Brevet FR2577043A1 — publié le 19860808

Procédé et dispositifs pour enregistrer l'évolution d'une grandeur physique dans un récipient clos. La présente invention a pour objet un procédé et des dispositifs pour enregistrer l'évolution d'une grandeur physique dans un récipient clos. Le secteur technique de l'inveniton est celui des contrôles de fabrication. Le procédé et les dispositifs selon l'invention sont destinés plus particulièrement au contrôle des fabrications de boissons ou de conserves alimentaires qui sont contenues dans des bouteilles, des bocaux, des boîtes de conserve ou dans tout autre récipient clos et qui sont soumisesàun traitement thermique de pasteurisation à 1200C. Dans la suite de l'expose, on se réfèrera plus particulièrement à cette application, tout en précisant que la portée du brevet n'est pas limitée à cette application particulière et que le procédé et les dispositifs selon l'invention peuvent etre utilisés dans d'autres applications semblables, par exemple pour contrôler la bonne conservation des denrées congelées. Dans les installations de mise en bouteilles de jus de fruits, de sirops, de lait pasteurisé, de fruits au sirop etc..., il est obligatoire de vérifier par échantillonnage que la pasteurisation est effective. On rappelle que l'efficacité d'un traitement de pasteurisation dépend non seulement de la température atteinte, mais également de la durée de chaque plage de température et plus précisément du produit de la température par le temps, c'est-à-dire de l'intégrale de la variation de température. On exprime la pasteurisation en unités de pasteurisation qui sont des surfaces unitaires et pour mesurer avec précision la pasteurisation d'un liquide, il faut donc enregistrer la courbe d'évolution de la température en fonction du temps et mesurer la surface délimitée par cette courbe et l'axe du temps. Traditionnellement, cet enregistrement est réalisé au moyen d'enregistreurs mécaniques comportant un mouvement d'horlogerie qui entraîne le déroulement d'une bande d'enregistrement à vitesse constante et au moyen d'un stylet d'inscription qui est actionné par une aiguille commandée par une sonde de mesure de la température, par exemple par une sonde à tension de vapeur, qui est introduite dans la bouteille à contrôler pendant que celle-ci se déplace dans un tunnel de pasteurisation. Un tel dispositif d'enregistrement de l'évolution de la température n'est pas tres pratique. L'enregistreur doit se trouver à proximité de la sonde et il doit donc suivre la bouteille à contrôler pendant que celle-ci se déplace dans le tunnel de pasteurisation et le passage d'un mouvement d'horlogerie dans une ambiance chaude entraîne une usure rapide de ce mouvement et des défauts de fonctionnement. De plus, la sonde est reliée à l'enregistreur par un tube capillaire qui doit sortir de la bouteille et le passage de ce tube à travers le bouchon risque d'entrainer des fuites. Les enregistreurs mécaniques sont remplacés de plus en plus par des enregistreurs électroniques comportant un capteur de température qui est plongé dans la bouteille et qui est relié par un fil à un enregistreur électronique fixe qui doit être placé en dehors du tunnel de pasteurisation car il ne peut supporter latempérature régnant dans celui-ci. Cette solution n'est pas pratique à cause du fil qui sort de la bouteille et qui doit se déplacer en même temps que celle-ci. Un autre inconvénient des dispositifs d'enregistrement connus réside dans le fait qu'ils ne permettent pas de contrôler l'évolution de la température ou d'une autre grandeur physique, par exemple de la pression, dans une bouteille ou un autre récipient pendant que celui-ci parcourt toute une installation de conditionnement, c'est- -dire pendant le remplissage, la fermeture étanche des récipients, le traitement thermique et le refroidissement. Il n'est pas possible de s'affranchir du fil de liaison entre le capteur et un enregistreur électronique en équipant le capteur d'un émetteur qui transmettrait les valeurs mesurées sous forme d'ondes herziennes car celles-ci ne peuvent être transmises à travers le récipient clos dans lequel le