Brevet FR2514134A2 — publié le 19830408

FR 2514134 A2 19830408 FR 8118852 A 19811007 La présente invention concerne un dispositif per- mettant le contrôle de niveau du liquide contenu dans un réservoir et constitue un perfectionnement au dispositif selon la demende de brevet principal n 76 30120 du 6 octobre 1976. On connait déjà des dispositifs du type comprenant une sonde formée par un élément métallique résistif à coefficient de température élevé, destinée à être plongée dans le liquide d'un réservoir, un élément d'alimentation en courant de la sonde, et des moyens permettant de compa- rer la tension initiale Uo aux bornes de la sonde, à la tension Ut présente aux bornes de celle-ci au bout d'un temps t, pour lequel la sonde a atteint son état de stabi- lité thermique Par tension initiale Uo on entend la ten- sion présente aux bornes de la sonde à l'instant to de mise en service du dispositif d'alimentation On sait en effet, qu'un élément métallique résistif ayant un coefficient de température élevé voit sa résistance propre augmenter en fonction de sa température, et par conséquent du courant qui le traverse, ces deux derniers paramètres étant bien entendu liés Ainsi lorsqu'un tel élément résistif est plongé dans un liquide, sa résistance propre dépend du niveau de liquide dans lequel il est plongé puisque la partie de l'élément résistif disposée au-dessus du liquide et donc exposée à l'air, est bien moins refroidie que la partie immergée Lorsque le niveau de liquide dans lequel est plon- gé l'élément résistif augmente, la température moyenne dudit élément diminue, il en est donc de même de sa résis- tance. Bien entendu le phénomnne inverse se produit pour une diminution du niveau de liquide dans lequel est plongé l'élément résistif. On a ainsi décrit dans la demande de brevet princi- pal N 76 30120 du 6 octobre 1976 différents modes de réa- lisation de dispositifs de contrôle de niveau de liquide conteniusdans un réservoir utilisant un tel principe. Le brevet principal N O 76 30120 du 6 octobre 1976 est ici cité à titre de référence étant entendu que l'on pourra s'y reporter pour la pleine intelligence de la pré- sente description. La présente invention vient maintenant proposer un nouveau dispositif de contrôle de niveau de liquide dans un réservoir qui s'avère particulièrement simple de réa- lisation tout en présentant une grande fiabilité et une bonne précision dans la mesure. Conformément à la-présente invention les moyens de comparaison de la tension Uo et de la tension Ut se composent d'un convertisseur tension / fréquence dont l'entrée est connectée aux bornes de la sonde, de deux compteurs reliés, en parallèle, à la sortie du convertis- seur tension / fréquence, d'une base de temps apte à com- mander, d'une part, le comptage d'un premier compteur pen- dant une durée donnée et ce, dès l'instnnt to de mise en service de l'élément d'alimentation, le contenu du premier compteur à la fin du premier comptage étant ainsi repré- sentatif de la tension Uo mesurée aux bornes de la sonde à l'instant to de la mise en service de l'alimentation, d'autre part, le comptage du deuxième compteur pendant la même durée donnée et ce, au bout d'un temps t au bout du- quel la sonde a atteint son état de stabilité thermique, le contenu du deuxième compteur à la fin de la durée de comp- tage étant ainsi représentatif de la tension Ut mesurée aux bornes de la même sonde à l'instant t, en,fin-d'un soustrac- teur relié à la sortie des deux compteurs, et commandé par la base de temps, pour délivrer un signal de sortie propor- tionnel à la différence entre le contenu des deux compteurs. On comprend qu'à la fin de chaque cycle on dispose des informations relatives à la tension initiale Uo, la tension Ut et la variation de tension (Ut Uo). Cette disposition s'avère donc particulièrement avanta- geuse puisqu'elle permet éventuellement d'effectuer des corrections en fonction de la valeur initiale de la ten- sion Uo. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la descrip- tion détaillée qui va suire, et en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non-limitatif et qui représente le schéma de principe d'un dispositif de contrôle de niveau de liquide conforme à la présente invention. Comme cela est représenté sur le dessin, le dispositif de contrÈle du niveau de liquide contenu dans un réservoir, comprend une sonde 1, formée d'un élément métallique résistif à coefficient de température élevé, la dite sonde étant destinée à être plongée dans le liquide du réservoir Cette sonde 1 est branchée entre la masse et la sortie d'un dispositif d'alimentation en courant 2. Bien entendu le dispositif d'alimentation en courant 2 pourra être constitué soit d'un générateur de courant, soit d'un générateur de tension alimentant ladite sonde 1 par