Brevet FR2634563A1 — publié le 19900126

La présente invention concerne un procédé pour l'évaluation des chutes de pluie, ainsi qu'un capteur pluviométrique utilisé pour déterminer s'il pleut ou non, le tout afin d'éviter, que des obJets placés & l'extérieur, comme des vêtements ou des graines séchées au soleil, ne prennent l'humidité. Le fonctionnement des capteurs exis- tants de ce genre repose sur les variations de l'isolation entre deux électrodes métalliques qui interviennent lorsque le dispositif est humide, et les circuits correspondants sont représentés sur les.figures la et lb. Le capteur de la figure 1 comporte deux états de sortie, indiquant s'il pleut ou non. Lorsque les électrodes métalliques sont humides, l'isolation entre elles est réduite et ce phénomène est utilisé pour produire un signal de pluie, mais il ne peut pas indiquer si la pluie s'arrête ou non, car le capteur reste humide après l'arrêt de la pluie. Un tel dispositif est aussi incapable de déterminer le volume de la pluie. En outre, bien que la technologie des ordinateurs se soit largement développée de nos Jours, l'ordinateur. reste incapable de fournir des informations sur les chutes de pluie en utilisant le capteur connu. Le but de l'invention est donc de créer un procédé et un dispositif permettant de déterminer l'existence des divers états pluviométriques que sont la pluie légère, l'averse, la grosse pluie et l'absence de pluie, cette information précise facilitant le fonctionnement de diverses machines automatiques. Selon l'invention, ce but est atteint grace à un procédé du genre spécifié ci-avant qui est caractérisé par le fait que l'on utilise une durée d'échantillonnage S1 pour échantillonner des signaux de pluie ("pluie" ou "non-pluie") * par l'intermédiaire d'un capteur pluviométrique; qu'à partir du moment o un signal de pluie indique "pluie", on collecte un échantillon de signaux de pluie consécutifs échantillonnés pendant une certaine durée, que ce soient des signaux "pluie" ou des signaux "non-pluie"; que l'on calcule respectivement la durée Ni des signaux "pluie" et la durée N2 des signaux "non-pluie"; et que l'on évalue la pluie à partir de valeurs minimales, de N1 et de N2 (grosse pluie, pluie légère, averse ou pas de pluie). Le capteur pluviométrique qui est utilisé, également selon l'invention, pour la mise en oeuvre de ce procédé est avantageusement caractérisé par le fait qu'il comprend un amplificateur différentiel constitué par un pont de Wheat- stone et un amplificateur opérationnel; qu'une branche dudit pont de Wheatstone est munie d'une thermistance pour détecter l'eau de pluie, cependant que l'autre branche dudit pont de Wheatstone est munie d'une thermistance de compensa- tion thermique pour permettre au dispositif de fonctionner à diverses températures; et que ledit amplificateur différen- tiel peut engendrer un signal de sortie analogique ou numé- rique selon le réglage de son gain. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre com- ment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels: - Les figures la et lb représentent deux capteurs pluviométriques classiques, - La figure 2 représente un circuit électrique utilisé avec le capteur pluviométrique selon la présente invention, - La figure 3 montre une vue en coupe de l'abri coupe-vent de ce capteur pluviométrique, - La figure 4 illustre un procédé selon la présente invention pour l'estimation du niveau de pluie, et: - La figure 5 montre un ordinogramme du programme utilisé pour l'estimation pluviométrique selon la présente invention. Le circuit électrique représenté sur la figure 2 est utilisé avec le capteur pluviométrique selon la présente invention, et il comprend un pont de Wheatstone et un amplificateur opérationnel U1 réalisé en amplificateur différentiel. Une branche du pont de Wheatstone est reliée à une thermistance TR1 qui détecte la pluie, cependant que la branche adjacente à TR1 est reliée à une autre thermistance TR2 qui est utilisée pour compenser la température. Afin d'éviter les dysfonctionnements causés par le vent, le dispositif est muni d'un abri coupe-vent 1 (figure 3) qui loge les deux thermistances TR1 et TR2. A l'intérieur de l'abri 1, un écran à pluie 2 sépare les deux thermistan- ces TR1 et TR2, la thermistance TR1 étant montée au-dessus de l'écran 2, et la thermistance TR2 au-dessous. Les deux autres branches du pont de Wheatstone comprennent respectivement une résistance R1 et une résis- tance variable VR1. L'alimentation en courant continu du circuit de l'invention peut être une pile, un accumulateur, une source de courant continu commandée par un ordinateur ou une autre source de courant continu. Toutefois, lorsque l'on change de source de courant, il faut régler une résistance variable TR4 pour que les thermistances TRI et TR2 puissent être adaptées à une température convenable. Les deux thermistances TR1 et TR2 fonctionnent à une température supérieure à la température ambiante pour deux raisons: - La première est que la thermistance T1 est utili- sée comme capteur de pluie et