Brevet FR2555366A1 — publié le 19850524

DISPOSITIF D'ALIMENTATION ELECTRIQUE AMORCABLE PAR UN LIQUIDE Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs d'alimentation électrique amorçables dans un liquide d'immer- sion. On connaît de nombreux dispositifs électriques amorçables dans un liquide d'immersion qui utilisent soit une batterie directement amorçable par le liquide, soit un interrupteur sensible à la pression. Dans le premier cas, il s'agit d'une pile électrolytique à l'eau de mer qu: ne produit un courant que lorsqu'lle est immergée. Cependant, des piles de ee type peuvent présenter, même pendant le stockage, des caractéristiques de décharge indésirables pour la mise à feu d'un détonateur par exemple et sont constituées principalement d'argent ce qui augmente le coût de ces dispo- sitifs. De plus, il n'est pas question d'envisager le désamorçage de la pile. Dans l'autre cas, il s'agit des interrupteurs, décrits par exemple dans le brevet français 2 008 865, qui comprennent un tube capillaire au fond duquel sont disposées deux électrodes. Le contact entre ces deux élec- trodes est realisé à une certaine profondeur d'immersion et permet le pas- sage d'un courant faible qui doit être amplifié par un dispositif à semi- conducteur pour faire fonctionner le dispositif annexe. Le principal incon- venient de ce dispositif réside dans l'existence de courants de fuite, dus au semi-conducteur, qui traversent le dispositif à initier d'une part et qui déchargent la pile au bout d'une certaine durée de stockage d'autre part. On conçoit que cet interrupteur manque de fiabilité et ne permet pas de stocker suffisamment longtemps des bouées de signalisation, des mines équipées de celui-ci etc... Le but de la présente invention est de fournir un dispositif d'alimentation électrique permettant d'obvier aux inconvénients précités en proposant un dispositif amorçable dès l'immersion dans un liquide, dans lequel n'apparaît aucun courant de fuite et dont l'amorçage est interrompu dès la disparation du liquide d'immersion. L'invention a donc pour objet un dispositif d'alimentation élec- trique amorçable dans un liquide d'immersion par l'intermédiaire de deux électrodes, caractérisé en ce qu'il comprend un premier circuit, dit de commande, comportant en série deux électrodes, une première source de tension et la bobine d'un premier relais pour commander un second circuit comportant en série une deuxième source de tension, un second relais et le contact du premier relais, relié aux bornes d'un circuit externe d'uti- lisation, dont la tension d'aLimentation est égale à la somme des tensions des sources. - 2 - Le dispositif selon l'invention peut comporter un bottier étanche renfermant les deux circuits et présentant une cavité ouverte vers l'extérieur, au fond de laquelle sont fixées les deux électrodes. Les électrodes peuvent être constituées par des pièces con- ductrices dont leur surface et leur écartement sont définis par la relation: Vo =(1 -) xUo R'ó s dans laquelle: Vo représente la tension de la source, t l'écartement des deux électrodes, Uo le seuil de déclenchement du relais, s la surface d'une éléectrode, R' la résistance de la bobine, (1 la conductivité de l'ensemble électrodes-liquide d'immersion. Les électrodes peuvent être réalisées sous forme de vis métal- liques fixées au bottier présentant une surface de 320 mm, et situées environ à 12 mm l'une de l'autre. Les électrodes peuvent être soumises à un traitement de sur- face pour améliorer leur conductivité. Les électrodes peuvent être séparées par une paroi isolante de hauteur supérieure à celle des électrodes. La première source peut avoir une tension inférieure à celle de la seconde source. Le premier relais peut avoir une résistance interne grande, de l'ordre de 300 à 2000 ohms et le second relais une faible résis- tance interne de l'ordre de 20 à 50 ohms Un résultat procuré par le dispositif selon l'invention réside dans le fait que la mise en fonctionnement est déclenchée automatiquement par la présence d'un liquide, même faiblement conducteur, garantissant une grande sécurité tant en fonctionnement de l'appareil mis sous sa -3- 2555366 dépendance que hors fonctionnement dudit appareil. Les fonctionnements in- tempestifs hors liquide sont évités par l'inacessibilitè relative des deux électrodes. Un autre résultat réside dans le fonctionnement indépendant de la pression hydrostatique. Un autre resultat procuré par le dispositif selon l'invention réside dans le fait que les