capteur doit être placé. Un objectif de la présente invention est de procurer des moyens autonomes pour enregistrer l'évolution d'une grandeur physique, par exemple de la température ou de la pression, dans un petit récipient clos pendant que celui-ci parcourt une installation de conditionnement comportant un traitement thermique, lesquels moyens autonomes peuvent être introduits dans le récipient avant le remplissage de celui-ci et ne comportent aucune liaison avec ltextérieur, de sorte qu'ils se déplacent librement avec le récipient tout au long d'une installation de conditionnement, sans aucune contrainte de liaison matérielle avec l'extérieur ou d'étanchéité au passage d'une telle liaison. Un autre objectif de l'invention est de procurer des moyens autonomes ayant une capacité d'enregistrement largement suffisante pour mémoriser la quantité d'informations pour suivre l'évolu- tion de la température tout au long d'une installation de conditionnement avec une bonne précision. Un autre objectif de l'invention est de procurer des moyens qui permettent de mémoriser les informations sous forme binaire directement exploitable pour les afficher sur un écran ou pour commander une imprimante ou pour entrer dans une unité de traitement. Les objectifs de l'invention sont atteints par un procédé suivant lequel on place à l'intérieur du récipient à contrôler, avant le remplissage de celui-ci, un dispositif d'enregistrement autonome et étanche, qui est suffisamment petit pour être contenu entièrement dans ledit récipient et pendant que ledit récipient parcourt ltinstal- lation de conditionnement, ledit dispositif échantillonne le signal délivré par un capteur analogique qui mesure une grandeur physique à l'intérieur dudit récipient et il enregistre les valeurs numériques dans une mémoire vive et, lorsque ledit récipient a parcouru toute l'installation de conditionnement, on l'ouvre, on sort ledit dispositif d'enregistrement et on transfère les valeurs numériques contenues dans ladite mémoire vive dans une unité d'affichage ou de traitement. Un dispositif selon l'invention pour enregistrer l'évolu- tion d'une grandeur physique, notamment de la température, à l'in- terieur d'un récipient clos qui parcourt une installation de conditionnement comportant un traitement thermique comporte un étui fermé de façon étanche, qui est placé dans ledit recipient, lequel étui contient un capteur analogique qui délivreun signal électrique proportionnel à ladite grandeur physique et des circuits électroniques intégrés qui comportent un convertisseur analogique à numérique, qui convertit ledit signal analogique en valeurs numériques, une mémoire vive qui enregistre périodiquement lesdites valeurs numériques, une horloge électronique et une unité logique qui cadencent l'échantillonnage du signal et la mise en mémoire, un organe de dialogue, un connecteur d'interface et une source de courant continu qui alimente lesdits circuits électroniques. Avantageusement, le capteur est situé à distance des extrémités de l'étui. Selon un mode de réalisation préférentiel, le connecteur d'interface est un coupleur opto-électronique comportant deux diodes électroluminescentes une pour une voie de sortie des informations et l'autre pour la voie d'interrogation. Selon un mode de réalisation préférentiel, la source de courant est une batterie d'accumulateurs et ledit connecteur d'interface comporte deux fiches de chargement de la batterie. De préférence, le connecteur d'intervace est placé à une extrémité de l'étui, à l'intérieur d'un capuchon démontable et étanche. L'invention a pour résultat la possibilité d'enregistrer l'évolution dans le temps d'une grandeur physique, par exemple de la température ou de la pression, à l'intérieur d'un récipient clos qui parcourt une installation de conditionnement et qui est soumis à un traitement thermique, notamment à une pasteurisation ou à une stérilisation à basse température et ceci grâce à un dispositif autonome, qui ne comporte aucune liaison avec l'extérieur du récipient, de sorte qu'il suit librement tous les déplacements de celui-ci sans aucune contrainte et qu'il peut être introduit