Brevet FR2517061A1 — publié le 19830527

La présente invention concerne les instruments du type "indicateur d' humidité", permettant de visualiser par un signal l'état hygrométrique d'un sol ou d'une substance quelconque perméable. Dans des instruments connus de ce genre, l'indication est instantanée. Il s'agit, en fait, d'appareils très sophistiqués destinés à renseigner des utilisateurs professionnels sur l'bygrométrie d'un sol. Ces appareils se présentent sous la forme d'un boîtier muni d'une poignée. Le fonds du bottier est doté de deux électrodes qu'on enfonce dans le sol à mesurer. Un bouton de mise en marche permet de mettre sous tension le circuit électronique de mesure. Ce circuit électronique est complexe et implique une consommation sur la sourçe d'alimentation incompatible avec un fonctionnement ininterrompu. L'indication de ce type d'appareils peut être très précise, la lecture se faisant sur galvanometre ou afficheur digital. En tous cas, il s' agit d'appareils cofiteux dont l'usage est réservé à une clientèle professionnelle, mais en aucun cas à une clientèle "grand public". Ce type d'appareils présente donc l'inconvénient d'entre coûteux et de ne pouvoir rester à poste sans entretien un long temps; de plus, il est encombrant. L'indicateur d'humidité selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Il comprend un circuit électronique simple et peu coûteux qui met en fonctionnement un signal optique ou sonore dès qu'un seuil limite prédéterminé d'hygromètrie est atteint entre deux électrodes de mesure. Ce circuit consomme suffisamment peu pour qu'on puisse le laisser- à demeure dans une jardinière, par exemple, avec une autonomie suffisante de la pile incluse dans le bottier. En outre, les dimensions que l'on peut obtenir avec le. dispositif objet de l'invention le rendent parfaitement dissimulable dans un pot à fleurs, par exemple. Le signal fourni par un tel dispositif pourra indiquer soit un excès d'arrosage, soit un manque d'arrosage, ce qui est tout à fait suffisant pour un appareil grand public. Selon une première variante, illustrée par la figure 1 ci-annexée, le dispositif objet de l'invention est présenté sous sa forme la plus simplifiée. Une batterie de piles 16 dont la tension de coupure est supérieure à la somme possible des tensions de seuil des semi-conducteurs utilisés, alimente en permanence le circuit; en pratique, cette batterie est constituée de deux piles alcalines au bioxyde de manganèse montées en série. Ce type de pile assure en effet, une grande autonomie en stockage pour un coût beaucoup plus faible que les piles à l'oxyde de mercure, or le courant moyen que ces piles auront à débiter est très faible. Le condensateur 15 connecté en parallèle avec la source 16 est destiné à diminuer les effets parasites de la résistance interne de la batterie de piles en fin de vie de ces dernières. La source 16 alimente un premier circuit qui comprend un multivibrateur, dont le principe est connu en soi. Ce multivibrateur comprend les transistors 7 et 12 montés en émetteurs communs, lesquels émetteurs sont connectés à l'un des pôles de la source 16. Chacun des collecteurs desdits transistors sont chargés par une résistance. Le transistor 7 est chargé par la résistance 6 d'une valeur de plusieurs milliers d'ohms. Le transistor 12 est chargé par la résistance 14 montée en série avec la diode électroluminescente 13; cette résistance a pour rôle de limiter le courant dans ladite diode électroluminescente lorsque le transistor 12 voit son espace émetteur-collecteur présenter une résistance dynamique très faible.La diode électroluminescente 13 est convenablement polarisée par rapport à la source 16, de telle façon, que lorsque le transistor 12 devient passant,-elle produise un éclat lumineux. Le transistor 12, comme le transistor 7 devient alternativement conducteur; ainsi, lorsque le transistor 7 est bloqué, le transistor 12 devient conducteur, et vice-versa, lorsque le transistor 12 est bloqué, le transistor 7 devient conducteur. Le rapport cyclique relatif de la conduction du transister 12 assurant la commande de la diode électrolumrnescente 13 est représenté par la figure 2 ci-annexée. On y voit que le temps de conduction t est très court devant le temps de récurrence T entre impulsions. Ce fort rapport cyclique est destiné à limiter au maximum la consommation sur la batterie de piles 16.En effet, une impulsion de courant aussi courte produit un effet lumineux sur la diode électroluminescente 13 parfaitement perceptible: il est donc intéressant -de régler ce temps de telle sorte que l'éclat lumineux restant visible, la consommation moyenne soit aussi faible que possible. Pour régler ce rapport cyclique, il suffit de jouer sur les valeurs des condensateurs 8 et Il ainsi que sur les valeurs des résistances associées 9, 10 et 6. La résistance 6,qui charge le collecteur du transistor 7,est choisie de valeur élevée de manière