que, lorsque la pluie tombe, les gouttes de pluie diminuent la température de cette ther- dstance T1 et font varier sa résistance. La valeur de la résistance de l'autre thermistance T2 restant inchangée, le pont de Wheatstone se trouve déséquilibré, la tension V1 n'est plus égale à zéro, et l'amplificateur différentiel Ul délivre un signal de sortie Vo. - La seconde est de chauffer et de vaporiser les gouttes de pluie pour que la résistance soit prête à détecter la chute de pluie suivante. Lorsque la pluie tombe sur la thermistance T1, les gouttes d'eau sont chauffées et vaporisées, alors que, si de la pluie ne tombe pas de manière continue sur la thermis- tance TR1, le pont de Wheatstone reprend son état d'équili- bre et la tension V1 redevient nulle et, simultanément l'amplificateur différentiel U1 ne fournit pas de signal de sortie (Vo = 0). En conséquence, le fait que cet amplifica- teur fournisse ou non un signal de sortie Vo non nul peut être utilisé pour déterminer s'il pleut ou non. Le signal de sortie Vo de l'amplificateur diffé- rentiel peut être un signal numérique ou un signal analogi- que, ce qui peut être obtenu en réglant le gain de cet amplificateur différentiel. Les procédés de réglage sont les suivants: 1') Pour obtenir un signal de sortie numérique: régler le gain de l'amplificateur différentiel en réglant les résistances variables VR2 et VR3 de telle façon que la tension de sortie Vl du pont de Wheatstone se trouve dans la zone de saturation de l'amplificateur différentiel U1 lors- qu'il pleut, c'est-à-dire Vo = Vcc, la sortie numérique étant "1", alors qu'elle est "0" lorsqu'il ne pleut pas. 2') Pour obtenir un signal de sortie analogique: régler le gain de l'amplificateur différentiel en réglant les résistances variables VR2 et VR3 de telle façon que la tension de sortie V1 du pont de Wheatstone se trouve dans la zone linéaire lorsqu'il pleut. Le signal de sortie Vo de l'amplificateur différentiel correspond à l'étendue de la chute de pluie. La sortie Vo est lue dans un ordinateur par l'intermédiaire d'un convertisseur alternatif/continu et d'un adaptateur à entrée en parallèle. Une valeur critique est introduite dans le programme de telle sorte que, lorsque Vo est supérieur à cette valeur critique, la valeur logique est "1" (indiquant de la pluie), et lorsque Vo n'est pas supérieur à cette valeur critique, la valeur logique est "0" (pas de pluie). L'ordinateur peut recevoir l'information selon laquelle il pleut ou non. Le procédé d'estimation selon la présente invention est mis en oeuvre au moyen du dispositif précédent pour l'échantillonage de signaux de pluie, c'est-à-dire de signaux Vo. Lorsqu'il pleut (Vo = 1), les signaux de pluie sont saisis comme échantillons pendant une durée donn4e L'état de la pluie (averse, grosse pluie ou pluie légère) doit 4tre estimé à partir du nombre d'indices de pluie N1 et d'indices de non-pluie N2. Les définitions des termes et des symboles utilisé- dans le procédé d'estimation sont les suivantes: 1') N1: indice de pluie. 2') N2: indice de non-pluie. 3') SS: une valeur critique introduite dans le program- me pour indiquer la durée de l'échantillonnage des signaux de pluie. 4') S2: une valeur critique introduite dans le program- me qui est la valeur minimale parmi des durées de signaux consécutifs de non-plule obtenue, par des méthodes empiriques, en fonction des durées d'échantillonnage S1 pendant les averses. ') S3: une valeur critique introduite dans le program- me qui est la valeur minimale parmi des durées de signaux consécutifs de pluie obtenue, par des méthodes empiriques, en fonction des durées d'échantillonnage S1 pendant les grosses pluies. 6') F: indicateur qui est égal à "1" lorsqu'un signal de pluie est capté, et à "0" lorsqu'un signal de non-pluie est capté. 7') Grosse pluie: une chute de pluie continue qui rend le dispositif incapable de fonctionner. 8') Averse: il pleut seulement pendant une période donnée. 9') Pluie légère: il pleut de manière intermittente, la pluie dure plus longtemps qu'une averse avec une chute de pluie moindre. ') Pas de pluie: il ne pleut pas. Lorsqu'un signal de pluie est émis, Nl = N1 + 1; N2 = 1. Lorsqu'un signal de non-pluie est émis, N2 = N2 + 1; N1 = 1. En se référant à la figure 4, trois- diagrammes montrent trois situations différentes avec les valeurs de Vo pour ordonnées ("1" pour la pluie, "0" pour l'absence de pluie), et les instants des diverses chutes de pluie pour ordonnées pendant la durée S1 qui est la durée fixée pour l'échantillonnage. La figure 5 montre un ordinogramme préparé selon la présente invention pour le procédé d'estimation décrit ci- avant pour que l'ordinateur de commande exécute le programme d'information sur les pluies. 1') Dans le cas o le signal de pluie échantillonné ne comporte pas de signal "pluie", l'affichage indique "pas de pluie". Le programme revoie au point de départ et il est prêt pour l'échantillonage suivant. 