dans le récipient en début de chaîne, avant le remplissage et être sorti de celui-ci pour lire les résultats enregistrés en fin de chaîne seulement. Ainsi, il est possible de connaltre avec précision l'évolu- tion de la température ou de la pression tout au long d'une chaîne de conditionnement. Un dispositif selon l'invention doit etre suffisamment miniaturisé pour tenir entièrement à l'intérieur d'un récipient tel qu'une bouteille, un bocal ou une boite de conserve et il est composé de circuits électroniques intégrés pour arriver à ce résultat. Un dispositif selon l'invention peut être utilisé dans une plage de température qui est celle que peuvent supporter les conposants électroniques connus à ce jour, en pratique entre - 400C et + 1200c. Cette plage couvre le domaine des températures de conservation par le froid, de pasteurisation et de stérilisation à basse température. Un dispositif selon l'invention comporte une horloge électronique et un programme enregistré qui commande la fréquence d'échantillonnage. Celle-ci peut être choisie en fonction de l'application, de la durée du contrôle et de la capacité de mémoire. Un dispositif selon l'invention peut comporter par exemple une mémoire vive ayant une capacité de 2 K. octets. S'il est utilisé pour contrôler la température à l'intérieur d'une bouteille qui parcourt une installation de conditionnement et de pasteurisation en 1 heure environ, on programmera le dispositif pour qu'il enregistre un échantillon toutes les 5 secondes par exemple. On peut utiliser par exemple un dispositif selon l'invention pour contrôler la température d'un jus de fruits qui est conservé par le froid dans une enceinte aseptique pendant une durée de l'ordre d'un mois.Dans ce cas, on programme le dispositif pour qu'il échantillonne la température toutes les heures par exemple. Un dispositif selon l'invention, qui est entièrement autonome, peut être placé à l'intérieur d'une bouteille ou d'un récipient avant le remplissage de celui-ci, de sorte qu'il permet de connaître l'évolution de la température ou de la pression dans le récipient tout au long de l'installation. De plus, il évite d'avoir a intervenir sur un récipient après remplissage de celui-ci, ce qui peut apporter des perturbations, par exemple une modification de la pression, qui font que l'échantillon de récipients testés risque de ne pas être statistiquement représentatif de l'ensemble de la population. Les dispositifs selon l'invention sont enfermés dans un étui complètement étanche, qui peut être par exemple un étui en matière plastique ou en acier inoxydable ou un enrobage en résine époxy. Dans tous les cas, la matière composant cet étui est inerte par rapport au liquide à contrôler. Les dispositifs selon l'invention peuvent être utilisés dans tous les cas où l'on doit enregistrer ltévolution d'une grandeur physique dans un petit récipient clos ou dans un lieu difficile d'accés,par exemple dans une tuyauterie, dans une cavité d'une pièce mécanique en mouvement, dans un local dont l'accès est dangereux par exemple dans un local contaminé ou soumis à des émanations toxiques etc.... La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 représente un dispositif enregistreur selon l'invention placé dans une bouteille contenant un liquide pasteurisé. La figure 2 est une coupe axiale partielle d'un dispositif selon l'invention. La figure 3 est une vue selon III-III de la figure 2 capuchon enlevé. La figure 4 est un schéma sous forme de bloc diagramme des composants d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 représente une bouteille 1 qui contient un liquide alimentaire, par exemple un jus de fruits ou du lait qui doit être pasteurisé. Le remplissage, le bouchage et la pasteurisation des bouteilles ont lieu sur une chaîne de conditionnement de grande capacité, par exemple une chaîne capable de conditionner plusieurs milliers de bouteilles à l'heure. Il est obligatoire d'effectuer un contrôle pour vérifier que la pasteurisation a atteint le nombre d'unités de pasteurisation voulu. Ce contrôle s'effectue statistiquement en contrôlant un échantillon de bouteilles représentatif de la population