Brevet FR2619445A1 — publié le 19890217

invention a trait à la détection dtun niveau de liquide dans une enceinte ou cuve équipée. en principe sur le cote, d'un tube de niveau dans lequel le niveau atteint par le liquide correspond au niveau de remplissage de la cuve. Pour procéder à la lecture de ce niveau. il peut entre fait usage d'un flotteur de grande visibilité matérialisant le niveau instantané de liquide. Mais un tel flotteur risque de se bloquer dans le cas de certains liquides visqueux. A l'oppose, en l'absence de flotteur. la précision des mesures devient rapidement mediocre du fait des salissures qui apparaissent immanquablement à l'usage sur les parois du tuue. ainsi que du fait des mousses ou des condensations de liquide sur les parois du tube. En outre ce mode de détection nécessite une lumière suffisante (la disposition de ce tube conduit souvent à ne pas pouvoir se contenter de la lumière du jour, ce qui impose de prévoir une source de lumière artificielle). L invention a pour objet un dispositif qui pallie aux inconvénients précités et qui permette autant que possible une detection indépendante du type de liquide considéré. Elle a également pour objet un dispositif du type précité susceptible d'être fixé sur une règle de niveau preexistante auprès du tube à niveau avec possibilité de réglage manuel à la fois instantané. précis et durable. L invention propose ainsi un dispositif de détection de niveau destiné à etre associé à un tube de niveau à paroi translucide dans lequel du liquide peut venir à un niveau variable. caractérisé en ce qu'il comporte une cellule de détection comportant un émetteur infra-rouge et un détecteur infra-rouge, connectés à un circuit électronique d'alimentation et de traitement. ce détecteur étant disposé dans le même plan horizontal que l'émetteur avec une orientation telle qu'il reçoive un rayonnement infra-rouge réfracté par la paroi interne du tube en présence de liquide. Selon des dispositions préférées de l'invention: - le circuit electronique comporte un étage appliquant à l'émetteur des impulsions de fréquence prédéterminée ainsi qu'un étage de filtrage pour recueillir le rayonnement émis à cette fréquence; - le circuit electronique comporte un circuit de sécurité résistive dont la sortie est appliquée. conjointement à un signal elaboré à la partie de la sortie du détecteur. à un circuit de traitement; - la cellule de détection comporte un corps creux muni d'une encoche arrondie destinée à être appliquée contre le tube et dans laquelle rebouchent des canaux contenant respectivement l'émetteur et le détecteur; les - les axes des canaux font un angle d environ 17- par rapport à la surface moyenne d'affrontement de la cellule contre le tube; - la cellule est assujettie à une structure porteuse enserrant élastiquement le tube à une hauteur. relative ajustable; - la cellule est portée par un barreau lié à des tiges verticales engagées dans les têtes de boulons traversant une plaque venant en appui élastique sur le tube, à l'opposé de la cellule de détection, sous l'action de ressorts engagés sur les tiges des boulons et comprimés entre la plaque et des écrous engagés sur ces tiges de boulons; - le barreau est monté coulissant le long des tiges verticales et est muni d'au moins un organe d'immobilisation en position; - la plaque comporte pour son positionnement latéral une gouttière destinée à recevoir le tube; - les tiges sont engagées à leurs extrémités inférieures dans des têtes de boulons à la faveur de trous aveugles; - la cellule et le barreau qui la supporte sont en matériau isolant. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif de détection conforme à l'invention; - la figure 2 en est une coupe verticale selon la ligne brisee A-A de la figure t; - la figure 3 est une vue en élévation du porte-détecteur de la figure 1, vu du cOté tube de niveau; - la figure 4 en est une vue de dessus; - la figure 5 est une vue en élévation de la cellule de détection de la figure 1, vue du côté du tube de niveau; - les figures 6 et 7 en sont des vues de dessus et de dessous, respectivement, et - la figure 8 est un schéma du circuit électronique associé au détecteur à cellules des figures 5 à 7. Les figures 1 et 2 representent un tube de niveau 1 à paroi translucide équipé d'un dispositif de détection de niveau 2 formé d'une cellule de détection 3 montée sur une structure porteuse 4 portée par le tube 1 lui-meme. La structure porteuse 4 est formée d'un porte-détecteur 5 en forme de barreau transversal horizontal muni en ses extrémités. d'alésages 6 traversés avec jeu par des tiges verticales 7. Ce porte-détecteur est muni d'au moins un perçage transversal 8 fileté intérieurement destiné à recevoir une vis 9 grâce à laquelle il peut etre bloqué en hauteur vis-à-vis des tiges 7. Dans sa partie médiane ce barreau présente (voir figures 2 à 4) une encoche arrondie 10 destinée à rester à distance du tube 1. Il est par ailleurs muni de trous filetés 11 destinés à recevoir des