Brevet FR2569844A1 — publié le 19860307

L'invention concerne un dispositif permettant d'améliorer la précision des débitmètres lorsque le debit est irrégulier ou impulsionnel. L'intérêt de ce dispositif est qu'il n'utilise que des moyens électroniques facile a mettre en oeuvre. En effet, on a constaté que les appareils qui mesurent le débit grâce a une turbine axiale ou tangentielle présentant une erreur positive lorsque le débit est impulsionnel. Par ailleurs ces débitmètres présentent des avantages certains en régime statique ou en régime assez lentement évoluti donc il parait utile d'en améliorer le fonctionnement. L'exemple d'utilisation est la mesure de débit de carburant dans les véhicules automobiles. Pour cette application la plage de mesure de débit pour des véhicule. de cylindrée moyenne va de 0,5 litre par heure à 30 1/heure. En parcours autoroutier ou routier normal, la puissance dépensée par le moteur est à peu près stable donc le débit d'essence qui est à mesurer variez mais modérément et assez lentement. Dans ce cas, les débitmètres à turbine donnent des résultats très satisfaisants. En revanche, en parcours urbain, le vehicule accélère, ralentit, s'arrête et ceci avec une frequence qui est inversement proportionnelle à la vitesse moyenne. La puissance que délivre le moteur est donc très irrégulière et le débit devient impulsionnel. L'inertie de la turbine et de la masse de fluide qui l'entraine provoque alors des erreurs positives qui sont en decà d'un certain débit moyen (3, 4 I/h) grossièrement inversement proportionnelles à ce débit moyen (c'est à dire aussi a la vitesse moyenne). L'évaluation théorique de ces erreurs dues a l'inertie donnent des résultats qui sont tres bien correctes avec les résultats expérimentaux. Le debit instantané dans ces parcours urbains évolue dans le temps rapidement en passant du débit nul ou presque à plusieurs litres par heures puis revient brusquement à zéro. Si les constantes de temps de ces débitmètres etaient identiques à la montée en débit et à la descente, il y aurait simplement une intégration (filtrage) et l'erreur globale serait nulle. Mais le problème vient durait que la constante de temps à la montée est beaucoup plus faible qu'à la descente, ce qui explique l'erreur positive qui peut aller jusqu'à 40 %. I1 y a donc un signal trop important quant le débit décroit rapi devent I1 faut donc detecter quand le débit diminue et modifier le signal que le debitmetre délivre pour limiter ou supprimer les erreurs. Le dispositif doit être tel que la précision de l'appareil corrigé par ce dispositif ne soit pas affectée en regimes de débits lentement variables. En revanche, en régime de débits variables, dynamique, la correction doit agir et le signal de sortie doit être aussi précis que le signal que donnerait l'appareil non corrige à un débit statique égal au débit moyen du régime dynamique. Un détecteur de debit sans électronique, ajouté en serie au débitmètre et donnant l'information de l'existence du débit donne des résultats corrects dans beaucoup de cas mais insuffisants malgré tout. Le présent dispositif, objet de l'invention, exécute un traitement du signal electrique representatif du debit. Le signal qui est communément produit par ces appareils est un signal en frequence puisque ce sont des éléments opto electroniques qui détectent la rotation de la turbine. Par ailleurs comme le nombre d'impulsions par litre/heure est assez faible (3,47 selon un standard d'application) et que le phénomène inertiel se fait d'autant plus sentir aux bas débits (ralentissement hyperbolique), le signal à traiter est de basse frequence (inférieur ou égal à 10 Hz environ). L'invention a pour objet un dispositif anti inertiel entierement électronique caractérisé en ce qu'il traite l'information en frequence issue du couple de composants opto électroniques permettant de mesurer la vitesse de rotation de la turbine ou du système de détection de rotation de la turbine avec évaluation de ce ralentissement (dérivé de la vitesse de rotation) ; un comparateur qui inhibe pendant un certain temps les impulsions de sortie de l'appareil a partir du moment où le ralentissement dépasse une valeur déterminée, et enfin un comparateur qui inhibe le premier comparateur quand la vitesse qui correspond au debit moyen a partir duquel l'erreur de mesure devient faible, (dans ce cas réel d'utilisation 3 I/h moyens par exemple) et normale par rapport à la courbe de précision de l'appareil en régime statique. D'après ce qui précède, il est évident que le mode de réalisation de l'invention peut être conçu d'au moins