Brevet FR2531530A1 — publié le 19840210

L'invention est relative à un dispositif de détection optique d'un niveau.de liquide, capable d'émettre une infors mation quand le liquide contenu dans un récipient attein-t un niveau prédéterminé. Elle a pour but de proposer un dispositif de ce type qui est de structure particulièrement simple9 d'une mise en place aisée et d'un prix de revient modéré tout en étant fiable. A cet effet, le dispositif selon l'invention est carac- térisé par le fait qu'il comporte un guide de lumière5 par exemple une fibre optique, une source lumineuse pour éclai rer une première extrémité du guide de lumière7 des moyens de montage de la seconde extrémité du tube dans la zone de détection de niveau, et un capteur optique propre à détecter la variation de l'intensité de la fraction des rayons lumineux sortant du guide après avoir été réfléchis par la face terminale de la seconde extrémité, catte variation se produisant quand ladite seconde extrémité est baignée par le liquide Cette variation d'intensité des rayons renvoyés par la face terminale s'explique par la différence d'indice de réfraction en un milieu gazeux, en général de l'air9 et un milieu liquide, par exemple de l'eau, de l'huile ou de l'essence. En milieu gazeux, une partie appréciable des rayons frappant la face terminale sont Réfléchis et ressortent du tube par la face d'entrée ou par la surface périphérique alors que, en milieu liquide, c eest au contraire une partie importante des rayons qui sortent par cette face terminale, On peut encore accentuer le phénomène de variation de l'intensité lumineuse détectée par le capteur si on donne à la face terminale une forme particulière, par exemple en tête renflée, ou bombées ou en pointe (conique ou prismatique), cette forme étant sans effet sur la sortie des rayons en milieu liquide mais augmentant le taux de réflexion des rayons en milieu gazeux. On comprendra bien l'invention à l'aide de la description qui va suivre et en référence au dessin annexé dans lequel : Fig. 1 est une vue schématique montrant une installa- tion équipée du dispositif selon l'invention ; Fig. 2 à 4 montrent, à plu5 grande échelle, quelques exemples de conformation de l'extrémité de détection du guide de lumière ; et Fig. S à 7 montrent quelques exemples d'agencements du capteur de lumière réfléchie. Comme montré à la fig. 1, l'installation comporteS pour la détection d'un niveau prédéterminé A du liquide 1 contenu dans un réservoir 2, un guide de lumière 3, notamment une fibre optique souple, une source lumineuse 4 pour éclairer une première extrémité 5 du guide de lumière, des moyens 6 pour monter l'autre extrémité 7 du guide à travers la paroi du réservoir 2, au-niveau A, et un capteur optique 8 sensible à la variation de l'intensité lumineuse qu'il reçoit par les rayons émanant du guide après queils ont été partiellement réfléchis par la face terminale 7 Dans l'exemple, le capteur 8 est situé a proximité immédiate de l'extrémité 7 mais, comme montré en tirets, il pourrait être placé dans une zone intermédiaire du guide (8t)9 dans la zone voisine de l'extrémité éclairée 5 (8≈≈) QU encore a côté de la source lumineuse 4 (8"'). Bien entendu, le capteur 8 est eonvenablement isole optiquement du milieu ambiant pour n'être sensible qu'à la lumière provenant du guide lui même On sait que, dans un guide optique, une partie des rayons lumineux sort par la surface périphériqueX -que ce soit avant ou après réflexion sur la face ter.min2le 7. Les capteurs optiques actuels sont suffisamment sensibles pour détecter non seulement cette intensité lumineuse parasite, mais encore sa variation. A titre d'exemple, on pourra utiliser un capteur du type photorésistance ou phototransistor. Le capteur 8 est relié à un circuit de traitement 9 qui convertit la variation d'intensité lumineuse en un signal optique ou sonore ou de commande de fonction. si Comme indiqué précédemment, la variation d'intensité lumineuse s'explique par le fait que lorsque la face terminale 7 est baignée par l'air, une partie appréciable des rayons incidents sont réfléchis vers l'arrière, ces rayons réfléchis sortant eux-mêmes en partietpar la surface péri phénique du guide, alors que, au