi- mentation. Chaque électrode est connectée à une plaque d'un condensateur respectif Cl ou C2, dont les autres plaques sont respectivement connectées, au moyen de résistances Rl et R2, à la sortie d'un premier circuit OU exclusif 12. En outre, les plaques précitées des condensateurs sont respectivement connectées, au moyen de résistances R3 et R4, à une borne d'entrée d'un second circuit OU exclusif 13 qui est également connecté à une borne d'alimentation négative, au moyen d'une résistance R5. L'autre entrée du circuit 13 est connectée a une borne d'alimentation positive, et sa sortie est connec- tée, au moyen d'une résistance R6, à l'une des entrées du circuit 12, dont l'autre entrée est connectée à la borne d'alimentation négative. Un condensateur C3 est monté entre la sortie et la première entrée du circuit 12. La partie de l'appareil qui a été décrite jusqu'à pré- sent fonctionne comme un oscillateur dont le fonctionnement est le suivant. A partir du moment o la sortie du circuit 12 devient "haute", les condensateurs combinés formés par le condensateur Cl et l'électrode 10, d'une part, et par le con- densateur C2 et l'électrode 11, d'autre part, commencent à être chargés par l'intermédiaire des résistances Rl et R2. Les tensions créées aux bornes des condensateurs combinés sont appliquées au circuit 13 par l'intermédiaire des résis- tances R3 et R4, et quand une valeur dite "de seuil" est atteinte, comme déterminée par les rapports entre les valeurs des résistances R3 et R4 et la valeur de la résistance R5, la sortie du circuit 13 devient "basse", ce qui fait passer la sortie du circuit 12 à un niveau bas. Dans ce cas, les con- densateurs combinés se déchargent rapidement et la sortie du circuit 13 redevient haute. Le circuit 12 ne change cependant pas d'état immédiatement et sa sortie ne devient pas immédia- tement haute, à cause de'l'effet retardateur de la résistance R6 et du condensateur C3. Cela doit laisser le temps aux con- densateurs combinés de se décharger. Cependant, lorsque le circuit change d'état, le condensateur C3 fournit une rétro- action positive en accélérant l'opération de commutation. Le cycle qui vient d'être décrit se répète ensuite. La fréquence globale de fonctionnement est commandée par le condensateur combiné qui présente la plus faible capacité, étant donné que la tension aux bornes de ce condensateur s'élève plus rapide- ment. Les capacités des condensateurs Cl et C2 sont fixes et sont plus grandes que les capacités des électrodes, si bien que se sont les capacités des électrodes qui en pratique dé- terminent la fréquence de fonctionnement. La constante dié- lectrique du carburant peut varier pour un certain nombre de raisons, et par conséquent la fréquence d'oscillation variera en fonction de la constante diélectrique du carburant. Les tensions créées aux bornes des condensateurs combi- nés sont appliquées aux entrées d'un troisième circuit OU ex- clusif 14, dont la sortie peut être connectée, au moyen d'une résistance R7, à une borne de sortie 15. Le circuit 14 aura une sortie basse tant que les tensions aux bornes des conden- sateurs combinés restent sensiblement les mêmes pendant la période de charge. Mais si l'une des tensions s'élève plus rapidement que l'autre, la sortie du circuit 14 devient haute et reste haute jusqu'à ce que l'autre tension atteigne la va- leur de seuil, et à cet instant la sortie devient basse, ou bien, dans le cas o l'autre tension n'atteint jamais la va- leur de seuil, lorsque la première tension tombe au dessous de la valeur de seuil après que la sortie du circuit 12 est devenue basse. Si le carburant qui entoure l'une des électro- des contient de l'eau, sa constante diélectrique est diffé- rente et cela se répercute dans la largeur des impulsions à la borne de sortie 15. Si le type de carburant varie, la constante diélectrique du carburant varie elle aussi et la fréquence d'oscillation varie étant donné que cela dépend de la capacité minimale des électrodes qui dans la plupart des cas correspondra au carburant non contaminé. Il est par con- séquent possible de fournir une indication de la teneur en eau du carburant même si le type de carburant peut changer. Il est possible que les électrodes soient toutes les deux entourées par le carburant qui contient de l'eau. Dans ce cas, la situation dans le circuit 14 serait la même que lorsque les électrodes sont entourées toutes les deux par du carburant non contaminé. Afin de prendre en compte cette si- tuation, il est prévu un quatrième circuit OU exclusif 16, dont la sortie est connectée à une borne de sortie 15A. Une des entrées du circuit 16 est connectée à la borne 15, et son autre entrée est connectée à une plaque d'un condensateur C4, dont l'autre plaque est connectée à la borne d'alimentation négative. L'autre entrée du circuit 16 est également connec- tée par l'intermédiaire d'une résistance R8, à la sortie du circuit 12, la résistance étant montée en parallèle avec une diode Dl dont la cathode est connectée à la sortie du circuit 12. Lorsque la sortie du circuit 12 devient haute, le conden- sateur C4 est chargé par l'intermédiaire de la résistance R8, et les valeurs de la résistance RB et du condensateur C4 sont tels que, normalement, c'est-à-dire que lorsque une des élec- trodes, ou les deux, est entourée par du carburant non conta- miné, la