Brevet FR2573866A1 — publié le 19860530

La présente invention a pour objet une sonde de mesure du niveau d'un liquide comprenant un élément résis- tif, dont la résistance est fortement dépendante de la température, élément partiellement immergé dans ledit liquide, et dont le degré d'immersion dépend dudit niveau à mesurer. Une telle sonde est en particulier utilisée pour la mesure du niveau d'huile dans le carter d'un moteur à combustion interne pour automobile. On connaît déjà une sonde de ce type, dans laquelle l'élément résistif est un fil réalisé dans un alliage de nickel, de cobalt et de fer, alliage dont la résistivité présente un fort coefficient de température. Avec cette sonde, la mesure du niveau du liquide est faite en appli- quant une source de courant aux bornes de sortie de la sonde et en mesurant, après un intervalle de temps déter- miné, la valeur de la tension aux bornes de la sonde. La valeur de la tension aux bornes de la sonde à cet instant est représentative du niveau du liquide pour les raisons suivantes: - la valeur de la tension aux bornes de la sonde à tout instant est représentative de la valeur de la résistance de l'élément résistif, car celui-ci est parcouru par un courant constant. - la valeur de la résistance de l'élément résistif dépend de la répartition des températures de l'élément résistif car le matériau utilisé pour cet élément a une résisti- vité à fort coefficient de température. - la répartition des températures de l'élément résistif peut être considéréecomme uniforme pour la partie immer- gée, et uniforme pour la partie non immergée, ces deux parties étant à des températures différentes. Lorsque l'on désire effectuer la mesure rapidement, on n'a pas le temps d'attendre que la température d1équi- libre soit atteinte pour la partie immergée de l'élément résistif, très bien refroidie par le liquide et dont la montée en température est lente. Ainsi, au moment de la mesure de la tension, la température de la partie immergée est en train d'évoluer avec une constante de temps très supérieure à l'intervalle de temps écoulé depuis l'ins- tant d'application de la source de courant. Par contre, la partie non immergée de l'élément ré- sistif, qui se trouve donc dans l'air, est beaucoup moins bien refroidie et elle atteint sa température d'équilibre beaucoup plus rapidement, avec une constante de temps très courte. Cette disparité de comportement entre la partie immer- gée de l'élément résistif et la partie non immergée a pour conséquence la non-linéariti de la variation de la valeur de la tension à l'instant de mesure, en fonction de la variation du niveau du liquide. La présente invention vise à pallier cet inconvénient. A cet effet, elle a pour objet une sonde de mesure du niveau d'un liquide du type précédent, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens pour réduire la résis- tance thermique entre l'élément résistif et le milieu - ambiant. Grace à l'invention, le refroidissement de l'élément résistif par le milieu ambiant est efficace. Il en résulte que la constante de temps, pour que la tension aux bornes de la sonde, placée dans l'air, atteigne sa valeur finale, lorsque le réseau est soumis à un éche- lon de courant, est beaucoup plus importante, ce qui permet d'obtenir, méme pour des temps de mesure très brefs, une réponse du capteur linéaire. Dans une forme de réalisation préférée, l'élément résistif est un réseau appliqué surun support isolant meileur conducteur de la chaleur que l'air. - Dans ce cas, le support meilleur- conducteur de la chaleur que l'air sert également de support mécanique. Ainsi, il ntest plus nécessaire, comme dans la sonde connue, de maintenir en place le fil résistif à l'aide d'un ressort, à l'origine d'imprécisions dans la mesure et de complications au montage. Enfin, la dispersion des valeurs de résistance des réseaux ainsi réalisés est très faible, par opposition à la dispersion importante des valeurs de résistance des fils utilisés dans la sonde connue. Ainsi, il n'est plus nécessaire, comme dans la sonde connue, d'utiliser une résistance additionnelle ajustée pour chaque exemplaire réalisé, afin de maintenir la dispersion dans des limites tolérables. Ainsi, la sonde selon l'invention se distingue aussi de la sonde connue par un montage notablement plus simple et donc plus économique, une meilleure précision et une dispersion plus faible de la réponse. L'invention sera mieux comprise & l'aide de la des- cription suivante d'une forme de réalisation préférée de la sonde selon l'invention, faite en se référant aux des- sins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente, à l'échelle 2, une vue en coupe partielle de la sonde selon l'invention. - la figure 2 représente, à l'échelle 4, une vue du réseau résistif utilisé dans la sonde de la figure 1. En référence à la figure 1, les deux bornes de sortie 12 de la sonde de mesure de niveau selon