Brevet FR2553189A1 — publié le 19850412

L'invention concerne un dispositif pour la vérification et/ou le contrôle d'un niveau de remplissage prédéterminé dans un réservoir, dispositif comportant un oscillateur mécanique qui présente deux tiges oscillantes pénétrant dans le réservoir espacées l'une de l'autre et montées sur une membrane placé au bord, un générateur d'excitations qui fait osciller les tiges oscillantes en sens contraires transversalement à leur direction longitudinale, et un transformateur d'excitation contenant au moins un élément 10 piézo-électrique excitable par une tension alternative un transformateur-récepteur comprenant au moins un élément piézo-électrique qui transforme les oscillations de l'oscillateur mécanique en un signal de sortie électrique, et un circuit sélecteur destiné à déclencher des opérations 15 d'affichage et/ou de commutation sous la dépendance du signal de sortie du transformateur-récepteur. On connaît un dispositif de ce type par le brevet DE-AS 17 73 815 Comparé à d'autres dispositifs connus comportant une seule tige oscillante pénétrant dans le 20 réservoir, celui-ci présente l'avantage que les forces alternantes appliquées sur le montage de la membrane s'annulent réciproquement du fait que les vibrations sont dirigées en sens opposés, de telle sorte qu'il n'y a pas de perte d'énergie d'oscillation par transmission sur la 25 paroi du réservoir et de même moins de sollicitations mécaniques sur le montage Dans ce dispositif connu, les extrémités des tiges oscillantes reliées à la membrane sont raccordées l'une à l'autre au moyen de deux ponts mécaniques désaccouplés réciproquement, chacun de ces 30 ponts étant constitué par une traverse posée sur la membrane et une bride enjambant la traverse L'un des ponts est couplé au transformateur d'excitation et l'autre pont au transformateur-récepteur, de manière que l'élément piézo-électrique du transformateur soit 35 monté entre la bride et la traverse Le transformateur d'excitation est raccordé à la sortie d'un amplificateur dont l'entrée est reliée au transformateur-récepteur, de sorte qu'il se produit une auto-excitation d'oscillations ayant la fréquence des résonances propres de l'oscillateur 5 mécanique Le circuit de sélection raccordé à la sortie de l'amplificateur est conformé de telle sorte qu'il répond aux modifications d'amplitude Le mode d'action de ce dispositif repose sur le fait que les oscillations mécaniques des tiges oscillantes sont amorties lors de l'immersion dans le produit de remplissage, de sorte qu'il se produit une diminution de l'amplitude d'oscillation, qui est constaté par le circuit de sélection et qui provoque le déclenchement de l'opération d'affichage et/ou de commutation. I 1 s'est avéré que ce dispositif connu, suite à la conformation de l'oscillateur mécanique et de la disposition du transformateur piézo-électrique, exige un amortissement relativement fort des tiges oscillantes par le produit de remplissage-pour garantir que les modifications 20 d'amplitude déclencheront en toute certitude une réponse. Pour cette raison, ce dispositif ne peut être utilisé que pour la surveillance de produits de remplissage qui produisent un fort amortissement lors du recouvrement des tiges oscillantes, comme c'est le cas pour les matières 25 solides ou les liquides à haute viscosité Pour obtenir une amplitude d'oscillation suffisante, une tension alternative d'excitation élevée est nécessaire, qui se situe habituellement dans l'ordre de grandeur de la tension alternative d'un réseau de 220 volts, et de même l'énergie 30 d'excitation à appliquer est considérable Cette haute tension alternative de l'excitation rend difficile l'utilisation du dispositif dans des zones soumises aux risques d'explosion. Sur des dispositifs de surveillance de l'état de remplis35 sage à tige oscillante unique, il est également connu de se servir, au lieu des modifications d'amplitude, des modifications de la fréquence des résonances propres lors de la plongée de la tige oscillante-dans le produit de remplissage en vue de déclencher des processus d'affi5 chage et/ou de commutation. L'invention a pour but de réaliser un dispositif du type mentionné cidessus ayant deux tiges oscillantes pénétrant dans le réservoir, de manière que ce dispositif convienne pour des produits de toute nature, 10 et qu'il puisse être alimenté par une tension alternative d'excitation basse et une faible énergie d'excitation tout en présentant une grande fiabilité. Conformément à l'invention ce but est atteint par le fait que, sur le côté de la membrane opposé aux tiges 15 oscillantes, à une certaine distance de la membrane, un pont est maintenu par des renforts élastiquement flexibles en forme de baguettes, reliés rigidement à une tige oscillante, et par le fait que les éléments piézo-électriques du transformateur d'excitation et 20 du transformateur-récepteur sont disposés de manière à former un empilage qui est monté entre-le pont et la partie de la membrane placée entre les tiges oscillantes, ladite membrane ayant été préalablement tendue. La réalisation selon l'invention assure une grande efficacité de transmission entre le transformateur d'excitation et l'oscillateur mécanique, de telle sorte que la déformation des éléments piézo-électriques nécessaire pour obtenir une amplitude d'oscillation suffisante est 30 très faible -En outre, cette réalisation assure lors de changements très minimes de la masse introduite, une modification marquée de la fréquence des résonances propres avant même que ne se produise un amortissement notable de l'amplitude d'oscillation Cette modification marquée 35 de la fréquence des résonances propres se produit même lors d'amplitudes d'oscillation très faibles des tiges oscillantes Par conséquent, si le circuit de sélection est établi de manière à ne pas répondre aux modifications d'amplitude mais aux modifications de fréquence, on obtient une grande sensibilité et une grande sécurité de réponse même avec des amplitudes d'oscillation très faibles des tiges oscillantes Pour cette raison une tension alternative relativement faible suffit pour commander le transformateur d'excitation, cette tension pouvant se 10 situer par exemple dans un ordre de grandeur de 10 V. A cause de la basse tension d'excitation, ce dispositif