Brevet FR2596864A1 — publié le 19871009

Procédé pour exploiter un détecteur et dispositif pour a mise en oeuvre de ce procédé, notamment pour déterminer l'hum,idité relative de l'air. L'invention part d'un procédé pour exploiter un détecteur avec une conductibilité ionique variable dans un dispositif de circuit comportant une source de courant. Un détecteur pour déterminer l'humidité relative de l'air est décrit dans le document EP-A 33 521. L'élément sensible est essentiellement constitué par un semi-conducteur céramique-oxyde métallique, dont la conductibilité ionique se modifie lors de l'absorption d'eau. Cette conductibilité est mesurée dans un circuit de courant électrique. Pour éviter des effets de polarisation sur les électrodes du détecteur, la mesure en courant continu ne doit pas se faire sur un laps de temps trop long. Dans le document EP-A 33 521, le détecteur est branché en série avec une source de tension alternative et une résistance électrique. La tension alternative mesurée sur la résistance constitue une mesure pour l'humidité relative de l'air. Le signal de mesure de la tension alternative est converti, dans un convertisseur tension alternative-tension continue branché à la suite, en une tension continue. Un inconvénient du circuit aiei indiqué est que le générateur de tension alternative nécessite, pour engendrer un courant alternatif, une tension d'alimentation bipolaire.Cet inconvénient se manifeste notamment dans le cas de circuits exploités, à l'aide d'une batterie, car un neutre électrique ne peut etre obtenu qutavec une dépense supplémentaire. l'invention a pour but de remédier à cet inconvénient, et concerne à cet effet, un procédé caractérisé en ce qu'on utilise, comme source de courant, une source de courant continu dont le courant, pour éviter des effets de polarisation, est amené au détecteur sous forme d'impulsions, selon un processus se déroulant cycliquement. L'invention concerne, en outre, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. D'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager des compléments avantageux du procédé défini ci-dessus et du dispositif correspondant. L'utilisation d'une source de courant constant pour-obtenir le courant de mesure sous forme d'lmpul- sions, apporte cet avantage que le signal de mesure peut être prélevd directement sur le d étecteur d'humidité sous la sorme d'une valeur de tension. le courant délivré par la source de courant constant est branché sur le détecteur sous la forme d'impulsions, de préférence avec une polarité changeante. Pour obtenir ces impulsions, il est prévu un générateur d'impulsions engendrant une succession d'impul sions avec un rapport impl sions-pauses réglé de façon fixe.Entre le détecteur et la source de courant constant, il est prévu un commutateur susceptible d'être commandé électriquement et qui est commandé par les impulsions ainsi obtenues. Il est également possible de réaliser la source de courant constant 80U8 la forme d'une source commutable, directement commutée par les impulsions. En même temps que l'impulsion de courant, est obtenu un signal de commande d'un circuit d'échantillonnage et de maintien (sample and hold). Pour la mise en oeuvre du procédé avec des impulsions de courant continu à polarité changeante, il est prévu un générateur d'impulsions qui engendre deux successions d'impulsions avec respectivement le même rapport impulsions-pauses. les impulsions sont décalées dans le temps les unes par rapport aux autres. Entre deux raccordements du détecteur d'humidité et deux raccordements de la source de courant constant, il est prévu des commata- teurs susceptibles d'être commandés électriquement et qui sont commandés par les deux successions d'impulsions. Les raccordements du détecteur d'humidité sont alternativement reliés de façon cycliaue aux raccordements de la source de courant constant. Le procédé conforme à l'invention et le dispositif correspondant conviennent particulièrement à des cas d'application où seule une tension continue d'alimentation est disponible pour alimenter en énergie le dispositif de circuit, comme c'est notamment le cas lors de l'exploitation à l'aide d'une batterie. D'autres particularités du procédé conforme à l'invention et du dispositif correspondant se dégagent de la description ci-après de deux exemples de réalisation, et des dessins dans lesquels - la figure 1 montre un premier exemple de réalisation du dispositif conforme b l'invention pour l'exploitation avec des impulsions de courant continu, - la figure 2 montre un diagramme, en fonction du temps, des impulsions qui interviennent dans le dispositif de la figure 1, - la figure 3 montre un second exemple de réalisation du dispositif conforme b l'invention pour l'exploitation avec des impulsions de polarité changeante, - la figure 4 montre un diagramme, en fonction du temps, de deux successions d'impulsions intervenant dans le dispositif de la figure 3. Sur la figure 1, une source de courant 10 est raccordée par son