piles ne débitent aucun courant en dehors des périodes de fonctionnement prévues. En outre, ce dispositif permet le test de l'appareil mis sous sa dé- Tpendance avant emploi, et peut être protégé contre des déclenchements fortuits en dehors de son utilisation prévue. D'autres avantages de l'invention apparaîtront & la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné à titre d'illustra- tion en relation avec les dessins dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique du dispositif d'ali- mentation selon l'invention, - la figure 2 représente un exemple de réalisation du dispositif, - la figure 3 est une vue de dessus d'un exemple de réalisation des eleectrodes. Le dispositif d'alimentation représenté sur la figure 1 comprend un bottier 1 étanche et fermé5renfermant les deux circuits à l'exception des électrodes 2 et 3. Il comprend un premier circuit comportant les électrodes 2 et 3, une source de tension 5a et la bobine 4b d'un premier relais 4. Le second circuit comporte en série le contact 4a du premier relais 4, un second relais de puissance 6 et la source de tension 5b. Le relais 6 est connecté par des bornes de sortie 7a,7b à un dispositif 7 quelconque à alimenter et a une résistance interne faible de l'ordre de 20 à 50 ohms; le relais 6 per- met la coupure d'un courant de l'ordre de 10 à 12 A. Le relais 4 a une résis- tance interne grande de l'ordre de 300 à 2000 ohms et peut être de faible puissance, son contact 4a devant assurer la coupure d'un courant de quelques milliampères (20 environ). Au repos, c'est à dire en l'absence de liquide con- ducteur entre les deux électrodes, la différence de potentiel au bord de la bobine 4b du relais 4 est nulle; le contact 4a est donc ouvert et la tension U est nulle. Il en est de même au niveau du relais 6. Le fonctionnement du dispositif d'alimentation est le suivant. Lorsque les deux électrodes sont immergées dans un liquide même faiblement conducteur, par exemple l'eau de mer, il s'établit dans celui- ci un courant qui ferme le premier circuit comprenant la source Sa et la bobine 4b. Si la différence entre la tension Vo et la chute de tension V entre les électro- qO des 2 et 3 est supérieure au seuil de déclenchement du relais 6, le contact 4a - 4 - 2555366 se ferme et la tension V est alors égale a la tension Vo. La fermeture du contact 6b du relais 6 est donc commandee; le dispositif 7 est automati- quement alimenté et dispose de toute la tension Vo disponible aux bornes des sources 5a et 5b. Sur la figure 2, on a representé un exemple de réalisation dans le- quel le bottier 1 renferme 15 piles de 3 volts chacune, les relais 4 et 6 ainsi qu'un circuit imprimé 8 permettant de réaliser la connection des élé- ments précités avec les electrodes 2 et 3. Le circuit imprimé 8 comprend: - une borne 9 reliée au pôle positif du groupe de piles 5a, au pôle négatif du groupe de piles 5b, à l'une des bornes de la bobine 4b du relais 4 ainsi qu'à l'une des bornes de la bobine 4b du relais 4 ainsi qu'à l'une des bornes de la bobine 6b du relais 6, - une borne 10 reliée au pôle négatif du groupe de la pile 5a, au con- tact mobile 4a du relais 4, à l'électrode 2 ainsi qu'à la borne d'utilisa- tion 7b, - une borne 11 reliée au pôle positif du groupe de piles 5b ainsi qu'au contact fixe 6a du relais 6, - une borne 12 reliée au contact mobile 6a du relais 6 ainsi qu'à la borne d'utilisation 7a, - une borne 13 reliée a l'autre borne de la bobine 4b du relais 4 ainsi qu'à l'électrode 3. Le boitier 1 comporte une cavité 14 ouverte vers l'extérieur dans laquelle sont placées les électrodes. Ces dernières sont séparées par une cloison isolante 15 de protection. Sur les figures 2 et 3 on voit que ces électrodes 2 et 3 sont réalisées facilement à l'aide de boulons à six pans creux. La surface des électrodes est définie de telle sorte que la résistance de contact soit négligeable devant la résistance du liquide. On peut se rame- ner a un tronçon de liquide conducteur dont: - la section (s) est la surface de chaque électrode, - la longueur (2) est la distance entre les 2 électrodes, 3O - la conductivité (I) dépend de la nature du liquide. Dans le cas o la résistance de contact liquide-électrode peut être négligée (exemple argenture des électrodes) on peut assimiler en première approximation ce tronçon à une résistance R. R = - s Dans ces conditions si R' est la résistance de la bobine du relais 4 et Uo sont seuil de déclenchement, la tension des piles 5a devra être telle que: 1 VO = ( -) x Uo