convient particulièrement bien pour l'utilisation dans des zones exposées aux risques -d'explosion En raison de la basse tension d'excitation et-de la faible amplitude d'oscillation, la puissance d'excitation nécessaire est faible elle aussi, ce qui simplifie la construction des circuits électroniques et les rend moins onéreux. Un avantage particulier de la réalisation du dispositif selon l'invention consiste dans le fait que pour obtenir 20 une modification identifiable de la fréquence, il suffit qu'interviennent des changements tout à fait minimes de la masse introduite Pour cette raison, le dispositif répond même aux différences très faibles de la densité du milieu environnant Il est donc possible d'identifier et 25 de surveiller des états de'remplissage de produits à très faible densité ou également des passages d'un produit à l'autre présentant de très faibles différences de densité entre elles En outre, le point de réponse peut être réglé avec une grande précision Ainsi, il est possible, par exemple, de détecter le passage entre l'air et une mousse, ou entre une mousse et un liquide. Par ailleurs, il s'est avéré que les modifications de la fréquence des résonances propres, en particulier en cas d'amplitude d'oscillation très faible, sont largement 35 indépendantes de la viscosité du produit de remplissage. L'indépendance de la viscosité est une propriété éminemment souhaitable, car pour de nombreux produits, la viscosité peut varier entre des limites très larges, par exemple, en fonction des variations de températures, alors qu'il est 5 naturellement tout à fait inadmissible que le dispositif indique par erreur un changement du niveau de remplissage en cas de changement de la viscosité. En outre, les faibles amplitudes d'oscillation utilisables pour le fonctionnement du dispositif selon l'invention ont pour avantage complémentaire que tous les composants subissent peu de sollicitations mécaniques, ce qui simplifie la construction et la rend moins onéreuse. Enfin, l'analyse des modifications de fréquence au lieu des modifications d'amplitude augmente la fiabi15 lité propre du dispositif parce qu'à chaque étape de fonctionnement on est en présence d'oscillations qui ne se distinguent entre elles que par leur fréquence. Une suppression des oscillations indique donc que le dispositif est en panne. Etant donné que le dispositif selon l'invention répond très rapidement aux modifications de densité même minimes de la masse introduite, une forme-de réalisation préférée consiste dans le fait que le circuit de sélection comprend un circuit de temporisation de la réponse qui ne 25 permet le déclenchement d'une opération d'affichage et/ou de commutation qu'en cas de dépassement par le haut ou par le bas de la fréquence de référence pendant un nombre prédéterminé de périodes. De ce fait, on évite une réponse à des modifications 30 de densité sporadiques provoquées par exemple par des bulles d'air ou de gaz, qui se forment transitoirement dans des liquides gazeux autour des tiges oscillantes, ou également par des bulles d'air qui sont insufflées artificiellement dans le réservoir dans certains cas d'appli35 cation. Les sous-revendications caractérisent des formes de réalisation préférées et des développements de l'invention. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation en référence aux dessins annexes dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective du dispositif selon l'invention à l'état non monté; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle à travers le dispositif monté dans une paroi d'un réservoir; la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la pièce à monter par boulonnage, comportant les tiges 15 oscillantes et la disposition des transformateurs, le plan de coupe étant perpendiculaire au plan de coupe de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe au-dessus de la membrane et de la pièce à monter par boulonnage des tiges 20 oscillantes, faite le long de la ligne A-B de la figure 3; la figure 5 est une vue en coupe agrandie d'une tige oscillante, faite le long de la ligne C-D de la figure 2; la figure 6 est une représentation schématique de 25 la colonne formée par les transformateurs; la figure 7 est une représentation en perspective développée des composants de la colonne formant les transformateurs; la figure 8 est une représentation schématique du 30 système d'oscillation au repos; la figure 9 est une représentation schématique du système d'oscillation pendant l'oscillation; la figure 10 est une représentation schématique correspondante du système d'oscillation dans un autre 35 état pendant l'oscillation; la figure 11 représente le schéma de montage du circuit électrique du dispositif; et la figure 12 représente le schéma de montage d'une forme de réalisation du circuit d'analyse des fréquences. Le dispositif représenté en perspective sur la figure 1 et en coupe sur la figure 2, destiné à la vérification et/ou à la surveillance d'un état de remplissage prédéterminé est constitué par les composants principaux suivants: une pièce à monter par boulonnage 10 un système de tiges oscillantes 20; une tête électronique 30; un dispositif de transformation 40. La pièce à monter par boulonnage 10 sert à fixer le dispositif dans la paroi du réservoir dont le niveau de remplissage doit être surveillé par ce dispositif. Cette pièce est munie d'une partie filetée 11 qui est vissée dans un orifice de la paroi 9 du réservoir (figure 2) à filetage interne correspondant, et d'une tête hexagonale 20 12 qui sert à l'application d'une clé anglaise permettant de bloquer la pièce 10 avec interposition d'une rondelle 13 contre la paroi 9 du réservoir De manière classique le montage du dispositif s'effectue en position horizontale sur une paroi verticale d'un réservoir à la hauteur du niveau de remplissage à surveiller, toutefois l'emplacement du montage du dispositif est indifférent; on peut par exemple le monter également en position verticale sur le côté supérieur d'un réservoir lorsque le niveau de remplissage de ce réservoir correspond au volume total 30 de celui-ci. L'espace intérieur 14 de la pièce 10 est creux et permet de recevoir la structure de transformation 40 selon des explications données plus en détail ultérieurement. Le système des tiges oscillantes 