vis pour la fixation du detecteur 3. Les tiges 7 sont engagées à leurs extrémités dans des alésages ménages dans des têtes de boulons inférieures 12A et supérieures 128 prolongées horizontalement par des tiges de boulons 13 filetées sur au moins leur partie terminale. Les alesages ménagés dans les têtes inférieures 12A sont aveugles grâce à quoi les tiges 7. engagées à fond dans ces alésages, ont une position prédéterminée par rapport aux têtes 12A. Les têtes supérieures 128 ont par contre des alésages qui les traversent complétement, ce qui permet un ajustement de la distance entre les têtes inférieures et supérieures. ou permet un démontage rapide du detecteur 3, du barreau 5 et des tiges T sans avoir a déplacer les têtes 12A et 128. Des vis 14 sont prévues pour le blocage des tiges 7 vis-å-vis des tetes. Les tiges filetées 13 des tetes de boulons 12 sont engagées dans des perçages ménagés dans une plaque 15 de préférence munie en sa partie médiane d'une gouttiére verticale 15A épousant globalement la paroi extérieure du tube 1 à l'opposé du détecteur 3 en vue de son positionnement latéral vis-a-vis du tube. Sur ces tiges de boulons 13 sont engagés des écrous 16 sur lesquels viennent prendre appui des ressorts 17 par ailleurs comprimés par appui sur la plaque 15 à l'opposé des tetes 12; leur règle apparaîtra plus loin. Tel que représentée aux figures 5 à 7. la cellule de détection 3 comporte un corps creux de détection 18 comportant un évidement 19 destiné à être fermé par le barreau 5 après fixation à celui-ci par des vis traversant le corps à la faveur d'alésages 20 et vissées dans les trous filetés 11 du barreau 5. Le corps creux 18 présente une encoche arrondie 21 destinée à être appliquée élastiquement contre le tube 1 sous l'action des ressorts 17. Il ressort en effet de la figure 2 que. lorsque la cellule de détection 3 est assujettie au barreau 5. le tube 1 est enserré transversalement entre la gouttière 15A et la cellule de détection 3 avec une pression déterminée par l'ensemble des ressorts 17 associés aux boulons 12-13. Cela suffit pour assurer une immobilisation en hauteur de la structure porteuse 4 par rapport au tube 1, et vice-versa. L'évidement 19 du corps creux 18 a globalement la forme d un U (voir figure 7) dont les branches encadrent une partie massive dans laquelle sont ménagés les alésages 20 ainsi que l'encoche 21. Des canaux 22 sont ménagés dans l'épaisseur de cette partie massive, qui mettent en communication les branches du U et cette encoche 21. Ces canaux sont symétriques par rapport à un plan vertical de symétrie du boitier 18. en présentant un angle par rapport à la face du boitier en regard de la plaque 15 qui est par exemple de 17 mais qui peut varier avec le type de liquide considere. Les canaux sont adaptés å recevoir (voir figure 7). orientés selon leurs axes, d'une part, un émetteur infra-rouge E et, d'autre part. un détecteur infra-rouge D. reliés à un circuit de traitement. Ces éléments sont connus en soi. En l'absence de liquide dans le tube dans le plan des axes des' canaux 22, le rayonnement infra-rouge émis par l'émetteur E se perd à l'intérieur du tube et aucun rayonnement n'est détecté par le détecteur D. Lorsque par contre du liquide est présent. celui-ci modifie les caractéristiques de diffraction du rayonnement infra-rouge à l'interface tube (paroi interne)-liquide en sorte que. compte tenu de l'angle une fraction substantielle du rayonnement infra-rouge est renvoyee par la paroi interne du tube vers le détecteur 0. A cet effet, les axes des canaux sont disposés en sorte de se couper sensiblement sur la paroi interne du tube 1. La figure 8 montre le schéma électrique associé à E et D. Il comporte principalement un étage G de génération d'impulsions connecté à l'émetteur E .tou IE1), un étage de filtrage F connecté au détecteur D ou IR1, suivi d'un étage R de redressement et d'un étage B à bascule. La sortie de l'étage B est appliquée, conjointement avec la sortie d'un étage R de sécurité résistive, à un étage T de traitement. L'étage G comprend un circuit IC1 du type 555, monté en multivibrateur astable, centré sur la fréquence de 2 kHz, avec un rapport cyclique de 113 qui attaque un transistor de puissance T1 chargé par la diode émettrice IE1. Le photo transistor IR1 transmet par l'intermédiaire du filtre F constitué par c2lRB, le signal seul émis par IE1. (La composante continue ou BF qui pourrait être captée par IR1, est éliminée par ce filtre). Ce signal est appliqué au redresseur parfait R, constitué de 114 de 1C2, D1, D2, D3, R9, pour commander ensuite une bascule B a hystérésis réglable par P1. Le signal est disponible après le passage par la diode D4. L'étage de sécurité résistive S comprend un capteur résistif ayant la particularité de ne pas polariser l'électrode de détection, ce qui évite les phénomènes d'électrolyse qui pourraient se produire pour cette dernière. Pour 1 cela, un enroulement du transformateur d'alimentation est utilisé pour alimenter cette