tension aux bornes du condensateur n'atteint pas la valeur de seuil du circuit 16 avant que la sortie du circuit 12 devienne basse. En d'autres termes, le circuit 16 ne fonc- tionne pas. Si les électrodes sont toutes deux entourées par du carburant contaminé, le condensateur C4 a le temps de se charger, si bien que la sortie du circuit 16 devient haute avant que la sortie du circuit 12 devienne basse. La diode Dl a pour effet de décharger rapidement le condensateur C4 lors- que la sortie du circuit 12 devient basse. Les bornes de sortie 15 ou 15A peuvent être connectées à un dispositif indicateur, et, si les éléments du circuit sont convenablement choisis, il est possible d'obtenir une indication de la constante diélectrique du carburant qui en- toure les électrodes. Les signaux délivrés aux bornes de sor- tie 15 ou 15A peuvent être intégrés et servir à allumer une lampe témoin pour fournir une indication visuelle que le car- burant contient une trop grande quantité d'eau. Dans un autre agencement, dont des formes de réalisa- tion pratique sont représentées sur les figures 2 et 3, les électrodes sont encapsulées de façon à ne pas être en contact direct avec le carburant. En outre, le circuit électrique est modifié, comme cela va être expliqué. Comme le montre la Figure 2, l'appareil comprend un bottier tubulaire 17 qui est fermé à son extrémité la plus étroite et qui est muni d'un filetage périphérique 18 qui permet de le monter à l'inté- rieur d'une ouverture taraudée dans la paroi de fond de la chambre de sédimentation. Ce boîtier comporte une partie agrandie 19 dont l'extrémité ouverte est fermée par un élé- ment de fermeture 20 qui délimite une ouverture de câble 21 par laquelle passe le câble de raccordement 22. Il est prévu un élément 23 de retenue de câble qui, lorsqu'il est enfoncé en position, déforme une partie de l'élément de fermeture au- tour du câble en formant un joint étanche aux fluides. L'élément de fermeture comporte une jupe 24 d'un seul tenant qui se trouve à l'intérieur de la partie agrandie 19 du bottier. Cette jupe laisse place à un élément de support annulaire 25 qui, outre qu'il fournit une monture pour une plaquette de circuit imprimé 26, porte également un élément de montage cylindrique 27 qui se trouve à l'intérieur de la partie la plus étroite du boîtier. L'élément de montage 27 est formé d'un matériau électriquement isolant, de même que le boîtier. La partie terminale de l'élément de montage est entourée par une électrode 28 qui peut être par exemple, une feuille métallique mince. L'électrode 28 est connectée à la plaquette de circuit imprimé par un fil isolé. Une seconde électrode 27 est enfilée dans un trou transversal ménagé dans l'élément de montage et est également connectée à la pla- quette de circuit imprimé au moyen d'un fil isolé. On notera que dans ce cas l'électrode 28 a une surface plus grande que l'électrode 29, et que les électrodes sont toutes deux encap- sulées et ne sont pas en contacts avec le carburant. Comme on le voit sur le schéma de montage modifié de la Figure 4, le fait que les électrodes sont encapsulées permet d'éliminer les condensateurs fixes qui étaient montés en séries avec les électrodes de la Figure 1. Lorsque le boîtier 17 est fixé dans la chambre de sédimentation, l'électrode 29 est en fait entourée par le matériau qui forme la chambre. Sa capacité est par conséquent sensiblement constante indépendamment d'échangement de carburant. La Figure 3 des dessins représente une variante de la forme de réalisation pratique de la figure 2. Sur la Figure 3, le bottier, ainsi que l'élément de montage, sont beaucoup plus long, si bien que l'électrode 29 est nettement dégagée de la partie filetée 18 du boîtier et est également bien dé- gagée de la paroi de fond de la chambre de sédimentation. Comme le montrent les Figures 2 et 3, d'autres trous peuvent être prévus pour l'électrode 29. Si l'on considère maintenant la Figure 4, on voit que non seulement les condensateurs Cl et C2, des résistances R5, R7 et R8, mais aussi les condensateurs C3 et C4, la diode Dl et le circuit OU exclusif 16, sont supprimés. Le circuit de la figure 4 comporte un circuit OU exclu- sif 30 dont l'une des entrées est connectée à une borne d'alimentation positive par l'intermédiaire d'une résistance R9, et dont l'autre entrée est connectée à une borne d'ali- mentation négative par l'intermédiaire d'un condensateur C5. Les entrées sont reliées entre elles par une diode D2, et la première entrée est connectée à la borne d'alimentation néga- tive par l'intermédiaire d'un condensateur C6 qui est monté en parallèle avec une diode Zener D3. On notera que la catho- de de la diode D2 est connectée à l'entrée mentionnée en pre- mier lieu. La borne de sortie du circuit 30 est connectée à l'ano- de d'une diode D4 dont la cathode est connectée à l'une des bornes d'une résistance R10 et à une plaque d'un condensateur C7. L'autre plaque du condensadeur est connectée à la borne d'alimentation négative. Par ailleurs, à la première borne de la résistance R10 est également connectée la cathode d'une diode D5 dont l'anode est connectée à la borne de sortie du circuit 14. L'autre borne de la résistance R10 est connectée à la borne de base d'un transistor Tl dont la borne d'émetteur est connectée à la borne d'alimentation négative et dont le collecteur est