20 est supporté par la pièce 10 sur le côté orienté vers l'intérieur du réservoir Ce système est composé d'une membrane 21 qui obture l'extrémité de la pièce 10 orientée vers l'intérieur du réservoir et dont le bord est relié de manière fixe avec cette pièce 10 ', et de deux tiges oscillantes 22 23 qui, l'une à côté de l'autre de façon espacée, sont fixées à une extrémité sur la membrane 21, tandis que leurs extrémités libres pénètrent dans le réservoir Chaque tige oscillante comporte un coude 24 ou 25, de telle sorte que les parties principales des tiges oscillantes s'étendant sensiblement parallèlement l'une à côté de l'autre ont une distance entre elles supérieures à la distance existant entre leurs extrémités fixées à la membrane 21 Les coudes 24, 25 ont pour effet que les 15 oscillations longitudinales résiduelles qui continuent d'être transmises par la membrane 21 soient également transformées en oscillations orientées transversalement par rapport aux tiges oscillantes Les parties principales des tiges oscillantes ont une section ronde et 20 se terminent en pointe à leurs extrémités libres Les sections coudées 24, 25 s'élargissent selon une section plus grande, non arrondie, au point de fixation sur la membrane 21, comme on peut le voir sur la vue en coupe de la figure 4. A l'extrémité libre de chaqueètige oscillante 22, 23 est fixée une ailette 26 perpendiculaire au plan des axes des tiges oscillantes Chaque ailette 26 s'étend à partir de l'extrémité libre de la tige oscillante sur une longueur relativement grande, comprise entre 40 et 60 % de la longueur de la tige oscillante et de préférence aux environs de 50 % de cette longueur Par contre-la largeur de chaque ailette perpendiculairement à l'axe longitudinal de la tige oscillante, est sensiblement plus petite que sa dimension longitudinale Cette largeur de l'ailette 26 et des coudes 35 24, 25 sont accordés réciproquement de telle manière que les tiges d'oscillation 22, 23 puissent passer à travers l'orifice fileté pratiqué dans la paroi 9 du réservoir avec les ailettes 26 fixées sur les tiges Bien que cela implique une largeur relativement faible pour les ailettes 26, la grande dimension longitudinale de ces ailettes a pour résultat de procurer une grande superficie utile des ailettes. Le bord 27 de chaque ailette est aiguisé à la manière d'une lame sur toute sa périphérie, ce que l'on peut voir dans le vue en coupe de la figure 5. De préférence, la piece à monter par boulonnage 10 la membrane 21, les tiges oscillantes 22, 23 et l'ailette 26 sont fabriquées en une seule pièce métallique moulée. La tête électronique 30 est fixée sur l'extrémité de la pièce 10 opposée au système de tiges oscillantes 20 15 de manière à se situer à l'extérieur du réservoir à l'état monté (figure 2) Cette tête contient le circuit électronique du dispositif qui est logé dans un carter 31 Un passage de câble 32 permet le passage du cêble nécessaire pour l'alimentation électrique et la transmission des signaux. Un câble de liaison interne 33 relie le circuit électronique placé dans le carter 31 avec l'ensemble de transformation 40 placé-dans l'évidement interne 14 de la pièce 10. Comme représenté sur la figure 3, l'ensemble de transformation 40 comprend une colonne de transformation 41 25 qui est montée entre la membrane 21 et un pont 44 maintenu à distance de la membrane 21 par des supports 42, 43 en forme de barres Une vis de réglage 45 vissée dans le pont 44 s'appuie de par son extrémité en forme de bille ou par l'intermédiaire d'une pièce intermédiaire en forme 30 de bille à la paroi frontale orientée en direction du pont 44 de la colonne de transformation 41, ce qui permet de régler la tension mécanique préliminaire de la membrane 21, tension sous laquelle la colonne 41 est montée entre la membrane 21 et le pont 44. L'extrémité opposée au pont 44 du support en forme 25535 $ 9 de barres 42 est fixée rigidement à la tige d'oscil Iatú 22 approximativement au milieu de la surface de la mewrame 21 reliée à la tige d'oscillation 22 De la même manière le support 43 eh forme de barre est fixé rigidement à la tige d'oscillation à peu près au milieu de-la surface de la membrane 21 reliée-à la tige d'oscillation 23 Les deux renforts 42 et 43 en forme de baguette sont élastiquement flexibles, de telle sorte qu'ils peuvent de plier élastiquement dans le sens transversal par rapport à leur 10 direction longitudinale. La structure de la colonne de transformation 41 est représentée sur la figure 6 en une vue latérale schématique et sur la figure 7 en une représentation en perspective développée Elle est constituée par un empilage 15 des composants suivants, en commençant par le pont 44 un tronçon métallique 50 une rondelle isolante 51; une électrode 52; une rondelle isolante 53; 20 une électrode 54; un élément piézo-électrique 55; une électrode 56; une rondelle isolante 57 une électrode 58; un élément piézo-électrique 59; une électrode 60; un élément piêzo-électrique 61 une électrode 62; une rondelle-isolante 63 30 un tronçon métallique 64. Tous les composants de cette pile ont de préf 6 rence la même section, qui dans l'exemple représenté (figure 7) est circulaire, de telle sorte que la colonne est cylindrique Toutefois, sur chaque électrode est faconnée 35 une patte de soudage sortant de la pile Les tronçons métalliques 50 et 64 sont constitués de préférence en laiton et servent d'une part de pièces d'écartement pour obtenir la longueur requise de la colonne entre la membrane 21 et le pont 44 et d'autre part, pour la trans5 mission des forces sur les autres composants de la pile. En particulier, le tronçon métallique 50 a pour rôle de transmettre la pression plane produite par la vis de réglage 45 parallèlement sur les éléments piézo-électriques , 59, 6 I, afin d'exclure toute flexion des éléments piézo-électriques très fragiles et cassables Le tronçon métallique 64 permet que les flexions de la membrane 21 provenant de la tension préliminaire et des oscillations ne soient pas transmises sur les éléments piézo-électriques , 59, 61; cette mesure empêche également que les éléments piézo-électriques facilement cassables soient soumis à des sollicitations de flexion En outre, l'utilisation du tronçon métallique 64 permet d'éviter un usinage de précision de la face arrière