d'ensemble et la bouteille 1 fait partie de cet échantillon. Avant le remplissage, on place dans chaque bouteille à contrôler un dispositif d'enregistrement 2, qui est placé à l'intérieur d'un étui étanche suffisamment petit pour tenir tout entier à l'intérieur de la bouteille. Le dispositif 2 a par exemple la forme d'un petit cylindre ayant une longueur de 150 mm et un diamètre de 16 mm. Une extrémité de l'étui 2 comporte un capuchon étanche 3. Le dispositif 2 comporte un capteur analogique 4, par exemple un capteur de température qui délivre un signal électrique proportionnel à la température instantanée du liquide contenu dans la bouteille. Ce capteur 4 est situé de préférence, vers le milieu de l'étui et en tous cas à distance des extrémités, de sorte que la température mesurée est la température au sein du liquide. Les figures 2 et 3 sont des vues de l'extrémité de l'étui 2 comportant le capuchon 3 qui est par exemple un capuchon fileté. On voit sur ces figures une diode électroluminescente 5 et une photodiode 6 qui font partie d'un coupleur opto-électronique situé dans l'étui 2. La diode 5 correspond à une voie de sortie des informations sous forme de trains d'impulsions optiques. La photodiode 6 correspond à une voie d'interrogation permettant au dispositif de recevoir des instructions sous forme de trains d'impulsions optiques. On voit également deux fiches ou barrettes 7 et 8 sortant hors de l'étui et qui servent à brancher l'étui sur une prise femelle pour charger une petite batterie contenue dans étui. Les fiches 7 et 8 ont une disposition telle qu'il n'y ait qu'un seul sens de branchement possible sur la prise femelle. Le capuchon 3 comporte avantageusement un épaulement périphérique 9 qui écrase un joint torique 10 qui est placé dans une gorge et qui assure l'étanchéité du capuchon. La figure 4 est un schéma électronique d'un dispositif selon l'invention. Le repère 11 représente une petite batterie d'accumulateurs par exemple une batterie Cadmium-nickel qui alimente les circuits électroniques à travers un dispositif de régulation de tension 12. La batterie est rechargée après avoir enlevé le capuchon 3, en engageant les barrettes 7 et 8 dans une prise femelle. Le repère 4 représente le capteur du dispositif, par exemple un capteur de température qui est constitué par une résistance qui varie avec la température et qui délivre une tension qui est fonction de la température dans-la plage de température utile. Le repère 4a représente l'alimentation du capteur. Le repère 13 représente un amplificateur. Le repère 14 représente un convertisseur analogique à numérique qui convertit la tension amplifiée en valeurs binaires. Le repère 15 représente un microprocesseur qui est piloté par une horloge électronique à quartz 16. Le repère 17 représente une mémoire morte, par exemple une mémoire de type EPROM (Erasable-Programmable-Read only Memory), dans laquelle est enregistré un programme qui commande le fonctionnement du microprocesseur et en particulier la cadence à laquelle le microprocesseur échantillonne la valeur numérique délivrée par le convertisseur 14 et enregistre les valeurs binaires successives dans une mémoire vive 18. Le repère 19 représente un circuit dénommé organe de dialogue RS -232-V24, qui est un circuit intégré de type démultiplexeur, qui transforme les valeurs numériques binaires sortant de la mémoire en trains d'impulsions séquentielles. Le repère 20 représente la logique de commande de l'or- gane de dialogue 19. Le repère 21 représente un connecteur qui sert d'interface entre le dispositif selon l'invention et un organe externe d'affichage, par exemple une imprimante ou un organe de traitement des données enregistrées. Le connecteur 21 peut être un connecteur à fiches ou, de préférence, un coupleur opto-électronique qui comporte les deux diodes 5 et 6 représentées sur les figures 2 et 3. La diode électroluminescente 5 sert de voie de sortie et transmet les trains d'impulsions optiques à un récepteur photoélectrique. La photodiode 6 qui est une diode réceptrice, reçoit des impulsions optiques venant de l'organe externe qui déclenchent le transfert vers