à ne pas driver inutilement trop d' énergie en dehors de la diode electroluminescente 13. La polarisation des transistors 7 et 12 est obtenue grâce au pont que constituent entre elles, respectivement, les résistances 9 et 17 et les résistances 10 et 18. Ainsi, le multivibrateur qui vient dire décrit ne pourra entrer en fonctionnement que si l'éxtrémité commune des résistances 9 et 10 devient suffisamment positive par rapport aux émetteurs desdits transistors. Or, cette extrémité commune est réliée au condensateur 5 dont la charge est commandée par le transistor 4 dont la polarité est inverse de celle des transistors 7 et 12. Donc, lorsque le transistor 4 devient conducteur et seulement lorsqu'il devient conducteur, le multivibrateur sus-décrit peut entrer en fonctionnement. Lorsque ce transistor 4 est bloque, la consommation résiduelle du circuit devient extrèmement faible. En effet, la consommation générale est alors limitée à la consommation propre de la résistance ajustable 3 qui a pour rôle de polariser le transistor 4.Or, cette résistance a une valeur supérieure à 1 mégohm et, sous 3 volts,tension maximale de la batterie de piles 16, son courant maximum est donc inférieur à 3 microampères, ce qui est négligeable devant le courant de fuite propre des piles elles-mêmes. Lorsque les électrodes 1 et 2 connectées en parallèle sur l'espace base-émetteur du transistor sont plongées dans un sol humide, donc de faible résistivité, le sol se comporte comme un shunt qui dérive presque totalement le courant issu de la résistance de polarisation 3 de la base dudit transistor; en conséquence,ltespace collecteur-émetteur de ce transistor est bloqué. Cet espace bloqué, tout le circuit est bloqué et la diode électroluminescente ne peut fonctionner. En revanche, si le sol se déssèche entre les électrodes 1 et 2, sa résistivité augmente et la résistance inter-électrodes augmente jusqu'à un seuil correspondant à la conduction du transistor 4. Ce seuil est ajustable, à volonté, par la manoeuvre de la résistance ajustable 3. Le transistor 4, devenu conducteur, charge le condensateur 5 à un potentiel qui autorise la polarisation suffisante des résistances 9 et 10, ce qui met en fonctionnement le reste du circuit: la diode électroluminescente 13 se met alors à fournir des éclats de durée bréve à récurrence proche de la seconde, par exemple. Avec un tel dispositif, dans des eonditions normales, c'est à dire électrodes piquées dans un sol normalement arrosé, la consommation demeure tellement faible que la batterie de piles est quasiment en régime de stockage. Si le sol s'est suffisamment asséché, et que la diode électroluminescente se mette à clignoter, la consommation moyenne du circuit s'élève alors à 400 microampères ce qui,pour deux piles alcalines du type CEI ÂÂ, autorise une autonomie de signal continu d'environ 4500 heures,soit plus de six mois de fonctionnement ininterrompu. Selon cette variante, les transistors 7 et 12 sont du type NPN et le transis- tor 4 du type PNP. il est parfaitement possible d'inverser la polarité de ces transistors et d'utiliser ainsi un transistor 4 du type NPN et des transistors 7 et 12 du type PNP, ceci, bien évidemment, à condition d'inverser les autres éléments polarisés figurant dans le circuit. Dans cette variante, la diode électroluminescente 13 qui fournit le signal d'arrosage peut être remplacée par un générateur de bruit. Une seconde variante du dipositif selon l'invention est illustrée par la figure 3. Cette variante n'est plus prévue pour détecter un manque d'hu midité du sol mais au,contraire, un excès d'humidité. Cette seconde variante reprend strictement le schéma-de la première variante à cette exception près que la commande du courant de base du transistor 4 est inversée, le fonctionnement du circuit demeurant; par ailleurs, le même. Ainsi, dans ce cas, les électrodes 19 ét 20 ne sont plus connectée entre la base du transistor 4 et un potentiel proche de son émetteur, mais entre la base de ce transistor et un potententiel proche de son collecteur, de telle sorte que lorsque le milieu dans lequel sont plongées ces électrodes présente une résistivité suffisamment faible, le transistor 4 est débloqué et autorise le fonctionnement de la suite du circuit, comme décrit plus haut. La résistance ajustable 21 constitue un shunt pour la résistance inter-électrodes et son réglage permet de déterminer le seuil de fonctionnement de la diode électroluminescente 13.A la différence de la première variante, ce dispositif ne founit un signal d'alarme que lorsque la résistance inter-électrodes devient trop faible, ctest à dire, par exemple, lorsque le sol dans lequel les éleetrc- des 19 et 20 est trop arrosé. Toutes les autres caractéristi'ques de cette variante restent identiques à celles de la première variante. Une troisième variante du dispositif objet de l'invention comprend deux modules réunis dans un même bottier, chacun de ces