de la membrane 21 qui serait nécessaire dans le cas contraire y compris pour 20 réduire le risque de cassure des éléments piézo-électriques. La colonne de transformation 41 est disposée de telle manière que la surface frontale orientée en direction de la membrane 21 adhère à la partie libre de la membrane située entre les surfaces terminales des tiges d'oscilla25 tion 22 et 23 Cette surface frontale est dimensionnée de telle manière que son diamètre D (figure 6) ne soit pas plus grand que la distance D entre les extrémités des tiges d'oscillation 22 et 23 reliées à la membranes 21 (figure 4); toutefois, de préférence le diamètre D est égal à cette distance D ou seulement légèrement inférieur. En d'autres termes: la surface frontale 21 du poinçon métallique 64 adhérant à la membrane 21 doit recouvrir si possible intégralement l'espace intermédiaire entre les extrémités des tiges oscillantes 22 et 23, mais ne 35 pas déborder sur les surfaces terminales des tiges oscillantes Dans la forme de réalisation ainsi représentée le diamètre D est égal au diamètre de tous les composants de la pile cylindrique En présence de composants de la pile à sections plus grandes, plus petites, non arrondies ou de formes irrégulières, il est cependant toujours possible de donner au tronçon métallique 64 une forme permettant de réaliser la condition mentionnée ci-dessus. Les éléments piézo-électriques 59 et 61 forment ensemble avec les électrodes 58, 60, 62 le transformateur 10 d'excitation 65 qui a pour rôle de transformer une tension alternative fournie par le circuit électronique en oscillations mécaniques des tiges oscillantes 22 et 23. Les deux électrodes 58 et 62 sont connectées à un pôle de la source de tension alternative, de préférence a la 15 masse, et l'électrode 60 est connectée à l'autre pôle de la source de tension alternative Les éléments piézo-électriques 59 et 61 sont donc branchés électriquement en parallèle et mécaniquement en série La tension alternative étant appliquée, chacun des éléments piézo-électriques 59 et 61 20 subit une déformation (modification de son épaisseur) en direction axiale de la colonne 41, déformation qui est parallèle à la tension appliquée Les déformations mécaniques des éléments piézo-électriques 59 et 61 s'additionnent, de sorte que pour une grandeur donnée de la tension alter25 native appliquée, on obtient un doublement du changement en longueur de la colonne 41. L'élément piézo-électrique 55 forme ensemble avec les électrodes 54 et 56 le transformateur-récepteur 66, qui a pour rôle de transformer les oscillations mécaniques du système à tiges oscillantes 20 en un signal de sortie électrique qui est amené au circuit électronique contenu dans la tête électronique 30 L'électrode 52 est placée à la masse et sert d'écran au transformateur-récepteur 66. Pour faire écran au transformateur-récepteur 66 de l'autre 35 côté, on exploite le fait que l'électrode voisine 58 du transformateur d'excitation 65 est placée à la masse et peut être utilisée en même temps comme électrode-écran pour le transformateur-récepteur De ce fait, la fixation d'une électrode-écran supplémentaire de ce côté du transformateur-récepteur devient superflue. Le mode de fonctionnement du dispositif de transformation 40 est expliqué à l'aide des réalisations fortement schématisées des figures 8, 9 et 10 Ces figures montrent sous forme très simplifiée et exagérée les déformations et les changements de position des pièces sous l'effet de la tension préliminaire et de la tension alternative appliquée au transformateur d'excitation. Les pièces au repos sont représentées sur la figure 8. Après la tension préliminaire produite par la vis de réglage 45, la membrane 21 est arquée vers l'extérieur entre les supports 42 et 43, ce qui fait pivoter vers l'extérieur les tiges oscillantes 22 et 23, et les supports 42 et 43 en forme de barres élastiquement flexibles sont courbés légèrement-vers l'intérieur. De ce fait, la force de tension préliminaire est absorbée élastiquement par la membrane 21 et les supports 42 et 43 en forme de barres et l'effet de ressort de ces pièces compense également les dilatations thermiques différentielles. La figure 9 montre l'état des pièces lorsque la longueur de la colonne de transformation 41 est plusgrande par rapport à sa longueur au repos, en raison de la tension alternative appliquée au transformateur d'excitation 55 La membrane 21 préalablement tendue continue d'être pliée vers l'extérieur, ce qui fait pivoter les tiges oscillantes 22 et 23 encore plus vers l'extérieur et les supports 42 et 43 en forme de barres encore plus vers l'intérieur. Par contre, si pendant l'autre demi-période de la tension alternative la longueur de la colonne de transfor- mnation 41 se raccourcit par rapport à sa longueur au repos, les tiges oscillantes 22 et 23 peuvent pivoter vers l'intérieur, tandis que les flexions de la membrane 21 et des supports élastiquement flexibles 42 et 43 reviennent dans 5 un premier temps dans leur position d'origine et ensuite, selon la tension préliminaire réglée, peuvent passer à un état de flexion opposé comme représenté sur la figure 10. On observera que les déformations sont représentées de manière très exagérée sur les figures 8, 9 et 10; en réalité elles sont très faibles et peuvent par exemple se situer dans un ordre de grandeur de quelques microns. Les réalisations des figures 8 et 9 permettent de reconnaître que par l'effet du transformateur d'excitation à l'intérieur de la colonne de transformation 41 les tiges 15 oscillantes 22 et 23 se mettent à osciller dans des directions antagonistes, transversalement par rapport à leurs axes longitudinaux dans le plan commun contenant ces axes longitudinaux La forme de réalisation représentée et le dimensionnement des pièces ont pour résultat un puissant 20 effet de transmission; ce qui permet que la déformation des éléments piézo-électriques nécessaire pour obtenir une amplitude d'oscillation suffisante puisse être tout à fait minime A la suite des directions antagonistes des oscillations, les forces alternantes exercées par chaque tige oscillante sur le montage de la membrane 21 s'annulent réciproquement de-sorte qu'il n'y a pas de-perte d'énergie d'oscillation par transmission sur la pièce 10 et la paroi 9 du réservoir. Le