l'intermédiaire d'une résistance. Un convertisseur tension / fréquence 3 est branché aux bornes de la sonde 1 Ce convertisseur tension/ fréquence délivre à sa sortie un signal dont la fréquence est proportionnelle à la tension U présente aux bornes de la sonde 1 La sortie du convertisseur tension / fré- quence 3 attaque respectivement, par l'intermédiaire de deux portes A et B ( 8,9), deux compteurs A et B, référen- cés 4 et 5 sur la Fig 1 Le comptage des compteurs A et B ( 4,5), est commandé par une base de temps 6 contrôlant les- portes'A, B, comme cela sera décrit plus en détail dans la suite de la présente description Enfin un soustracteur 7 est relié en sortie des deux compteurs A,B 13 La bnse de temps 6 contrôle en outre d'une part la mise en service du dispositif d'alimentation 2, d'autre part le fonctionnement du soustracteur 7. On va maintenant décrire plus en détail le fonctionnement du dispositif représenté sur la Fig 1. Comme cela a été décrit dans la demande de brevet principal NI 76 30120 du 6 octobre 1976, lorsqu'on alimente en courant un fil résistant à coefficient de tem- pérature élevé, celui-ci présente à ses bornes une tension de valeur initiale Uo à l'instant to de mise en service du dispositif d'alimentation Cette tension initiale Uo dépend de la température ambiante et de la résistance des-conduc- teurs branchés en parallèle dudit fil résistant, pour me- surer la tension Au bout d'un temps t pour lequel la sonde a atteint son état de stabilité thermique, 'la tension Ut alors présente aux bornes de la sonde est toujours supé- rieure à la tension initiale Uo On a constaté que la crois- sance de cette tension était sensiblement exponentielle. D'autre part plus le niveau de liquide dans lequel est plongé l'élément résistif 1 augmente, plus la température moyenne dudit élément diminue du fait que la partie qui se trouve ainsi exposée à l'air diminue en fonction de l'élé- vation du niveau de liquide et que l'élément résistif 1 se trouve ainsi plus refroidi Ainsi comme cela a été représenté sur la Fig. 1 de la demande de brevet principal, la tension initiale Uo présene aux bornes de la sonde 1 lors de la mise en servi- ce du dispositif d'alimentation 2, est la même pour deux sondes 1 de caractéristiques strictement identiques, respec- tivement plongées dans un liquide, et dans l'air Par contre, au bout d'un temps t correspondant au temps au bout duquel la sonde 1 a atteint son état de stabilité thermique, la tension présente aux bornes d'une sonde 1 plongée dans un liquide sera inférieure, à courant égal, à la tension pré- sente aux bornes de la sonde 1 située dans l'air Une telle différence de tension est due, bien entendu, à la différen- ce de température moyenne dudit élément résistif 1, comme cela a été précédemment décrit. A l'instant initial to de début de cycle la base de temps 6 commande la mise en service du dispositif d'alimentation 2 Simultanément la base de temps 6 comman- de l'ouverture de la porte A pendant une durée donnée Par conséquent la tension initiale Uo présente aux bornes de la sonde 1, et due au passage-, à travers ledit élément résis- tif 1, du courant fourni par le dispositif d'alimentation 2, tension initiale qui se trouve appliquée à l'entrée du convertisseur tension / fréquence 3, fournit à la sortie de ce convertisseur 3 une fréquence proportionnelle à la tension initiale Uo présente aux bornes de la sonde La porte A étant ouverte pendant une durée déterminée définie par la base de temps 6, on comprend que le contenu du comp- teur A, à la fin de l'ouverture de la porte A, est propor- tionnel à la tension initiale Uc Pour cela bien entendu ladite durée donnée pendant laquelle la base de temps 6 commande l'ouverture de la porte A et donc le comptage du compteur A doit être très inférieure au temps de montée en température de la sonde, de sorte qu'à la fin du comptage la tension présente aux bornes de la sonde soit encore très voisine de la tension initiale Uo. La base de temps 6 maintient le fonctionnement du dispositif d'alimentation et on comprend que ia tension aux bornes de la sonde 1 s'élève jusqu'à ce que l'état de stabilité thermique soit atteint L'élévation de tension aux bornes de la sonde 1 est sensiblement inversement pro- portionnelle au niveau de liquide dans le réservoir l'Au bout d'un temps t correspondant au temps au bout duquel la sonde a sensiblement atteint son état de stabilité thermi- que, la base de temps 6 commande l'ouverture de la porte B et le comptage du compteur B ( 5) pendant une durée détermi- née égale à la durée donnée d'ouverture de In porte A et de comptage du compteur A tel que précédemment décrit. Ainsi le contenu du compteur B ( 5) à la fin du comptage est proportionnel à la fréquence du signal de sortie du convertisseur tension / fréquence 