celui-ci des valeurs numériques enregistrées dans la mémoire 18 et qui commandent la remise à zéro de la mémoire vive en fin de transfert. Une fois la mémoire effacée, on recharge éventuellement la batterie et le dispositif est prêt à enregistrer une nouvelle série de mesures. Tous les composants d'un dispositif selon l'invention peuvent être réalisés sous la forme d'un ou de plusieurs circuits intégrés, en technique C MOS, donc sous un très faible volume et avec une consommation de l'ordre de 10 mA, de sorte qu'une petite batterie ayant une capacité de l'ordre de 1 A.H est suffisante pour alimenter le dispositif pendant une durée de l'ordre d'une journée. La mémoire vive 18 a par exemple une capacité de 2K Octets. Les valeurs enregistrées dans la mémoire vive 18 peuvent être restituées sous forme d'une liste de valeurs numériques. En variante, le microprocesseur peut être programmé pour traiter ces valeurs et pour les restituer par exemple sous forme d'un graphique. La figure 4 représente un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention comportant un microprocesseur incorporé au dispositif. En variante le dispositif peut comporter uniquement un séquenceur commandé par une horloge électronique qui commande l'enregistrement dans la mémoire vive des valeurs numériques successives à une cadence déterminée. La sortie des informations de la mémoire vive est alors commandée par un microprocessuer qui fait partie de l'organe externe sur lequel on connecte le dispositif pour extraire les valeurs mémorisées et pour les exploiter. REVENDICATIONS 1. Procédé pour enregistrer l'évolution d'une grandeur physique, notamment de la température à l'intérieur d'un récipient clos pendant que celui-ci parcourt une installation de conditionnement comportant un traitement thermique, caractérisé en ce que l'on place, à l'intérieur dudit récipient, avant le remplissage de celuici, un dispositif d'enregistrement autonome et étanche, qui est suffisamment petit pour être contenu entièrement dans ledit récipient et, pendant que ledit récipient parcourt l'installation de conditionnement, ledit dispositif échantillonne périodiquement le signal délivré par un capteur analogique qui mesure ladite grandeur physique et il enregistre les valeurs numériques dans une mémoire vive et lorsque ledit récipient a parcouru ladite installation de conditionnement, on l'ouvre, on sort ledit dispositif d'enregistrement et on transfère dans une unité d'affichage ou de traitement les valeurs numériques contenues dans ladite mémoire vive. 2. Dispositif pour enregistrer l'évolution d'une grandeur physique, notamment de la température, à l'intérieur d'un récipient clos qui parcourt une installation de conditionnement comportant un traitement thermique, caractérisé en ce qu'il comporte un étui fermé de façon étanche qui est placé dans ledit récipient, lequel étui contient un capteur analogique qui délivre un signal électrique proportionnel à ladite grandeur physique et des circuits électroniques intégrés qui comportent un convertisseur analogique à numérique qui convertit ledit signal analogique en valeurs numériques, une mémoire vive qui enregistre périodiquement lesdites valeurs numériques, une horloge électronique et une unité logique qui cadencent l'échantillonnage du signal et la mise en mémoire, un organe de dialogue, un connecteur d'interface et une source de courant continu qui alimente lesdits circuits électroniques. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit capteur est situé à distance des extrémités dudit étui. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit connecteur d'interface est un coupleur opto-électronique comportant une diode électro-luminescente sur une voie de sortie des informations et une photodiode sur une voie d'interrogation. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite source de courant continu et une batterie d'accumulateurs et ledit connecteur d'interface comporte deux fiches de chargement de ladite batterie. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit connecteur est placé à une extrémité dudit etui, à l'intérieur d'un capuchon démontable et étanche.