pôle négatif il à une masse 12 et elle est reliée par son pôle positif 13 à un premier raccordement 14 d'un commutateur 15. Le second raccordement 16 de ce commutateur 15 est relié, aussi bien à un détecteur d'humidité 17 mis à la masse 12, qu'à une entrée de signaux 18 d'un circuit d'échar,tillonnage et de maintien 19. Un générateur d'impulsions 20 élabore une succession d'impulsions 21, qui actionne, par l'intermédiaire d'une liaison de commande 22, le commutateur 15 et arrive, en outre, à une entrée de comn,ande 23 du circuit d 'échantillonnage et de maintien. Un signal de sortie est disponible à une sortie 24 du circuit d'échantillonnage et de maintien 18. Pour l'alimentation en énergie, il est prévu une source d'énergie 25, à courant continu. Le diagramme des impulsions en fonction du temps de la figure 2 montre, en fonction du temps (T), la succession 21 des inpulsions délivrées par le générateur d'impulsions 20. La durée des impulsions 26 et la durée des pauses 27, sont des valeurs fixes prédéfinies. La figure 3 montre une source de courant 30 dont le pôle négatif 31 est relié à une masse 32, ainsi que respectivement è un premier raccordement 33, 34 d'un premier et d'un deuxième commutateurs 35, 36. Le pôle 37 Dositif de la source de courant 30 est en liaison avec respectivement un premier raccordement 38, 39 d'un troisième et d'un quatrième commutateur 40, 41, un condensateur 42 mis è la masse 32 et une sortie 43. Les seconds raccordements 44, 45 du premier et du troisième commutateur, sont branchés sur un premier raccordement 46 d'un détecteur d'humidité 47, et les deux seconds raccordements 48, 49 du deuxième et du quatrième commutateur 36, 41, sont branchés sur un second raccordement du détecteur d'humidité 47. Un générateur d'impulsions 51 engendre une première succession d'impulsions 52 pour commander le premier et le quatrième commutateur 35, 41 et une seconde succession dtimpulsions 53 pour commander le deuxième et le troisième commutateur 36, 40. Pour l'alimentation électrique, il est prévu une source d'énergie à courant continu 54. La figure 4 montre les diagrammes d'impulsions de la première et de la deuxième succession d'impulsions 52, 53 que délivre le générateur d'impulsions 59 en fonction du temps (T). La durée des impulsions 55 et la durée des pauses 56 de la première succession d'impulsions 52, tout comme également la durée des impulsions 57 et la durée des pauses 58 de la deuxième succession d'impulsions 53, sont des valeurs fixes prédéfinies. le procédé conforme à l'invention et le dispositif correspondant vont tout d'abord être exposés plus en détail à l'aide du dispositif de circuit de la figure 1. Le détecteur d'humidité 17 est un élément pour la mesure de humidité relative de l'air. Au lieu du détecteur d'humidité 17, on peut également prévoir d'autres capteurs de valeurs de mesure dont la conductibilité ionique se modifie en fonction de la grandeur physique à mesurer, par exemple en fonction de la température. la conductibilité du détecteur d'humidité 17 constitue ainsi une mesure de l'humidité relative de l'air. Cette conductibilité est mesurée dans un circuit de courant simple. Un courant continu constant circulant à travers le détecteur 17 se traduit par une tension de mesure susceptible d'être prélevée, qui peut ensuite être traitée. Par exemple, une humidité élevée se traduit par un bas niveau de tension. Le courant de mesure constant est délivré par la source de courant constant 10, qui est susceptible d'être branchée en série sur le détecteur d'humidité 17. Pour éviter des effets de polarisation dans le détecteur d'humidité 17, la mesure ne doit pas s'effectuer avec un courant continu permanent. Pour l'interruption du courant, il est en conséquence prévu entre le pôle positif 13 de la source de courant constant 10 et le détecteur d'humidité 17, un commuta teur 15 susceptible d'être commandé électriquement.Ce commutateur 1 5 est commandé, par l'intermédiaire de sa liaison de commande 22, par la succession d'impulsions 21, indiquée sur la figure 2, et qu'engendre le générateur d'impulsions 20. La durée des impulsions 26 et la durée des pauses 27 entre les impulsions, sont des valeurs réglées de façon fixe. Les effets de polarisation sont évités, lorsque la durée des impulsions 26 se situe, par exemple, dans le domaine des microsecondes ou des millisecondes et que la durée des pauses 27 se situe dans le domaine des secondes. La tension sur le détecteur d'humidité n'est disponible que pendant la durée 26 de l'impulsion.Un signal de sortie continu est, par contre, disponible à la sortie 24 du circuit d'échantillonnage et de maintien 19, connu par exemple h partir du manuel "Electronic Circuits Manualt, Kc Graw 11111 Book Company, 1971, page 691. Ce circuit prend en charge dans une mémoire interne de valeurs analogiques, la tension appliquée à son entrée de signaux 18 pendant la durée de l'impulsion 26, et maintient cette valeur à sa sortie 24 tant qu'elle n'a pas été remplacée par une