contraire, lorsque la face terminale 7 est baignée dans un liquide, cette réflexion en bout est pratiquement inexistante 9 en raison des valeurs comparées des indices de réfraction de la matière du guide, de l'air et du liquide L'inventeur a constaté que de bons résultats sont déjà obtenus avec une face terminale 7 strictement plane et ra@ diale (fig. 2 > 2) mais qu'ils peuvent encore etre améliorés si l'on donne à la face 7 une forme bombée ou renflée (fig. 3) ou encore conique ou prismatique (fig. 4) avec un demi-angle au sommet au moins égal à l'angle de réflexion limite entre le guide et le milieu ambiant gazeux s par exemple, pour un guide en verre et un milieu ambiant constitué par l'air 9 le demi-angle au sommet du cône ou du prisme doit etre d'au moins 429. On a montré aux fig. 5 à 7 quelques agencements du capteur 8. Celui-ci peut etre sous forme d'un anneau disposé autour du guide 3 sans modification de la section droite du guide (fig. 5) ou au contraire avec modification de cette section, par exemple par un étranglement 10. On peut aussi monter autour dru guide 3 un miroir incliné 11 renvoyant les rayons sortants vers le capteur 8 situé sur un côté du guide. Le capteur 8 peut aussi être remplacé par l'oei En fonctionnement, la face terminale 7 du guide de lumière 3 est à l'intérieur du réservoir 2, au niveau A Tant que ce niveau n'est pas atteint, c'est-à-dire tant que l'extrémité 7 est dans un milieu gazeux, le capteur 8 détecte une intensité lumineuse relativement importante. Dès que le niveau A est atteint par le liquide, l'intensité lumineuse détectée décroît de manière importante, ce qui est exploite par le circuit de traitement 9. Bien entendu, l'installation peut fonctionner aussi bien pour le remplissage que pour le vidage. Pour détecter plusieurs niveaux successivement, il suffira de prévoir, aux hauteurs appropriées, autant de guides de lumière que de niveaux, la source lumineuse 4 pouvant être commune. Les avantages du dispositif selon l'invention sont multiples ; il évite tout dépiacement de pièces mécaniques (flotteur, levier ...) ; il peut s'adapter à toutes détections de niveau, il est de structure et de fabrication simples et fiable ; grâce à la souplesse du guide de lumière, il peut être place dans des endroits peu accessibles. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection optique d9un niveau de liquide, caractérisé par le fait qu'il comporte un guide de lumière (3), par exemple une fibre optique, une source lumineuse (4) pour éclairer une première extrémité (5) du guide de lumière, des moyens (6) de montage de la seconde extrémité du tube dans la zone de détection de niveau (A), et un capteur optique (8) propre à détecter la variation de l'intensité de la fraction des rayons lumineux sortant du guide après avoir été réfléchis par la face terminale (7) de la seconde extrémité, cette variation se produisant quand ladite seconde extrémité est baignée par le liquide 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la face terminale (7) de détection du guide est plane et radiale, ou bombée, -ou renflée, ou en cône ou prisme dsun demi-angle au sommet au moins égal à l'angle de réflexion limite entre la matière du guide et le milieu ambiant gazeux. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le capteur optique (8) est situé autour du guide de lumière, avec ou sans modification de la section droite-de celui cil 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le capteur 8 est situe à c8té du guide de lumière et qu'il reçoit la lumière sortant de celui-ci par réflexion sur un miroir il. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le capteur optique (8) est situé au voisinage de l'extrémité de détection (7), dans une zone intermédiaire du guide ou au voisinage de la source lumineuse (4). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le guide de lumière traverse la paroi d'un réservoir (2) de liquide (1) pour que son extrémité de détection (7) soit à l'intérieur du réservoir-, au niveau (A) à détecter. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait quoil comporte plusieurs guides de lumière dont les extrémités de détection (7) sont situées aux niveaux respectifs (A) à détecter.