Brevet FR2630543A1 — publié le 19891027

'Détecteur de niveau de liquide' La présente invention a pour objet un détecteur de niveau de liquide. Elle trouve une application générale dans le contrôle du niveau d'un liquide contenu dans un réservoir et, par exemple, dans le contrôle de niveau d'huile dans un carter de moteur d'avion. On connaît de nombreux dispositifs de détection de niveau. Ceux qui utilisent des thermistances occupent une place privilégiée, car ils sont particulièrement commodes à mettre en oeuvre. On connaît ainsi des dispositifs constitués par une première thermistance, dite de mesure, susceptible d'être immergée dans le liquide (si le niveau de celui-ci est suffisamment haut), et par une seconde thermistance, dite de référence, identique à la première, mais disposée hors du liquide. Ces composants sont choisis de telle sorte que leur résistance croisse avec la température. Les deux thermistances sont alimentées par une tension continue. Sous l'effet du courant qui les traverse, elles s'échauffent (par effet JOULE), leur température augmente et, corrélativement, leur résistance. Cependant, comme la thermistance de mesure plonge dans le liquide (si le niveau de celui-ci est correct) alors que la thermistance de référence est dans l'air, l'évacuation des calories est plus efficace pour la première que pour la seconde. La température de la thermistance de mesure se trouve alors être plus basse que celle de la thermistance de référence. La résistance de la première est donc moins élevée que celle de la seconde. En prélevant la tension présente aux bornes des thermistances et encomparant ces tensions, on détermine immédiatement si la thermistance de mesure plonge ou non dans le liquide et, par conséquent, si celui-ci est bien au niveau requis. De tels dispositifs sont décrits par exemple dans les documents de brevets allemands DE-B-1 573 085 et DE-A2 410 264. Bien que donnant satisfaction à certains égards, de tels dispotifis restent complexes par la nécessité d'utiliser deux thermistances. On peut leur préférer des dispositifs à une seule thermistance. Dans ce cas la thermistance unique plonge dans le liquide dont on veut déterminer le niveau (si celui-ci est suffisamment haut) comme pour la thermistance de mesure des dispositifs évoqués plus haut, mais un moyen autre qu'une thermistance est prévu pour engendrer une tension de référence. I1 s'agit d'un dispositif potentiométrique alimenté pàr une source de tension continue. Un comparateur reçoit la tension prélevée aux bornes de la thermistance unique et la tension de référence ainsi artificiellement produite. Ce comparateur délivre une tension dont le signe indique si la thermistance plonge ou non dans le liquide, c'est-àdire si le niveau de celui-ci est, ou non, correct. Un tel dispositif est décrit par exemple dans l'article de Léonard SHERMAN intitulé "Thermistor probe helps regulate liquid levels" publié dans Electronics International, vol. 55 (1982) No 26 pp 77-79. Si une telle technique est avantageuse par sa simplicité, elle se heurte néanmoins encore å un inconvénient, qui est de ne pas tenir compte des variations de température ambiante. Or, ces variations ont pour effet de modifier la tension recueillie aux bornes de la thermistance, alors que la tension de référence, elle, reste inchangée. Le résultat de la comparaison peut donc se trouver modifié, ce qui peut laisser croire à une variation du niveau de liquide. La présente invention a justement pour but de remédier à cet inconvénient. A cette fin, elle préconise un moyen original de formation de la tension de référence, qui prend en compte les variations éventuelles de la température ambiante. Grâce à ce moyen, le dispositif de l'invention donne entière satisfaction dans une plage de température considérable, allant d'environ -55 C à environ +1700C. Selon l'invention, des moyens sont prévus pour engendrer une tention de référence composite, en ce sens qu'elle comprend une première composante v formée par la tension prélevée aux bornes de la thermistance, puis mémorisée un peu après l'instant initial, tension qui dépend de la température ambiante, et une deuxième composante constituée par un échelon de tension d'amplitude fixe U, échelon engendré après un intervalle de temps-déterminé compté à partir de l'instant initial. C'est la somme de ces deux tensions qui constitue la tension de référence. Par sa première composante v, cette tension de référence tient compte des variations de la temperatur ambiante. En réglant convenablement l'amplitude de l'échelon de tension, par étalonnage, on obtient une tension de référence qui, à l'instant où cet échelon est formé, est supérieure à la valeur de la tension prélevée aux bornes de la thermistance lorsque celle-ci plonge dans le liquide et inférieure à la valeur obtenue lorsque la thermistance est dans l'air. Si, au cours d'un contrôle ultérieur du 'niveau, la thermistance plonge effectivement dans le liquide, alors la tension de mesure repassera au-dessus de la tension de référence, ce qui indiquera que le niveau de liquide est correct. Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de l'invention comprend en outre une résistance de compenation en température disposée avant le comparateur. Cette résistance permet de corriger, en la linéarisant, la tension prélevée aux bornes de la thermistance. De toute façon, les caractéristiques de l'invention apparaitront mieux à la lumière de la description qui suit. Cette description porte sur des exemples de réalisation donnés seulement - à titre explicatif et elle se réfère à des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma synoptique du détecteur de l'invention, - la figure 2 est un diagramme temporel illustrant le fonctionnement du détecteur de l'invention, - la figure 3 montre un mode de réalisation d'un circuit de mémorisation, - la figure 4 montre un mode de réalisation d'un circuit engendrant un échelon de tension, - la figure 5 montre un sommateur, - la figure 6 montre un comparateur, -- la figure 7 montre un circuit de commande et de signalisation. Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend une thermistance 10 plongeant dans un liquide 12, de l'huile par exemple, dont le niveau est référencé 14. La thermistance possède deux bornes 15 et 16, la seconde étant reliée à la masse. Un circuit de protection et de régulation 20, possède une entrée 21 reliée à un bouton poussoir 22, lui-même relié à une source de tension 24. Une sortie 25 du circuit 20 est reliée à la borne 15 de la thermistance 10 à travers une résistance 26 destinée à limiter le courant. Un relais temporisé 30 est commandé par une sortie 27 du circuit 20 et agit sur deux contacts R1 et R2. Un circuit 40 de mémorisation possède une entrée pouvant être reliée à la thermistance, si le contact R1 est convenablement positionné (cas illustré). Lorsque ce contact est dans la position inverse, le circuit 40 délivre sur sa sortie la E tension prélevée juste avant le basculement du relais. Un circuit 50 de générat-ion d'échelon de tension a son entrée reliée à une sortie 28 du circuit 20 si le relais R2 est convenablement positionné (cas inverse de celui qui est illustré). Un sommateur 60 est relié aux circuits 40 et 60 d'où il reçoit les composants de tension v et U. I1 délivre une tension de référence Vref égale à la somme v+U. Un comparateur 70 à-deux entrées est relié au sommateur 60 et, dans la variante illustrée, à la thermistance 10 à travers une résistance de correction de température 90. Un circuit logique de commande et de signalisation de niveau complète l'ensemble et se trouve commandé par la sortie du comparateur 70. Accessoirement, un circuit 95 de détection de défaut (mise à la masse intempestive de certains points du circuit) peut être utilisé. La partie originale de ce dispositif est essentiellement constituée, comme il a été indiqué plus haut, par des moyens pour former la tension de référence, c'est-à-dire par les moyens référencés respectivement 30, 40, 50, 60. Leur fonctionnement peut être décrit en liaison avec la figure 2, qui représente les variations de diverses tensions en fonction du temps. Sur ce diagramme, l'instant to représente l'instant initial où le courant d'alimentation de la thermistance commence à parcourir celle-ci. Pratiquement, c'est l'instant où liopérateur actionne le bouton-poussoir 22 et établit la liaison entre l'alimentation 24 et la thermistance 10, à travers le circuit de protection et de régulation 20. A cet instant to, la tension prélevée sur la borne 15 de la thermistance est égale à vo. Cette tension dépend de la température ambiante. Ele commence à croître du fait de l'augmentation de résistance consécutive à l'élévation de température de la thermistance A l'instant tl, postérieur par exemple de 0,5 seconde à to, la tension de la borne 15 est mémorisée par le circuit 40, et le relais R1 bascule, isolant le circuit 40, qui maintient dès lors une tension v sur sa sortie. Cette tension reflète la valeur de la température ambiante. Le relais temporisé 30 fixe la valeur de tl. Simultanément au basculement de R1, le relais R2 bascule et relie le circuit 50 au circuit 20. A un instant t2, un échelon de tension d'amplitude U est engendré par le circuit 50. La somme U+v est effectuée dans le sommateur 60 et done à un palier de tension Vréf. Pendant ce processus, la tension prélevée sur la borne 15 de la thermistance 10 évolue, soit selon une courbe Vl(t) si la thermistance est dans l'huile, soit selon une courbe V2(t) si la thermistance est dans l'air. Par étalonnage, les deux courbes Vl(t) et V2(t) peuvent être obtenues, ce qui permet de choisir l'amplitude U de l'échelon de tension : à l'instant t2 la tension U+v doit être supérieure à la valeur de la tension mesurée, lorsque la thermistance est dans l'huile, et inférieure à la valeur obtenue lorsque la thermistance est dans l'air. En d'autres termes, on doit avoir Vl(t2) Dès lors, la tension Vl(t) obtenue si la thermistance est dans l'huile va prendre, à un instant postérieur à t2, une valeur égale à Vréf. Cet événement, qui survient à l'instant t3 sur la figure 2, prouve que la thermistance est dans l'huile et non dans l'air, car dans cette dernière