modules correspondant respectivement à l'une et l'autre des variantes déjà décrites. Ainsi, de ce bottier sortent deux paires d'électrodes dont l'une détectera un seuil minimun d'humidité et l'autre détectera un seuil maximum d'humidité. Les diodes électroluminescentes équipant les deux circuits seront choisies de couleur différente de manière à pouvoir différencier lors de la production d'un des signaux si c'est un excès ou un manque d'humidité qui l'a déclenché Dans cette variante, les seuils indiquant l'excès ou le manque d'arrosage sont réglables indépendamment par le moyen, respectivement, des résistances ajustables 21 et 3.Au demeurant, le réglage de ces résistances permet de couvrir toute la plage des résistivités correspondant à la culture des différents types de végétaux, allant des cactées aux fougères. Ce réglage pourrait éventuellement être réalisé par l'utilisateur qui adapterait ainsi le dispositif à ses besoins. Le dispositif objet de l'invention -peut être utilisé dans tous les cas où lion veut surveiller l'arrosage des plantes, tout particulièrement l'arrosage des plantes en bac ou en pot. Il peut aussi servir à apprécier le degré de siccité ou d'humidité de diverses substances hygrophylles. il peut être utilisé dans le domaine agricole, dans l'industrie et comme appa- reil d'intérieur. Des applications particulièrement intéressantes peuvent être le contrôle de l'arrosage des plantes et la surveillance de la siccité d'une substance humide. Comme il va de soi, et camne il résulte d'ailleurs de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement aux modes de réalisation ayant été plus spécialement indiqués; elle embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICBIIOS 1. Dispositif électronique auto-alimenté, propre à contrôler l'état hygrométrique d'une substance au moyen d'électrodes y plongeant, caractérisé par le fait que la résistance inter-éleetrodes variable existant entre lesdites électrodes 1 et 2 agit sur l'électrode de commande d'un premier semi-conducteur 4 dont l'électrode de sortie laisse, ou non, passer un courant amplifié, capable d'agir sur les éléments de polarisation d'un multivibrateur as table dont un des semi-conducteurs 12 commande pas le moyen de son électrode de sortie un moyen capable de produire un signal d'alarme, dès que la susdite résistance inter-électrodes atteint une valeur de seuil prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le susdit multivibrateur comprend deux transistors montés à émetteurs communs l'électrode de sortie de l'un étant chargée par une résistance, l'électrode de sortie de l'autre étant chargé par une diode électroluminescente 13 convenablement polarisée, chacune de ces électrodes de sortie étant reliée à l'électrode de commande du transistor opposé par le moyen des condensateurs 8 et il convenablement polarisés, les éleetrodes de commandes desdits transistors 7 et 12 étant polarisées par deux résistances 5 et 10 dont une des extrémités est reliée à l'électrode de sortie d'un troisième semi-conducteur 4 dont l'état de conduction est déterminé par un pont de résistances comprenant la susdite résistance inter-électrodes connectée entre son électrode de commande et son électrode commune et une résistance ajustable 3 connectée entre son électrode de commande et un potentiel proche de celui de son électrode de sortie, de telle sorte que la susdite résistance inter-électrodes associée à ladite résistance ajustable 3 déterminent un seuil de conduction à partir duquel le multivibrateur entrera en fonctionnement, permettant ainsi à la diode électroluminescente 3 de fournir un signal lumineux. 3. Dispositif selon la revendication 1 et 2, caractérisé par le fait que le susdit multivibrateur présente un fort rapport cyclique entre la récurrence dudit signal et le durée propre dudit signal. 4. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que le semi-conducteur amplificateur 4 est de polarité opposée à celle des semi-conducteurs équipant le susdit multivibrateur. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les places respectives des susdites résistances inter-électrodes et ajustable 3 sont inversées, ainsi, la résistance rajusta~ ble 3 prend la place de la résistance inter-électrodes et, vice-versa, de telle sorte que ledit seuil prédéterminé, corresponde à une variation inverse de ladite résistance inter-électrodes. 6. Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé par le fait qu'un dispositif selon la revendication 2 et un dispositif selon la revendication 5 sont montés en parallèle dans un même bottier et que dotés chacun d'un signal lumineux de couleur différente, ils ils indiquent chacun un seuil hygrométrique inverse: l'un une trop grande siccité, l'autre une trop grande humidité. 7. Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisé par le fait que le moyen 13 de produire un signal lumineux est un moyen propre à produire un signal sonore.