trois manières - de maniera analogique (avec des composants linéaires, Ampli-op). - de manière numerique (logique) avec des composants discrets. --dé façon programmee a l'aide d'un microprocesseur. L'électronique peut par ailleurs être placée dans l'appareil, boil fixe sur l'appareil, et s'ajouter aux composants déjà necessaires ou bien être placée à distance à l'endroit ou l'information est utilisée. L'invention sera mieux comprise à a lecture et à l'observation dt schema qui décrit un exemple de realisation suivant le mode analogique et qui n'a évidement aucun caractère limitatif. Les éléments R1, D1, D2, C1, Cil, C2 concourrent a délivrer au res du circuit une tension régulée et protégee. La diode electroluminescente infrarouge DT est traversee par un courant fourni par la source de tension régulée au travers de la résistant R2. Le signal recueuilli sur le photo transistor PT puis transforme er un signal rectangulaire ayant un rapport cyclique quasiment égal à 50 % grâce à la compara=ison du signal filtre et du signal non filtré et débardas de suroscillation grâce à un trigger de Schmidt. Au point A, on a donc un signal representatif de la fréquence de rotation de la turbine et les impulsions ont une largeur variable en fonce de la fréquence. Le dispositif comprenant Ri, R8, R9, R10, C4, C5 et l'amplificateur operationnel concourrent à transformer les impulsions qui au point A ont E largeur (en secondes) fonction de la fréquence, en impulsions (au point B) même fréquence mais de largeur indépendante de la fréquence ayant une ampl tude déterminée (montage monostable). Le signal en B est filtré par R11 CE R14 C7. Les résistances R14 et R11 sont identiques, donc les valeurs moyer des signaux en D et Esont égales, quand la fréquence est constante. L'ensemble constitué par R12, R13, R15, R16, CI3 forme un amplificateur différentiel a haute impédance d'entrée. Appoint F quand la fréquence, (le débit) est stable le signal est une dent de scie dont l'amplitude ne depend pas de la fréquence. En revanc des que le débit varie, l'amplitude etle niveau moyen des dents de scie varient. Le dispositif est organisé de telle sorte que le debit baisse l'amplitude et la valeur moyenne des dents de scie augmente. Inversement quand le débit augmente, la dent de scie a tendance a s'annuler. Le comparateur constitué de CI3 3/4 et du point diviseur R18 R19 passe a l'état haut-quand la dent de scie dépasse la valeur de comparaisor Les composants R20, D4, R17 constituent un by-pass qui fait en sorte que le signal d'inhibition sortant de l'Ampli-op C13 4/4, et bloquant le transistor T1 ait une durée minimum déterminée par R20, C8, évitant ainsi de créer des surimpulsions. En effet, le signal au point A commande la base de Tî de telle sorte que le signal de sortie se recueuille en mettant en série avec R29 (résistance de protection) une résistance reliée a une source de tension. Enfin, à la sortie de l'ampli CI3 1/4, on a un signal analogique représentatif du débit (avec une ondulation évidement). Un autre comparateur muni d'hystérésis R25 - R26 - R27 - R28 inhibe le système anti inertiel, en vidant la capacité C8, à partir du débit moyen pour lequel d'erreur est faible. REVENDICATIONS 1) Dispositif permettant d'améliorer la précision des débitmètres à turbine une sortie en fréquence et caractérisé en ce qu'il'compred un détecteur électronique de ralentissement de la turbine par la mesure de la fréquence, un comparateur qui inhibe pendant un certain temps les impulsions de sortie de l'appareil a partir du moment où le ralentissement dépasse une valeur détermine et, un comparateur qui inhibe lui même le premier comparateur quand la vitesse de rotation (c'est à dire débit) dépasse la valeur qui correspond au débit moyer a partir duquel l'erreur devient faible et normale. 2) Dispositif suivant la revendication n" 1 caractérisé en ce qu'il est réalisé avec des éléments électroniques linéaires suivant Un mode de fonctionnement analogique. 3) Dispositif suivant la revendication n"l caractérisé en ce qu'il est réalise avec des éléments électroniques logiques et suivant un mode de fonctionnement numerique. 4) Dispositif suivant la revendication n01 caractérise en ce qu'il est réalisé a l'aide d'un microprocesseur programme. 5) Dispositif suivant la revendication n"2 en ce qu'il comporte un monostable transformant les impulsions du signal du débit dépendantes de la frequence en impulsions de même fréquence mais de largeur independante de la fréquence, deux filtres RC avec des valeurs de résistances identiques et un amplificateur différentiel a haute impedance d'entrée.