hypothèse, la tension mesurée V2(t) n'égalerait jamais la tension de référence. Les figures 3 à 7 illustrent des modes de réalisation des circuits 40, 50, 60, 70 et 80. I1 va de soi que l'invention n'est pas limitée à ces exemples, qui ne sont donnes qu'à titre illustratif. Sur la figure 4, le circuit de mémorisation 40 représenté comprend une entrée E40, un consensateur 42, un amplificateur opérationnel 44 ayant une entrée bouclée sur la sortie, une résistance 46 et enfin une sortie S40. L'entrée E40 est relié à la thermistance 10, à travers le relais R1. Sur la figure 5, le circuit 50 de génération d'un échelon de tension représenté comprend une entrée E50, un condensateur 52, un amplificateur différentiel 54 dont l'entrée positive est reliée à l'entrée E50 et l'entrée négative à un pont de résistances 55, 56, la première reliée à une source de tension (12v par exemple), la seconde à la masse, un autre pont de résistances 58 relié à la sortie de l'amplificateur 54, et enfin une sortie S50. L'entrée E50 est reliée à la sortie 28 du circuit 20 de protection et de régulation, à travers le relais R2. Sur la figure 5, le sommateur 60 représenté comprend une entrée E60, un amplificateur différentiel 62 dont la sortie est reliée à un pont de résistances 64, 66, la première étant en outre reliée à l'entrée négative de l'amplificateur 62, et enfin une sortie S60. L'entrée E60 est reliée aux sorties S40 et S50 des circuits 40 et 50. Sur la figure 6, le comparateur 70 représenté comprend deux entrées E70/1 et E70/2, un amplificateur différentiel 72 dont la sortie est rebouclée sur l'entrée négative par une diode 74 de verrouillage, et enfin une sortie S70. L'entrée E70/1 est reliée à la sortie S60 du sommateur 60, et l'entrée E70/2 à la thermistance 10 à travers le relais R1. Enfin, sur la figure 7, le circuit logique de commande et de signalisation 80 représenté comprend une entrée E80, un transistor 81 dont l'émetteur est relié à une diode 82, la base à une résistance 83 et lè collecteur à un relais 84 à deux contacts, l'un commandant un voyant V1 l'autre un voyant V2. Une diode 85 peut être ajoutée entre la base et la thermistance. L'entrée E80 est reliée à la sortie S70 du comparateur 70. Selon le signe de la tension délivrée par le comparateur, le transistor 81 est passant ou bloqué et l'un ou l'autre des voyants V1 et V2 est allumé. A l'instant où l'opérateur actionne le'bouton-poussoir 22 (cf figure 1), c'est le voyant V2 qui est allumé (position illustrée). Si la ' tension mesurée à la borne de la thermistance vient a atteindre la tension de référence '(instant t3 sur la figure 2), la sortie du comparateur 70 change de signe, le transistor 81 change d'état, le relais 84 bascule, le voyant V2 s'éteint et le voyant V1 s'allume, indiquant que le niveau d'huile est correct. Dans le cas contraire le voyant V2 reste allumé. On observera que la diode 85 du circuit 80 permet de détecter un défaut de masse. En effet, si le boîtier de la thermistance est à la masse, la base du transistor 81 est mise à la masse, le relais 84 ne peut être activé et reste dans la position illustrée et le voyant V2 reste allumé. En cas de coupure du fil provenant de la thermistance, la tension continue d'alimentation (par exemple 12V) est ramenée sur l'entrée négative du comparateur 72 qui bascule, ce qui bloque le transistor 81. Le voyant V2 reste alors allumé. Ainsi, le voyant V2 apparait-il toujours comme un voyant de signalisation d'un défaut : manque d'huile ou défaut électrique. Le voyant VI est, en revanche, un voyant de signalisation d'un état de marche Correct. REVENDICATIONS 1. Dispositif détecteur de niveau de liquide, comprenant une thermistance (10) plongeant dans un liquide (12) si le niveau (14) de celui-ci est suffisant, une source de tension (22, 24) apte à être reliée à une borne (15) de la thermistance à un instant initial donné (to), un moyen pour engendrer une tension de référence (Vréf), un comparateur (70) à deux entrées (E70/1, E70/2) et une sortie- (S70), -la première entrée (E70/1) étant reliée au moyen pour engendrer une tension de référence et la seconde entrée (E70/2) étant reliée à ladite borgne.(15) de la thermistance, un circuit de signalisation (80) relié à la sortie (S70) du comparateur (70) ; ce dispositif étant caractérisé par le fait que le moyen pour engendrer la tension de référence comprend - un circuit (30, 40) de mémorisation de la tenion (v) prélevée à la borne (15) de la thermistance (10) à un instant (tl) postérieur à l'instant initial (to), - un moyen (50) pour engendrer, à un instant (t2) déterminé compté à partir dudit instant initial (to), un échelon de tension d'amplitude fixe (U), - un sommateur (60) relié au circuit de mémorisation (40) et au moyen (50) pour engendrer un échelon 'de tension, ce sommateur (60) délivrant une tension (U+v) qui constitue ladite tension de référence (Vréf). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il çomprend en outre une résistance de compensation en température (90) branchée entre la seconde entrée (E70/2) du comparateur (70) et la borne (15) de la thermistance (10).