système à ressort servant de ressort de rappel du système d'oscillation mécanique est formé par la membrane 21 en liaison avec les supports 42 et 43 en forme de barres flexibles élastiquement La masse du système d'oscillation mécanique est constituée d'une part par la masse des tiges oscillantes 22 et 23 et d'autre part, par la masse du milieu environnant entraîné par les tiges oscillantes lors du mouvement d'oscillation Cette masse entraînée est augmentée par l'ailette 26 disposée transversalement par rapport à la direction des oscillations La fréquence des résonances propres du système d'oscillation mécanique dépend d'une part de la constante élastique du système de ressort (que l'on peut supposer constante) et d'autre part, de la masse totale qui est variable en fonction de-la masse entraînée Puisque les tiges oscillantes 22, 23 se trouvent dans l'air avec leurs ailettes, la masse entrainée de l'air 10 est négligeable, et il s'établit une fréquence des résonances propres qui est définie essentiellement par la masse des tiges oscillantes Par contre, lorsque-les tiges oscillantes plongent avec leurs ailettes dans le produit de remplissage, la masse entraînée se modifie et de ce fait se modifie également la fréquence des résonances propres du système d'oscillation mécanique La forme des ailettes donne l'effet optimal compte tenu de la limitation de la largeur prédéterminée par le trou destiné à la vis Il s'est avéré qu'une augmentation de la surface obtenue par-un prolongement 20 ultérieur des ailettes au-delà de 60 % de la longueur des tiges oscillantes n'apportait pas d'amélioration sensible en ce qui concerne le changement de fréquence. L'excitation des oscillations du système d'oscillations mécaniques s'effectue toujours à sa fréquence de résonances 25 propres, même si celle-ci varie Ceci se produit selon un procédé habituel selon lequel lesystème d'oscillations mécaniques lui-même sert d'élément de définition de la fréquence d'un générateur d'oscillations électriques. Dans ce but, les deux électrodes 54 et 56 du transformateur30 récepteur sont connectées à l'entrée d'un amplificateur aux bornes de sortie duquel sont connectées d'une part les électrodes 58, 62 et d'autre part l'électrode 60 du transformateur d'excitation La fréquence de la tension alternative appliquée au transformateur d'excitation suit 35 toujours pour cette raison la fréquence des résonances propres du système d'oscillations mécaniques. Il s'est avéré qu'avec la construction décrite du système de tiges oscillantes 20 et la disposition des transformateurs 40, un changement marqué de la fréquence des résonances propres se produit même si les modifications de la masse entraînée sont très minimes Ce changement marqué de la fréquence des résonances propres se produit même si les amplitudes d'oscillation des tiges oscillantes sont très faibles Il est donc préférable de faire 10 fonctionner le système des tiges oscillantes à une amplitude d'oscillation très faible qui reste sensiblement constante, et l'installation commandée en fonction du signal de sortie du transformateur-récepteur pour le déclenchement des opérations d'affichage et/ou de commu15 tation est formé de manière à répondre aux changements de la fréquence Il en résulte une série d'avantages notables. 1 Pour engendrer les très faibles amplitudes d'oscillation des tiges oscillantes, une tension alternative relativement faible suffit pour commander le transformateur 20 d'excitation Il s'est avéré qu'en comparaison avec des dispositifs connus du même ordre de grandeur, pour lesquels une tension d'excitation de 220 volts était nécessaire, il suffisait d'avoir une tension d'excitation de 10 volts avec l'oscillateur décrit pour obtenir une même sensibilité 25 de réponse Cette basse tension d'excitation est particulièrement avantageuse pour les utilisations dans des zones exposées aux risques d'explosion. 2 Cette basse tension d'excitation et la faible amplitude des oscillations ont pour-corollaire de se contenter d'une puissance d'excitation très réduite, ce qui simplifie la construction des circuits électroniques et la rend moins onéreuse 3 Etant donné que pour obtenir un changement de fréquence discernable des modifications minimes de la masse 35 entrainée suffisent, le dispositif répond même lorsque la 17 2553189 densité du milieu ambiant se modifie très faiblement. De ce fait, il est possible d'identifier des niveaux de remplissage de produits à très faible densité ou des passages entre des produits différents dont les différences de densité sont très faibles et de les surveiller Par ailleurs, il est possible de procéder à un réglage extrêmement précis du point de réponse Ainsi il est possible par exemple de détecter le passage entre l'air et une mousse ou entre une mousse et un liquide. 4 D'autre part, il s'est avéré que les modifications 10 de la fréquence des résonances propres sont largement indépendantes de la viscosité du produit Ceci est dû en premier lieu à la forme aiguisée des arêtes périphériques de l'ailette 16 L'indépendance de la viscosité est une 15 propriété très souhaitable parce que pour de nombreux produits, la viscosité peut varier entre des limites très étendues par exemple en fonction des variations de température; naturellement il est inadmissible que le dispositif indique par erreur une modification du niveau 20 de remplissage en cas de variations de la viscosité. Les faibles amplitudes des oscillations auxquelles il est possible de faire fonctionner le dispositif décrit ont pour avantage supplémentaire que tous les composants sont soumis à des sollicitations mécaniques assez faibles, 25 ce qui simplifie la construction et la rend moins onéreuse. 