2') Lorsque le signal de pluie échantillonné indique de la pluie, l'ordinateur détermine immédiatement s'il faut exécuter une action de traitement, comme l'envoi d'un signal d'alarme, l'allumage d'une lampepilote, etc. Un paramètre doit aussi être initialisé, comme F = N1 = N2 = 1. 3') Lorsque de la pluie est détectée, un nombre S1 de signaux de pluie échantillonnés consécutifs est collecté, et si alors: a) L'indice de nonpluie N2 est supérieur à la valeur critique d'averse S2 (donc si N2 > S2), on indique qu'il y a "non-pluie" N2 fois et on affiche "averse". b) L'indice de pluie N1 est supérieur à la valeur critique de grosse pluie SS (donc si N1 > S3), on indique qu'il y a "pluie" N1 fois et on affiche "grosse pluie". c) Sinon, on peut afficher "pluie légère", à cause de l'état intermittent de l'indice de pluie, et parce que l'indice de non-pluie n'est pas supérieur à la valeur critique d'averse S2. En conséquence, le procédé d'estimation-des chutes de pluie et le capteur correspondant selon la présente invention peuvent fournir diverses informations adéquates sur les chutes de pluie pour faciliter le système d'emmaga- sinage en fournissant une estimation complète et logique, car le séchage des vêtements et des graines doit avoir lieu lorsque le temps est beau (pas de pluie). Toutefois, les tondeuses à gazon automatiques et les moissonneuses peuvent être initialisées et fonctionner aussi bien lorsqu'il n'y a pas de pluie que lorsqu'il pleut légèrement ou elles peuvent être initialisées à nouveau après une averse. En outre, les systèmes d'alimentation en eau et de pompage de l'eau nécessitent aussi des informations sur les chutes de pluie pour fournir de l'eau ou pour irriguer, et pour puiser de l'eau. - REVENDICATIONS - 1. Procédé pour l'évaluation des chutes de pluie, caractérisé par le fait que l'on utilise une durée d'échantillonnage Si pour échantillonner des signaux de pluie ("pluie" ou "non-pluie") par l'intermédiaire d'un capteur pluviométrique; qu'à partir du moment o un signal de pluie indique "pluie", on collecte un échantillon de signaux de pluie consécutifs échantillonnés pendant une certaine durée, que ce soient des signaux "pluie" ou des signaux "non-pluie"; que l'on calcule respectivement la durée Ni des signaux "pluie" et la durée N2 des signaux "non-pluie"; et que l'on évalue la pluie à partir de valeurs minimales, de N1 et de N2 (grosse pluie, pluie légère, averse ou pas de pluie). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on aJoute la durée des signaux "pluie" et des signaux "non-pluie" comme suit: quand on recueille un signal "pluie", N1i NI1 + 1 et N2 = 1, quand on recueille un signal "non-pluie", N2 = N2 + 1 et NI = 1, et, en fonction de la valeur ainsi calculée, l'état suivant peut être évalué et institué comme état pluviométrique. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on évalue les chutes de pluie selon la classifi- cation suivante: grosse pluie (pluie continue), averse (pluie de courte durée seulement) et pluie légère (chute de pluie intermittente plus longue qu'une averse); que l'on obtient par expérience une valeur minimale S3 pour la durée N2 des signaux "pluie" consécutifs pendant une durée d'échantillonnage donnée Si; que l'on obtient par expé- rience une valeur minimale S2 pour la durée Ni des signaux SO "non-pluie" consécutifs pendant une durée d'échantillonnage donnée S1; que, pour une durée S1 d'échantillonnage consé- cutif, si la durée N2 des signaux "non-pluie" est supérieure à S2, la pluie est évaluée comme une averse: que, si la durée N1 des signaux "pluie" est supérieure à SI1, la pluie est évaluée comme une grosse pluie; et que, si la durée N] des signaux "pluie" n'est pas supérieure à S1, et si la durée N2 des signaux "non-pluie" n'est pas supérieure à S2, la pluie est évaluée comme une pluie légère. 4. Capteur pluviométrique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 -à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un amplificateur différentiel constitué par un pont de Wheatstone et un amplificateur opérationnel (U1); qu'une branche dudit pont de Vheatstone est munie d'une thermistance (TR1) pour détec- ter l'eau de pluie, cependant que l'autre branche dudit pont de Wheatstone est munie d'une thermistance sation thermique pour permettre au dispositif de fonctionner A diverses températures; et que ledit amplificateur diffé- rentiel peut engendrer un signal de sortie analogique ou numérique selon le réglage de son gain. 5. Capteur pluviométrique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les deux thermistances (TPI, TR2) sont installées dans un abri coupe-vent (1) pour stabiliser la température de fonctionnement desdites ther- mistances (TR1, TR2) et de prévenir les dysfonctionnements causés par le vent. 6. Capteur pluviométrique selon la revendication 4, caractérisé par'le fait que lesdites thermistances fonction- nent toutes deux à une température supérieure à la température ambiante pour détecter l'eau de pluie; que l'eau qui tombe sur lesdites thermistances est chauffée à la température d'origine; et qu'en outre, le signal de pluie est alors éliminé par évaporation pour être prêt à capter la chute de pluie suivante. -