nouvelle valeur. Pour comRnder le processus d dtéchan- tillonnage et de maintien, la succession d'impulsions 21 est appliquée au circuit 19 par l'intermédiaire de l'en- trée de commande 23.Pendant la durée 26 de l'impulsion, le circuit d'échantillonnage est activé, le flanc négatif à la fin de l'impulsion déclenche le processus de mémori station. La source de courant constant 10 est alimentée par la source d'énergie en courant continu 25. Il peut, par exemple, être prévu dans ce cas, une batterie, La polarité indiquée s pôle négatif de la source de courant 10 à la masse 12, peut être inversée. il est avantageux, dans le cas de ce circuit, que la source énergie 25 nuait à fournir qutune unique tension d'alimentation. L'utilisation du circuit d'échantillonnage et de maintien 19 peut être évitée avec un dispositif de circuit selon la figure 3. Ce circuit fonctionne de la façon suivante Le détecteur d'humidité 47 est alternativement branché par les quatre commutateurs 35, 36, 40, 41 entre les deux pôles 31, 37 de la source de courant constant 30. Entre le pôle négatif 31 de la source de courant 30, qui est par exemple dans ce cas, mis à'lz masse 32, et le pôle positif 37 de la source 30, on a, à la sortie 43, le signal de sortie du dispositif de mesure. Pour la filtration de ce signal, un condensateur 42 est branché entre la sortie 43 et la masse 32. il empêche notamment l'éventuelle intervention de pointes de tension, qui pourraient se produire entre les deux pôles 31, 37 de la source de courant 30 lors de l'actionnement des quatre commutateurs 35, 36, 40, 41. Le générateur d' impulsions 51 engendre deux successions d'impulsions 52, 53, dont les diagrammes en fonction du temps sont indiqués sur la figure 4. Les impulsions de la première et de la seconde succession d'impulsions 52, 53, sont complémentaires les unes par rapport aux autres. Pendant la durée 55 d'une impulsion de la première succession d'impulsions 52, on a, dans la seconde succession d'impulsions 53,la pause 58, et inversement. Les impulsions de la première succession d'impulsions 52 commandent le premier et le quatrième commutateur 35, 41. Dans la position indiquée, ces deux commutateurs sont fermés.Le premier raccordement 46 du détecteur d'humidité 47 est ainsi relié, par l'intermédiaire du premier commutateur 35 fermé au pôle négatif 31 de la source de courant 30, et le second raccordement 50 du détecteur 47 est relié, par l'in termédiaire du quatrième commutateur 41, au pôle positif 37 de la source 30. La deuxième succession d'impulsions 53 commande le deuxième et le troisième commutateur 36, 40. Ces deux commutateurs 36, 40 doivent être ouverts lorsque le premier et le quatrième commutateur 35, 41 sont fermés. Au début du cycle suivant, le premier comzutateur 35 et le quatrième commutateur 41, sont ouverts et simultanément le deuxième commutateur 36 et le troisième commutateur 40 sont fermés. Dès lors, le premier raccordement 46 du détecteur d'humidité 47 est relié, par l'intermédiaire du troisième commutateur 40 au pôle positif 37 de la source de courant 30, tandis que le second raccordement 50 du détecteur 47 est relié par l'intermédiaire du second commutateur 36 au pôle négatif 31 de la source 30.A l'intérieur d'un cycle, comportant les durées d'impulsions 55, 57 et les durées de pauses 56, 58, le courant constant circule dans le détecteur d'humidité 47 tout d'abord dans un sens, puis dans l'autre. La valeur moyenne de ce courant dans le temps est nulle lorsque la durée 55 des impulsions de la première succession d'impulsions 52 et la durée 57 des impulsions de la seconde succession d'impulsions 53, sont exactement les même . Dans le cas de succosaions d'impul- nions 52, 53 complémentaires, les durées des pauses 56, 58 sont ainsi forcément aussi exactement les mêmes. La durée d'un cycle peut se situer aans le domaine des microsecondes ou des millisecondes. L'alimentation en énergie de la source de courant constant 30 est assurée par la source d'énergie en courant continu 54, qui peut être, par exemple, une batterie. Même dans le second exemple de réalisation, une seule et unique tension de fonctionnement est nécessaire. Une modification des dispositifs de circuits, selon les figures 1 ou 3, est possible en utilisant une source de courant constant 1C, 30, susceptible d'être commandée. Le détecteur d'humidité 17, 47 est alors directement relié aux deux pôles 11, 13, 31, 37 de la source de courant constant 10, 30. Les commutateurs 15, 35, 36, 40, 41 commandent alors la source de courant constant 10, 30. Dans le premier exemple de réalisation, selon la figure 1, la source de courant constant 10 est connectée et déconnectée. Dans le second exemple de réalisation, selon la figure 3, 1 polarité de la source de courant constant 3C, est changée c cliquerert. Les quatre commutateurs 35, 36, 4C, 41 du se cond exemple de réalisation selon la figure 3, sont, dans une constitution de circuit, réalisés sous la fane de commutateurs analogiques CMOS du type CD 4066. Une modification est dans ce cas possible en remplaçant les quatre con- mutateurs 35, 36, 40, 41, oui, Dar deux commutateurs assurant une fonction de commutaton, ont uniouement une fonction de commutation d'enclenchement et de déclenchement. Au lieu d'une source de courant constant, on teut éga1erent ocrer avec une source de tension constante. 