électrode, en série avec la résistance R17. Le produit continu est detecté par le pont redresseur DRl, amplifié par 114 de IC2. aprés adaptation au niveau par le potentiométre P2. Le signal est ensuite appliqué sur une bascule dont la sortie est disponible après le passage par la diode D6. Les signaux de détecteur venant de 8 et de la partie sécurité S sont appliqués ensemble sur l'entrée d'une porte OU exclusif 1C4, la deuxième entrée de cette porte étant portée au positif par la résistance R29. Une position du cavalier 51152 permet de polariser cette entrée en négatif et donc d'inverser la fonction de sortie. La sortie de la porte attaque un transistor T2 qui alimente un relais de sortie RL ainsi qu'une diode LED servant de voyant. Une alimentation continue 0/12 volts 0,8 VA suffit pour alimenter l'ensemble, Le circuit intégré IC3 permet de fournir la tension régulée + 5 volts necessaire au fonctionnement du circuit TTL IC4. Ainsi, selon ce circuit, un système de filtre passe-bas permet d éliminer la fréquence de 50 Hz du secteur, et donc de ne pas tenir compte d'un parasite extérieur, avant d'appliquer le signal issu d'un detecteur du type photo transistor sur l'entrée d'un filtre passe bande centré sur la fréquence de l'émetteur. On ne détecte donc que des impulsions provenant de l'émetteur. ce qui élimine radicalement toute ambiance lumineuse parasite ou toute impulsion étrangère au système. Le signal est ensuite redressé, amplifié, filtré. et actionne un relais par l'intermédiaire d'un système inverseur. De plus. un système de sécurité de niveau maximum est intégré au même boitier et permet par un systeme résistif de constater à l'aide d'une simple sonde. le mauvais fonctionnement du système et d'agir en conséquence. De manière préférée le corps 18 de la cellule 3 et le barreau sont en materiau isolant (par exemple du PVC gris) pour éviter les problèmes de masse entre émetteur et détecteur. Les autres éléments de la structure porteuse peuvent être en acier inoxydable. Il va de soi que la description qui précède n'a été propose qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif. de détection de niveau destiné à être associé à un tube de niveau à paroi translucide dans lequel du liquide peut venir a un niveau variable, caractérisé en ce qu'il comporte une cellule de détection (3) comportant un émetteur infra-rouge (E) et un détecteur infra-rouge ' (0), connectés à un circuit électronique d'alimentation et de traitement (G-F-R-B-S-T), -ce détecteur (D) étant disposé dans le même plan horizontal que l'émetteur (E) avec une . orientation telle qu'il reçoive un rayonnement infra-rouge réfracté par la par.oi interne du tube en presence de liquide. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte un étage (G) appliquant à l'émetteur (E) des impulsions de fréquence prédéterminée ainsi qu'un étage de filtrage (F) pour recueillir le rayonnement émis à cette fréquence. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte un circuit de sécurité résistive (S) dont la sortie est appliquee. conjointement å un signal élaboré à la partie de la sortie du détecteur, å un circuit de traitement. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé en ce que la cellule de détection comporte un corps creux (18) muni d'une encoche arrondie (21) destinée à être appliquée contre le tube (1) et dans laquelle débouchent des canaux (22) contenant respectivement l'émetteur (E) et le détecteur (D). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les axes des canaux (22) font un angle d'environ 17 par rapport à la surface moyenne d'affrontement de la cellule (3) contre le tube. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. caractérisé en ce que la cellule (3) est assujettie à une structure porteuse (4) enserrant élastiquement le tube à une hauteur relative ajustable. 7. Dispositif selon la revendication 6. caractérisé en ce que la cellule est portée par un barreau (5) lié à des tiges verticales (7) engagées dans les têtes de boulons (12,13) traversant une plaque (15) venant en appui élastique sur le tube (1) å l'opposé de la.cellule de détection (3) sous l'action de ressorts (17) engagés sur les tiges (13) des boulons et comprimés entre la plaque (15) et des ecrous (16) engagés sur ces tiges de boulons. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le barreau (5) est monté coulissant le long des tiges verticales (7) et est muni d'au moins un organe d'immobilisation en position (9). 9. Dispositif selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que la plaque (15) comporte pour son positionnement latéral une gouttière (15A) destinée à recevoir le tube. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 a 9" caractérisé en ce que les tiges (7) sont engagées à leurs extrémités inférieures dans des têtes de boulons (12au à la faveur de trous aveugles. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 a 10, caractérisé en ce que la cellule (3) et le barreau (5) qui la supporte sont en matériau isolant.