6 Enfin, l'évaluation des changements de fréquence donne une meilleure fiabilité du dispositif parce qu'à chaque étape de fonctionnement des oscillations sont présentes qui ne se distinguent entre elles que par leur fréquence. Une suppression des oscillations est par conséquent l'indice d'une panne du dispositif. La figure il représente le schéma de montage d'une forme de réalisation du circuit électronique disposé dans la tête électronique 30 Dans ce schéma de montage est représenté le transformateur-récepteur 66 avec l'élément piézo-électrique 55 et les électrodes 54 et 56, ainsi que le transformateur d'excitation 65 avec les éléments piézoélectriques 59, 61 et les électrodes 58, 60, 62. Les électrodes 54, 56 du transformateur-récepteur 66 sont connectées aux deux bornes d'entrée d'un amplificateur 70 Sur la sortie de l'amplificateur 70 est raccordé un filtre passe-bas 71 qui laisse passer les fréquences fondamentales des oscillations du système d'oscillations mécaniques et qui bloque les harmoniques de ces fréquences fondamentales Le filtre passe-bas 71 garantit que le système des oscillations ne peut exciter qu'une fréquence fondamentale et empêche une auto-excitation sur une harmonique. La sortie du filtre passe-bas 71 est connectée à l'entrée d'un amplificateur de puissance 72 à la sortie 15 duquel est raccordé le transformateur d'excitation 65. L'amplificateur de puissance 72 fournit ainsi une tension alternée au transformateur d'excitation, tension qui a la même fréquence que le signal de sortie du transformateur récepteur Etant donné que le transformateur d'excitation 20 est accouplé au transformateur récepteur à travers le système d'oscillations mécaniques, ce système est toujours excité à la fréquence des résonances propres du système d'oscillations mécaniques. Selon un mode de réalisation préféré, l'amplificateur 25 de puissance 72 est fortement surmodulé, de telle sorte que la tension alternative qu'il fournit a une forme presque rectangulaire De ce fait, le transformateur d'excitation est constamment commandé par la même amplitude de tension, même lorsque les tiges oscillantes sont fortement amorties 30 par un produit remplissant le réservoir En outre, le traitement numérique des signaux dans les circuits connectés se trouve facilité. Sur la sortie de l'amplificateur de puissance 72 est connectée l'entrée d'un circuit d'évaluation des fréquences 35 73 qui constate si la fréquence de la tension alternative de sortie de l'amplificateur de puissance 72 se situe audessus ou audessous d'une fréquence de référence réglable. Le signal de sortie du circuit 73 d'évaluation de la fréquence accepte l'une ou l'autre de deux valeurs, selon que la fréquence de sortie de l'amplificateur de puissance 72 se situe au-dessus ou au-dessous de la fréquence de référence réglée C'est cela qui permet d'indiquer si les tiges oscillantes oscillent dans l'air (ou bien dans un produit à densité minime) ou dans un produit à densité 10 plus élevée. La sortie du circuit 73 d'évaluation de la fréquence est connectée à l'entrée d'une disposition 74 de commutation minimum -maximum, qui peut être commutée soit sur la surveillance du minimum, soit sur la surveillance du maximum. 15 Car la situation se présente de manière différente selon que le système des tiges oscillantes est utilisé pour la surveillance du niveau minimum ou du niveau maximum. Lors de la surveillance du niveau maximum, le système des tiges oscillantes oscille normalement dans l'air et l'état 20 critique est obtenu lorsque le système est recouvert par le produit de remplissage Dans ce cas, il est donc nécessaire qu'une opération de commutation ou un affichage soit déclenché lorsque la fréquence des oscillations tombe en dessous de la fréquence de référence de consigne Lors de 25 la surveillance du minimum, le système des tiges oscillantes oscille normalement dans le produit de remplissage et l'état critique se produit lorsque les tiges oscillantes ne sont plus recouvertes par ce produit et oscillent dans l'air Dans ce cas, il est donc nécessaire qu'une opération 30 de commutation ou un affichage soit déclenché lorsque la fréquence des oscillations dépasse la fréquence de référence pré-réglée Le dispositif de commutation minimummaximum 74 est structuré de manière à émettre un signal de sortie dans l'un ou dans l'autre cas selon la manière dont 35 il aura été réglé. Le signal de sortie du commutateur 74 minimum-maximum est amené à un récepteur 77 après amplification et stabilisation dans une étape finale 76, le récepteur étant par exemple un relais ou un dispositif indicateur. Sur la figure 12 est représenté le schéma de montage d'une forme de réalisation du circuit 73 d'évaluation de la fréquence, dans tous ses détails. La tension alternative qui est déjà presque rectangulaire venant de la sortie de l'amplificateur de puissance 10 72 est appliquée à un circuit de mise en forme 80 à la sortie duquel est raccordé un diviseur de fréquence 81 à rapport de division 1:2 A la sortie du diviseur de fréquence 81 existe donc un signal purement rectangulaire à rapport d'impulsions 1:2 dont la fréquence est égale 15 à la moitié de la fréquence d'oscillation du système à tiges oscillantes Ce signal rectangulaire est appliqué à la sortie de déclenchement d'un monostable 82 réenclenchable dont le temps d'arrêt est réglable, ce qui est indiqué symboliquement par-une résistance de réglage 83 Par le réglage du temps d'arrêt du monostable 82, on définit la fréquence de référence. La sortie du monostable 82 réenclenchable est reliée à l'entrée D d'un bistable D 84 qui reçoit à son entrée CL les impulsions rectangulaires provenant de la sortie 25 du diviseur de fréquence 81 On sait qu'un bistable accepte, pour un train d'impulsions déterminé de chaque impulsion appliquée à l'entrée-CL, la valeur du signal appliqué à l'entrée D à ce même moment Le bistable D 84 constitue donc un circuit comparatif qui constate si la période séquentielle des impulsions rectangulaires émises par le diviseur de fréquence 84 se situent au- dessus ou au-dessous d'une valeur déterminée par le temps d'arrêt réglé dans le monostable 82 Car si cette période séquen tielle est plus courte que le temps d'arrêt réglé, le monostable est réenclenché par chaque impulsion rectangulaire émise par le diviseur de fréquence 81, avant de retourner à l'état de repos Le signal de sortie du monostable 82 reste alors constamment sur la valeur de signal " 1 " Dans ce cas, à chaque impulsion appliquée à l'entrée CL du bi5 stable D la valeur du signal " 1 " s'applique à l I'entrée D, de telle sorte que le bistable 84 reste toujours à l'état actif (ou état " 1 "), dans lequel la valeur du signal " O " se maintient à la sortie Q. Par contre, lorsque la période séquentielle des 10 impulsions rectangulaires émises par le diviseur de fréquence 81 est plus longue que le temps d'arrêt du monostable 82 réenclenchable, le monostable