i+R'fs A titre d'illustration., et à température ambiante si Vo = 9 V, Uo = 3,5 V, l= 0,75 ohm x m R-380 ohms = 12 mm on obtient une sur- face d'electrode de 320 mm. La tension nécessaire à la fermeture du cir- cuit est de l'ordre de 3,1 Volts. Lorsque la température d'utilisation s'abaisse, par exemple à - 20 C, la tension Vo reste toujours à un niveau suffisant pour fermer le contact 4a. On voit que le déclenchement du relais du premier circuit est assuré par une source de faible tension, ce qui per- met d'utiliser un relais 4 basse performance. Par contre, le dispositif 7 peut être alimente par une source de forte tension égale a la somme des ten- sions des sources 5a et 5b. Il est à noter qu'en l'absence de conducteur entre les électrodes 2 et 3, les piles ne débitent aucun courant, ce qui est avantageux lorsque la source d'alimentation doit être stockée très longtemps, exemple 5 à 10 ans selon le type de piles (en particulier piles au lithium). On a déterminé que la durée de stockage est pratiquement égale à la durée de vie utile des piles 5. On voit donc que la technologie des relais électromagnétiques utilisée dans ce secteur technique procure des avantages supérieurs à celle des dis- Eositifs à semi-conducteurs. La combinaison des deux relais 4 et 6 permet d'éviter l'amplification du courant et supprime de ce fait tout courant de fuite dû à l'utilisation d'amplificateurs à semi-conducteurs; le dispositif d'alimentation peut être facilement testé en établissant le contact entre les deux électrodes en dehors de toute immersion. Pour cela, il suffit de remplir la cavité 14 avec un li- quide conducteur ou en interposant un fil conducteur entre les électrodes. Les deux relais 4a et 6a s'ouvrent dès que la connection des deux électrodes est interrompue. Ainsi, le dispositif d'alimentation selon l'invention peut être utilise en combinaison avec un appareil enregistreur ou émetteur pour détec- ter la présence de liquides et plus généralement pour équiper les bouées de signalisation, les bouées de détresse, les mines sous-marines etc... REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'alimentation électrique, amorçable dans un liquide d'im- mkersion par l'intermédiaire de deux électrodes, caractérisé en ce qu'il comprend un premier circuit, dit de commande, comportant en série deux électrodes (2,3) une première source de tension (Sa) et la bobine (4b) d'un premier relais (4) pour commander un second circuit, comportant en série une deuxième source de tension (5b), un second relais (6) et le contact (4a) du premier relais (4), relié aux bornes (7a) et (7b) d'un circuit externe d'utilisation (7), la tension aux bornes du circuit (7) étant égale à la somme des tensions des sources (5a) et (5b). 2 - Dispositif d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un boitier (1) étanche renfermant les deux circuits et présentant une cavité ouverte (14) vers l'extérieur au fond de laquelle sont fixées les deux électrodes (2,3). 3 - Dispositif d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les électrodes sont constituées par des pièces conductrices dont leur surface (s) et leur écartement () sont définis par la relation: =o - (4 _. 1)AUs dans laquelle: Vo représente la tension de la source (Sa) Uo le seuil de déclenchement du relais (4), R' la résistance de la bobine (4b), r la conductivité de l'ensemble électrodes-liquide d'immersion. 4 - Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les électrodes (2,3) sont réalisées sous forme de vis métalliques fixées au boîtier (1) présentant une surface de 320 mm, et situées environ à 12 mm l'une de l'autre. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les électrodes (2,3) sont soumises à un traitement de surface pour améliorer leur conductivité. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac- térisé en ce que les électrodes (2,3) sont séparées par une paroi isolante (15) de hauteur supérieure à celle des électrodes. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac- terisé en ce que la source (Sa) a une tension inférieure a celle de la source (5b). -7 - 2555366 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le relais (4) a une resistance interne grande, de l'ordre de 300 a 2000 ohms, et le relais (6) une faible résistance interne de l'ordre de 20 a 50 oils 9 - Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 à l'activation des bouées immergeables. - Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 a la détection de la présence d'un liquide.