connecté à une des bornes d'une résistance Rll, dont l'autre borne est connectée, par l'intermédiaire d'une lampe témoin 31, à la borne d'alimentation positive. Une diode Zener D6 est montée entre les bornes de collecteur et d'émetteur du transistor. Le fonctionnement des circuits 12 et 13 et des compo- sants qui leurs sont associés est sensiblement le même que celui qui a été décrit relativement à la Figure 1. Mais dans ce cas la résistance R5 est supprimée. Le circuit 14, comme dans l'exemple de la Figure 1, réagit à la différence entre les tensions créées aux bornes des condensateurs constitués par les électrodes 28 et 29. Même si l'une des électrodes est plus grande que l'autre, lorsque le carburant n'est pas contaminé, la différence entre les capacités est très petite, et bien que la sortie du cir- cuit 14 puisse devenir haute, elle ne le fait que pendant une brève durée, et du fait de la présence du condensateur C7 le transistor Tl ne sera pas rendu conducteur. Mais si le carbu- rant est contaminé, la différence entre les capacités des électrodes sera plus grande et la sortie du circuit 14 res- tera haute pendînt un laps de temps plus long, si bien que le transsistor sera rendu conducteur en provoquant l'éclairement de la lampe témoin. Le circuit 30, ainsi que les composants qui lui sont associés, sert de minuterie aux fins des essais de la lampe témoin chaque fois que le circuit est connecté à une source d'alimentation électrique. Avant qu'une telle connection soit faite, les condensateurs C5 et C6 se trouveront à l'état déchargé. Quand la connection est faite, le condensateur C6 se charge assez rapidement à une tension déterminée par la diode Zener D3. Cependant, le condensateur C5 est chargé par le courant de fluide inverse de la diode D2 et par conséquent se charge beaucoup plus lentement à. la tension déterminée par la diode Zener. Pendant la période d'inégalité des tensions aux entrées du circuit 30, sa sortie est haute, avec pour conséquence que le transistor est rendu conducteur et que la lampe s'éclaire. REVENDICATIONS 1. Appareil servant à fournir une indication d'une variation de la constante diélectrique d'un fluide, caractérisé en ce qu'il comprend deux électrodes (10,11) dont au moins une est entourée, lorsque l'appareil est en service, par ledit fluide, un oscillateur (12,13) servant à charger et décharger les condensateurs formés respectivement par lesdites électro- des, la fréquence d'oscillation dudi-t oscillateur dépendant de la tension créée aux bornes de l'un ou l'autre desdits condensateurs au cours d'un cycle, et un moyen (14) sensible à la différence entre les tensions créées aux bornes desdits condensateurs, ledit moyen fournissant une indication de la variation de la constante diélectrique du fluide. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit oscillateur comporte deux circuits "OU" exclusifs (12,13). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits condensateurs sont connectés à la sortie de l'un desdits circuits "OU" exclusifs (12) par l'intermé- diaire de deux premières résistances (R1,R2), et à l'entrée de l'autre (13) desdits circuits OU exclusifs par l'intermé- diaire de deux autres résistances (R3,R4). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sortie dudit autre circuit OU exclusif (13) est connectée à l'une des entrées du premier circuit OU exclusif (12) les autres entrées des circuits OU exclusifs étant res- pectivement connectées à des lignes d'alimentation de polarité opposé. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance (R6) montée entre la sortie dudit autre circuit (13) et la première entréé du premier circuit (12), et un condensateur (3) monté entre la première entrée du premier circuit et sa sortie. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un autre circuit OU exclusif (14) dont les entrées sont connectées respectivement audits condensateurs (C1, C2, 10,11) et dont la sortie est connectée à un circuit indicateur (16).- 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit circuit indicateur comporte un transistor T1 dont le Irajet collecteur-emetteur est monté en série avec une lampe témoin (31), la sortie dudit circuit OU exclusif étant connecté à la base dudit transistor(T1) par l'intermé- diaire d'une résistance (R10). 8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un condensateur servant à retarder le passage du transistor à l'état conducteur à la suite d'une modification de la sortie de l'autre circuit OU exclusif. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit OU exclusif *supplémentaire qui est connecté comme minuterie (30) pour fournir un courant de base audit transistor pendant un laps de temps limité pour permettre le contrôle de ladite lampe témoin lorsque l'appareil est connecté à une source d'alimentation électrique. 10.Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits condensateurs, sont formés par les électrodes (10,11) et par des condensateurs (C,C2) fixes montés en séries avec elles, lesdites électrodes étant portées par un support isolé destinées à plonger dans le fluide. 11. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites électrodes sont montées à l'intérieur d'un support isolant conçues pour être plongées dans le fluide. 12. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces des deux électrodes sont différentes.