retourne à l'état de repos avant l'arrivée de l'impulsion de déclenchement suivante Comme la même impulsion de sortie du di15 viseur de fréquence 81 est également amenée à l'entrée CL du bistable 84, cette impulsion trouve à l'entrée D le signal de valeur " O ", de telle sorte que le bistable 84 se trouve ramené à l'état de repos (ou état " O ") A la sortie Q persiste alors le signal de valeur " 1 " qui indique 20 que la période du signal de sortie rectangulaire du diviseur de fréquence 81 est plus grande que le temps d'arrêt réglé par le monostable 82, ce qui veut dire que la fréquence d'oscillation du système de tiges oscillantes se situe en dessous de la fréquence de référence réglée. A la sortie Q du bistable D 84 est connecté un circuit de temporisation 85 qui a pour effet que les montages effectués après ne répondent pas immédiatement au premier signal de sortie du bistable D 84, mais seulement lorsqu'aura été faite la constatation que la fréquence de réfé30 rence réglée n'a pas été atteinte pendant un nombre minimal déterminé de périodes consécutives Ceci a pour but d'empêcher que des perturbations sporadiques puissent déclencher des opérations de commutation ou des affichages. De telles perturbations sporadiques sont causées par 35 exemple par des bulles d'air ou de gaz qui se forment momentanément dans des liquides gazeux autour des tiges oscillantes, ou également par des bulles d'air qui sont insufflées artificiellement dans le réservoir comme cela se produit dans certains cas d'utilisation Dans la forme de réalisation de la figure 12, le circuit 85 de temporisation de la réponse est formé par un élément RC avec une résistance 86 et un condensateur 87. Lorsqu'à la sortie Q apparaît une tension de signal de valeur " 1 ", le condensateur 87 se charge à cette tension avec la constante de temps de l'élément RC Un déclencheur 88 connecté sur la sortie de l'élément RC répond lorsque la tension de charge du condensateur 87 atteint une valeur de réponse de seuil prédéterminée, valeur pouvant être par exemple de 2/3 UB (UB = tension d'alimentation), et il se met hors service lorsque la tension de charge du condensateur 87 retombe en dessous d'un seuil plus bas, qui peut être par exemple de 1/3 UB La constante de temps de l'élément RC 85 est choisie de telle manière que la valeur de réponse-de seuil ne soit atteinte que lorsque 20 la tension à la sortie Q a la valeur " 1 " pendant plusieurs périodes de la tension de sortie du diviseur de fréquence 81 Lorsque la bascule 84 retourne à l'état actif avant que la tension de charge au condensateur 87 ait atteint la valeur de réponse de seuil, la tension à la sortie Q retourne à la valeur " O ", et le condensateur 87 se redécharge Pour obtenir un comportement de- commutation stable, la sortie du déclencheur 88 est en outre connectée à l'entrée du monostable 82 redéclenchable Lorsque le déclencheur 88 est déclenché de telle sorte qu'il fournisse 30 une tension de sortie au montage 74 minimum-maximum branché après, cette tension de sortie parvient aussi au monostable 82 dans lequel elle provoque un raccourcissement du temps d'arrêt réglé Ceci a pour effet d'empêcher que des variations minimes de la fréquence du signal rectangulaire 35 émis par le diviseur de fréquence 81 conduisent alternati- 255318 9 vement à un dépassement par le haut ou par le bas du temps d'arrêt réglé au monostable 82 et de ce fait à une commutation continuelle dans un sens et dans l'autre de la bascule 84. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la vérification et/ou le contrôle d'un niveau de remplissage prédéterminé dans un réservoir comprenant un oscillateur mécanique qui présente deux 5 tiges oscillantes pénétrant dans ce réservoir, fixées à distance l'une de l'autre sur une membrane montée au bord, un montage d'excitation qui fait osciller les tiges oscillantes dans des directions antagonistes transversalement à leur sens longitudinal et un transformateur d'exci10 tation comprenant au moins un élément piézo-électrique excitable par une tension alternative, un transformateurrécepteur comprenant au moins un élément piézo-électrique qui transforme les oscillations de l'oscillateur mécanique en un signal de sortie électrique et comprenant un circuit 15 d'évaluation pour le déclenchement d'opérations d'affichage et/ou de commutation en fonction du signal de sortie du transformateur-récepteur,-caractérisé en ce que sur le côté de la membrane ( 21) opposé aux tiges oscillantes ( 22, 23), un pont ( 44) est maintenu espacé de la membrane 20 ( 21) au moyen de supports ( 42, 43) en forme de barres élastiques en flexion, reliés rigidement respectivement par une extrémité à une tige oscillante ( 22, 23), et en ce que les éléments piézo-électriques ( 55, 59, 61) du transformateur d'excitation ( 65) et du transformateur25 récepteur ( 66) sont disposés selon un empilage ( 41) qui est monté entre le pont ( 44) et la partie de la membrane ( 21) située entre les tiges oscillantes ( 22, 23), cette membrane ( 21) ayant été préalablement tendue. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en 30 ce que le pont ( 44) est sensiblement rigide. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments piézo-électriques ( 55, 59, 71) sont disposés dans l'empilage ( 41) en même temps que les électrodes métalliques ( 54, 56, 58, 60, 62) appliquées sur les 35 éléments piézo-électriques ( 55, 59, 61) avec les pièces isolantes ( 53, 57, 63) placées entre les électrodes métalliques. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans l'empilage ( 41) est disposé au moins une 5 autre électrode métallique ( 52) qui n'est pas appliquée sur l'élément piezo-électrique, et qui sert d'écran pour l'élément piezo-électrique ( 55) du transformateur-récepteur ( 66). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément piezo-électrique ( 55) du transformateurrécepteur ( 66) est disposé avec ses électrodes métalliques ( 54, 56) appliquées sur les deux côtés entre une électrode métallique ( 58) mise à la masse du transformateur d'excitation ( 65) et une autre électrode métallique ( 52), avec 15 interposition de pièces isolantes ( 53, 57). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le transformateur d'excitation ( 55) contient deux éléments piézo-électriques ( 59, 61), montés électriquement en parallèle et mécaniquement en série. 