l'invention sont constituées par les deux extrémités voisines de deux pièces métalliques 1, dont les deux autres extrémités sont réunies au réseau résistif 2 qui constitue la partie sensible de la source, partiellement immergée dans le liquide dont on souhaite mesurer le niveau. Les pibces métalliques 1 sont maintenues en place du côté de la sortie par un corps moulé 3 dans un matériau isolant, et, au delà de l'élément résistif 2, par un capuchon protecteur isolant 4. Le corps moulé 3 est muni d'un filetage 5 qui permet de fixer la sonde sur un trou taraudé, prévu à cet effet dans le réservoir contenant la liquide dont on mesure le niveau. Les pièces métalliques 1 st'étendent au delà du corps moulé 3 de façon à ce que les bornes de sortie 12 de la sonde soient accessibles de l'extérieur du réservoir. En référence à la figure 2, le réseau résistif 2, appliqué surlesupport isolant 21,meil]e}onducteur de la cha- oue 'air leur[,esâ constitué par un ruban résistif 22 replié en zig-zag, dont les deux accès 23 sont situés du mmne c&té du support 21. Le ruban résistif 22 est réalisé dans un matériau dont la résistivité présente un fort coefficient de température. En mime temps que le ruban, deux pavés 24 du m*me matériau soneat déposés du c8té du support 21 opposé aux accès 23. En revenant maintenant à la figure 1, le réseau résia- tif 2 est fixé aux pièces métalliques 1 à ltaide de deux paires de languettes rabattues 13 et 14 dent sont munies les pièces métalliques 1, respectivement soudées aux accès 23 et aux pavés 24. Le réseau résistif peut être fabriqué par le procédé suivant: un feuillard résistif, dont la résistivité pré- sente un fort coefficient de température, est appliqué sur une feuille de support isolant, meilleur conducteurdcla que l'air chaleur /,une gravure chimique permet alors de réaliser un grand nombre d'exemplaires du réseau résistif; les accaès 23 et les pavés 24 sont ensuite étamés ou non, selon la technologie de soudure;la feuille est enfin découpée pour obtenir les réseaux individuels. La sonde selon l'invention est utilisée comme- la sonde connue: on applique un courant constant à la sonde et on mesure, après un intervalle de temps déterminé, la valeur de la tension aux bornes. Du fait du bon refroidissement de la partie non immergée du ruban 22 par le support 21, 2-573866 la température de cette partie évolue assez lentement pour que la mesure du niveau du liquide reste linéaire, même pour les intervalles de mesure très brefs. A titre d'exemple, le corps moulé 3 de la sonde peut être réalisé dans un thermoplastique chargé de fibre de verre et les pièces métalliques en laiton. De même, le matériau support du réseau résistif, meilleur conducteur de la chaleur que l'air peut être avantageusement constitué par du Kapton de 25/Af d'épaisseur, commercialisé par la firme Du Pont. Le réseau résistif lui-même peut être avan- réalisé tageusement/dans un alliage ou dans un métal pur à fort coef- ficient de température et de résistivité convenable et dont l'épaisseur est inférieur à 20/j. Toujours à titre d'exemple, la dispersion des va- leurs de résistance ainsi réalisées est de + 2 %. Par ailleurs, la forme du réseau résistif de la figure 2 n'est pas limitative et peut être différente sans sortir du domaine d'application de l'invention. Ainsi, on pourrait utiliser le fil de la sonde connue, en contact thermique avec un radiateur à ailettes par exemple. Enfin, l'automatisation complète des opérations de montage de ce type de sonde est possible sans difficultés. REVENDICATIONS 1 - Sonde de mesure du niveau d'un liquide, compre- nant un élément résistif (22), dont la résistance est for- tement dépendante de la température, élément partiellement immergé dans ledit liquide, et dont le degré d'immersion dépend dudit niveau à mesurer, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (21) pourréduire la résistance thermique entre ledit élément résistif (22) et le milieu ambiant. 2 - Sonde selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit élément résistif (22) est un réseau appliqué sur un support isolant (21) meilleur conducteur de la chaleur que l'air. - 3 - Sonde selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ledit élément résistif (22) est obtenu par gravure chimique dudit support isolant sur lequel a été ap- pliqué un feuillard, dont la résistivité présente un fort coefficient de température. 4 - Sonde selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit feuillard dont la résistivité pré- sente un fort coefficient de température est un alliage ou un métal pur. - Sonde selon la revendication 1, dans laquelle deux pièces métalliques (1) constituent à une extrémité des électrodes de sortie (12) et à l'autre extrémité un support pour l'élément résistif (2). 6 - Sonde selon la revendication 5, dans laquelle lesdites pièces métalliques (1) sont surmoulées dans un corps (3) muni d'un filetage (5).