3ars ce car, le causant circulant dans le détecteur d'humi- dité 17, 47, constitue une mesure pour l'humidité relative de l'air. les circuits représentés sur les figures 1 et 3 peuvent, en outre, être utilisés lorsqu'une résistance est branchée en série avec la source de tension et avec le dé técteur 17, 47. le détecteur 17, 47 n'est alors exploité ni à courant constant, ni à tension constante. La relation fonctionnelle entre la tension de mesure et l'humidité relative de l'air doit être corrigée avec un réseau fonction- nel ou bien avec un calculateur. De la description précédente, d'autres particularités sont caractérisées en ce que le dispositif de circuit est alimenté à partir d'une source de courant constant 10, 30; en ce que le courant est amené au détecteur 17, 47 sous forme d'impulsions, avec une polarité changeante, et selon des processus se déroulant cycliquement 21,52,53; en ce que le courant est amené au détecteur 17, 47 sous forme d'impulsions, avec une polarité restant la même, et selon des processus se déroulant cycliquement; en ce que la durée 26, 55, 57 des impulsions de courant et la durée des pauses 27, 56 , 58 entre les impulsions sont prédéfinies sous la forme de valeurs fixes; en ce qu'il est prévu des moyens de moyens de commutation 15, 35, 36, 40, 41 qui relient au moins un raccordement 13, 31, 37 de la source de courant constant 10, 30 avec au moins un raccordement 16, 46, 50 du détecteur 17, 47; en ce que la source de courant constant 10, 30 est une source de courant susceptible d'être connectée et déconnectée et susceptible d'être inversée en polarité; en ce qu'il est prévu des moyens (20) pour la production des impulsions, ces moyens élaborant une succession d'impulsions 21 avec une durée d'impulsion 26 déterminée et une pause déterminée 27 entre les impulsions; en ce qu'il est prévu des moyens 51 pour la production des impulsions, ces moyens élaborant deux successions d'impulsions complémentaires 52, 53 avec le mêmes valeurs pour la durée 55, 57 des impulsions et pour les pauses 56, 58 entre les impulsions; en ce que le détecteur 17, 47 est un détecteur d'humidité avec une conductibilité ionique dépendant de l'humidité relative de l'air. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour exploiter un détecteur électronique avec une conductibilité ionique variable dans un dispositif de circuit comportant une source de courant, procédé caractérisé en ce qu'on utilise comme source de courant (10, 30) une source de courant continu, dont le courant, pour éviter des effets de polarisation, est amené au détecteur (17, 47) sous forme d'impulsions selon des processus se déroulant cycliquement. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de circuit est alimenté à partir d'une source de courant constant (10, 30). 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le courant est amené au détecteur (17, 47) sous forme d'impulsions, avec une polarité changeante, et selon des processus se déroulant cycliquement (21, 52, 53). 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le courant est amené au détecteur (17, 47 ) sous forme d'impulsions, avec une polarité restant la même, et selon des processus se déroulant cycliquement. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la durée (26, 55, 57) des impulsions de courant et la durée des pauses (27, 56, 58) entre les impulsions, sont prédéfinies sous la forme de valeurs fixes. 6.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il peut être prévu des moyens de commutation (15, 35, 36, 40, 41) qui relient au moins un raccordement (13, 31, 37) de la source de courant constant (10, 30) avec au moins un raccordement (16, 46, 50) du détecteur (17, 47). 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la source de courant constant (10, 30) est une source de courant susceptible d'être connectée et déconnectée et susceptible entre inversée en polarité0 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens (20) pour la production des impulsions, ces moyens élaborant une succession d'impulsions (21) avec une durée d'impulsion (26) déterminée et une pause déterminée (27) entre les impulsions. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des re vendications 6 ou 7, caractérisé en ce qutil est prévu des moyens (51) pour la production des impulsions, ces moyens élaborant deux successions d'impulsions complémentaires (52, 53) avec les mêmes valeurs pour la durée (55, 57) des impulsions et pour les pauses (56, 58) entre les impulsions. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le détecteur (17, 47 ) est un détecteur d'humidité avec une conductibilité ionique dépendant de l'humidité relative de l'air.