20 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'à chaque extrémité de l'empilage ( 41) est disposé un tronçon métallique ( 50, 64). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que tous les constituants d'un empilage ( 41) ont sensiblement la même section transversale. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que sur chaque électrode métallique ( 52, 54, 56, -58, 60, 62) est fixée une patte de soudage dépassant de la pile 10 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la dimension transversale de la surface frontale de l'empilage ( 4) en contact avec la membrane ( 21) mesurée le long de la ligne reliant les axes des tiges oscillantes ( 22, 23) est sensiblement égale à la distance entre les extrémités des tiges oscillantes ( 22, 23) reliées à la membrane ( 21). 11 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif ( 45) pour le réglage de la force de serrage de l'empilage ( 41) mettant la membrane ( 21) sous tension préliminaire. 12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de réglage présente une vis de réglage ( 45) vissée dans le pont ( 44) et s'appliquant sur la surface frontale de l'empilage ( 41). 13 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane ( 21) forme le fond d'une pièce ( 10) qui peut se visser dans un orifice de la paroi ( 9) du réservoir et que les tiges oscillantes ( 22, 23) ont une forme et sont reliées à la membrane ( 21) 15 de manière à présenter sur leurs extrémités libres une distance axiale supérieure à la distance axiale existant entre leurs extrémités reliées à la membrane, tout en étant encore aptes à être introduites dans l'orifice de la paroi ( 9) du réservoir. 14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les tiges oscillantes ( 22, 23) sont coudées. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que sur chaque tige oscillante ( 22, 23) est fixée une ailette ( 26) s'étendant transversalement par 25 rapport à la direction des oscillations, ailette dont la largeur est dimensionnée transversalement à l'axe des tiges oscillantes de manière que lesdites tiges oscillantes ( 22, 23) puissent s'introduire avec leurs ailettes ( 26) dans l'orifice de la paroi ( 9) du réservoir, et en ce que chaque 30 ailette ( 26) s'étend en direction longitudinale à partir de l'extrémité libre de la tige oscillante ( 22, 23) sur à 60 % de la longueur de ladite tige oscillante 16 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les bords périphériques ( 27) de l'ailette ( 26) 35 convergent en formant une pointe à la manière d'une lame. 255318 9 17 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le transformateurrécepteur ( 66) est relié à l'entrée d'un circuit d'amplification ( 70, 71, 72) à la sortie duquel est raccordé le transformateur d'excitation ( 65), de telle sorte que l'oscillateur mécanique ( 21, 22, 23) est excité pour osciller à sa fréquence de résonances propres et que le circuit d'évaluation ( 73, 74, 76) est raccordé à la sortie du circuit d'amplification ( 70, 71, 72) et conformé de telle manière qu'il puisse déclencher une opération d'affichage et/ou de commutation lorsque la fréquence du signal de sortie du circuit d'amplification ( 70, 71, 72) dépasse par le haut ou par le bas la fréquence de référence réglée. 18 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le circuit d'amplification ( 70, 71, 72) contient un filtre passe-bas ( 71) dont la plage de passage correspond à la plage des fréquences fondamentales des oscillations de résonances propres de l'oscillateur mécanique ( 21, 22, 23), afin d'éviter une auto-excitation d'oscillations sur une harmonique. 19 Dispositif selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que l'étage final 82 du circuit d'amplification ( 80, 81, 82) est surmodulé. 20 Dispositif selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en-ce que le circuit d'évaluation ( 73) contient un circuit de temporisation de réponse ( 85), qui ne permet le déclenchement d'une opération d'indication et/ou de commutation que lorsque le dépassement par le haut ou par 30 le bas de la fréquence de référence aura été constaté pendant un nombre prédéterminé de périodes. 21 Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que le circuit d'évaluation ( 73) contient un circuit de transformation du signal ( 80, 81) qui transforme le 35 signal de sortie du circuit d'amplification ( 70, 71, 72) en un signal rectangulaire dont la fréquence est proportionnelle à la fréquence de sortie du circuit d'amplification ( 70, 71, 72), ainsi qu'un circuit comparatif de temps ( 82, 83, 84) raccordé à la sortie du circuit de transformation du signal ( 80, 81), ledit circuit de comparaison de temps comparant la durée périodique du signal rectangulaire à une durée de temps de référence réglable et fournissant une tension lorsque la durée périodique dépasse soit au-dessus, soit en dessous la durée du temps de référence, et en ce que le circuit de temporisation de réponse ( 85) contient un élément RC intégré ( 86, 87) dont le condensateur ( 87) peut être chargé par la tension de sortie du circuit de comparaison de temps ( 82, 83, 84), et en ce qu'à la sortie de l'élément 15 intégré RC ( 86, 87) est raccordé un circuit de déclenchement ( 88) qui se déclenche lorsque la tension de charge du condensateur ( 87) atteint une valeur de seuil prédéterminée. 22 Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que le circuit comparatif de temps ( 82, 83, 84) 20 contient un monostable ( 82) redéclenchable à temps d'arrêt réglable, à la sortie de déclenchement duquel est appliqué le signal rectangulaire produit par le circuit de transformation du signal ( 80, 81) ainsi qu'un bistable 84 dont l'entrée D est raccordée à la sortie du monostable 25 ( 82) redéclenchable et dont l'entrée CL est raccordée à la sortie du circuit de transformation du signal ( 80, 81) et en ce que l'élément RC intégré ( 86, 87) est raccordé à une sortie (Q, Q) du bistable. 23 Dispositif selon la revendication 22, caratérisé 30 en ce que le signal de sortie du circuit déclencheur ( 88) est appliqué à une entrée du monostable redéclenchable ( 82) et produit à l'intérieur de celui-ci une modification du temps d'arrêt réglé dans le sens d'un accroissement de l'hystérésis de commutation. 35