3, fréquence elle-même proportionnelle à la tension Ut présente aux bornes de la sonde 1 Le contenu du compteur 3 est donc directement pro- portionnel à la tension Ut. A la fin du temps d'ouverture de la porte B ( 9) la base de temps 6 commande alors le fonctionnement du soustracteur 7 relié en sortie des deux compteurs A, B On comprend par conséquent que le soustracteur 7 qui fournit un signal proportionnel à la différence entre le contenu des compteurs A et B délivre une information directement proportionnelle à la valeur de l'élévation de tension pro- duite aux bornes de la sonde 1 pendant le temps t Bien entendu une telle information peut aisément être utilisée, par exemple par comparaison avec différents niveauxprédé- terminés, pour définir le niveau de liquide dans le réser" * 20 voir, et par conséquent, commander si nécessaire le dispo- sitif d'alarme approprié Lors de l'acquisition de cette information le cycle prend fin et la base de temps 6 arrête la mise en service du dispositif d'alimentation 2 Bien en- tendu les portes A, B ( 8,9) peuvent être supprimées, et la base de temps 6 peut-être directement reliée à l'entrée d'autorisation de comptage des compteurs A et B. Conformément à la présente-invention, la deman- deresse a constaté qu'il s'avérait particulièrement avan- tageux de réaliser le convertisseur tension / fréquence sous forme d'oscillateur à transistor unijonction program- mable Cependant un tel convertisseur tension / fréquence 3 pourra bien entendu prendre toutes formes appropriées. Il en est de même de l'ensemble des blocs fonctionnels re- présentés sur la figure annexée En particulier, on se réferera à la descrip- tion du brevet principal n' 76 30120 pour ce qui est des circuits d'alerte ou d'indication de niveau branchés en sor- tie du soustracteur 7. La présente invention s'applique notamment à la mesure de niveau de liquide dans les réservoirs de véhicule et en particulier au niveau d'huile ou de carburant. Bien entendu, la présente invention n'est pas li- mitée aux modes de réalisation qui-viennent d'être décrits à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'au- tres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de la présente invention En particulier on pourra prévoir un circuit différent en sortie du soustracteur 7 pour mémoriser l'information disponible à la sortie de celui-ci lorsque le cycle décrit précédemment est répété à intervalles réguliers, les dits intervalles, étant suffisamment longs pour permettre le refroidissement de la sonde 1 avant chaque nouvelle mesure et le soustracteur 7 étant lui-même remis rapidement à zéro avant chaque nouvelleentrée d'informations i 4134 REVENDICATIONS 1 Dispositif de contrôle du niveau de liquide * contenu dans un réservoir, du type comportant une sonde formée-d'un élément métallique résistif à coefficient de température élevé, un dispositif d'alimentation en courant de la sonde, et des moyens permettant de comparer la ten- sion initiale Uo mesurée aux bornes de la sonde à l'ins- tant to de mise en service du dispositif d'alimentation, avec la tension Ut mesurée aux bornes de la même sonde à l'instant t, de stabilité thermique, selon la revendica- tion 1 du brevet principal caractérisé par le fait que les moyens de comparaison se composent' * d'un convertisseur tension / fréquence ( 3) dont l'entrée est connectée aux bornes de la sonde ( 1),- de deux compteurs (A, B) reliés en parallèle à la sortie du convertisseur tension / fréquence ( 3), d'une base de temps ( 6) apte à commander, d'une part le comptage d'un premier compteur ( 4) pendant une durée don- née et ce, dès l'instant to de mise en service-du disposi- tif d'alimentation ( 2), le contenu du premier compteur ( 4) à la fin du comptage étant ainsi-représentatif de la tension Uo, d'autre part, le comptage du deuxième compteur ( 5) pen- dant la même durée donnée et ce au bout d'un temps t pour lequel la sonde a atteint son état de stabilité thermique, le contenu du deuxième compteur ( 5) à la fin de la durée de comptage étant ainsi représentatif de la tension Ut, d'un soustracteur ( 7) relié à la sortie des deux comp- teurs ( 4,5), et commandé par la base de temps ( 6), pour délivrer un signal de sortie proportionnel à la différence entre le contenu des deux compteurs. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un circuit d'alerte est branché en sortie du soustracteur ( 7). 3 Dispositif selon la revendication 1 caractéri- sé par le fait qu'un circuit d'affichage de niveau de li- quide est branché en sortie du soustracteur ( 7). 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'il est prévu un circuit en sor- tie du soustracteur ( 7) pour mémoriser l'information dispo- nible à la sortie de celui-ci ce qui permet de remettre le soustracteur à zéro en vue d'une nouvelle mesure.