Brevet FR2635872A1 — publié le 19900302

La présente invention a trait à un appareil de surveillance d'une valeur physique représentant la condition d'un objet qui est sujet à être maintenu dans une condition spécifique. En particulier, l'invention se réfère à un appareil de surveillance de l'humidité d'un bac à fleurs par la mesure de la résistance électrique de la terre, resistance qui dépend du degré de son humidité. Sont connus de nombreux appareils qui mesurent la résistance ohmique de la terre d'un bac à fleurs, pour en déduire le degré d' humidité. La terre étant un milieu qui comporte de nombreux éléments générateurs d'un potentiel ou d'un courant (phénomene pile électrique), toutes les mesures de la résistance ohmique à basse tension sont faussées et ne fournissent aucune indication valable en ce qui concerne un seuil bien spécifique qui correspond au degré d'humidite minimum en dessous duquel le bac à fleurs doit être arrosé de nouveau. Un des objets de la présente invention est de proposer un appareil de surveillance pour le degré d'humidité d'un bac à fleurs qui tient compte de l'influence du potentiel et des courants arbitrairement générés dans la terre et qui fournit un signal de réponse qui dépend strictement du degré d'humidité sans être influencé et forcé par ces effets arbitraires. Un autre but de la présente invention est de proposer un appareil de surveillance qui est capable de produire une alarme active indiquant la condition d'un bac à fleurs particulier, nécéssitant un arrosage sans obliger l'utilisateur à surveiller constamment les indications passives des conditions de ces bacs à fleurs. Selon la présente invention, ces buts sont atteints par un appareil du type mentionne plus haut, qui est caractérisé en ce qu'il comporte une unité de production d'un signal de mesure et une sonde émettrice de ce signal, une unité de réception d'un signal de réponse ayant une sonde de réception, le signal de réponse étant découplé ohmiquement du signal de mesure, ladite unité de réception comportant un moyen de seuil en dessous duquel le signal de réponse n 'est pas pris en considération, et une unité de production d'un signal indicateur dont la présence signifie que le signal de réponse est en dessous dudit seuil séparant une gamme de valeurs permises et une gamme de valeurs non permises, l'appareil comportant en outre un moyen d'alarme alimenté par le signal indicateur, alarme qui est déclenché dès que la valeur représentant la condition de l'objet tombe en dessous dudit seuil. Comme mentionné plus haut, l'appareil de surveillance selon la présente invention peut être utilise avantageusement pour la surveillance du degré d'humidité d'un bac à fleurs, toutefois, le principe de mesure étant applicable à tout autre problème dans lequel une condition définie par un seuil inférieur doit être maintenue et ou l'on désire être averti par un signal d'alarme dès que ce seuil inférieur est atteint. Selon la présente invention, la mesure de la résistance électrique de la terre d'un bac à fleurs est mesurée de façon à ce que l'on élimine des potentiels et des courants parasitaires qui sont présents dans la terre humide, par l'utilisation d'un courant pulsé, forme de courant qui, en outre du decouplement ohmique du signal de reponse et du signal de mesure, produit une indication fiable de la résistance ohmique exacte de la terre. Selon une forme de realisation particulière de la présente invention, l'unité de production du signal de mesure comporte un premier oscillateur créant un premier signal rectangulaire d'une fréquence relativement basse ainsi qu'un deuxième oscillateur d'une fréquence relativement élevée, chaque changement de polarité dans le même sens dans le premier signal rectangulaire creant un signal d'horloge d'une durée situee entre la durée d'un demi-cycle du premier et du deuxième oscillateur, ce signal d'horloge étant créé par intégrateur RC situé entre la sortie du premier oscillateur et entre l'entrée du deuxième oscillateur afin que chaque flanc de la même polarité du signal du premier oscillateur crée à la sortie du deuxième oscillateur un signal rectangulaire de fréquence relativement élevée et pendant une durée correspondant à la durée du signal d'horloge. Dans cette même forme de realisation de la présente invention, le deuxième signal rectangulaire est conduit à un amplificateur de courant sortant un signal de mesure qui est alimenté par une sonde mettriez positionnée dans la terre à mesurer. Selon une autre particularité de la présente invention, l'unité de réception du signal de réponse comporte un amplificateur pour le signal reçu par la sonde de réception, cet amplificateur comportant un seuil d'entrée correspondant à la résistance électrique de la terre d'un degré d'humidité minimal. Selon une autre particularite de la présente invention, le signal de sortie de l'amplificateur de l'unité de réception est conduit dans l'unité de production du signal indicateur où il est alimenté par une premiere entrée d'une porte du type NON-ET, dont l'autre entrée reçoit le deuxième signal rectangulaire après inversion de celui-ci, de façon à ce que la porte de la sortie NON-ET représente un signal constant positif tant que le signal de réponse est supérieur audit seuil étant donné que les deux entrées de la porte NON-ET sont toujours alimentées de signaux opposés, ladite sortie de la porte NON-ET créant un troisième signal rectangulaire de la même fréquence et durée que le deuxième signal rectangulaire mais de polarisaion inverse, tant que le signal de réponse reste en-dessous dudit seuil. Selon un aspect particulier de la présente invention, l'appareil de surveillance peut comporté un boîtier logeant une platine portant tous les éléments électroniques ainsi que deux piles de 1,5 volts, ledit circuit électronique étant alimenté de trois volts, le boîtier comportant en outre une extrémité pointue afin due permettre son introduction dans la terre d'un bac à fleurs. Selon une autre forme de réalisation de la présente invention, l'appareil de surveillance peut comporter un boîtier logeant les mêmes éléments électroniques et d'alimentation, le boîtier étant incorporé dans une paroi ou dans le fond d'un bac à fleurs. La présente invention va être décrite maintenant plus en détail en référence aux dessins dont la figure 1, montre le schéma électronique de l'appareil selon la présente invention et la figure 2 est un diagramme de signaux qui apparaissent dans le circuit selon la figure 1, au point indiqué en A jusqu'à I. En référence à la figure 1, l'appareil de surveillance selon la présente invention comporte une unité de production de signal de mesure 1, comportant un premier oscillateur P1, R1, C1, un deuxième oscillateur P2, R3, C3, un élément d'intégration formé par les éléments C2 et R2, ainsi qu'un amplificateur de courant constitué des éléments T1 et R4, cet amplificateur de courant étant connecté à une sonde émettrice S1. L'appareil de surveillance comporte, en outre, une unité de réception d'un signal de réponse, cette unité étant composée par une sonde de réception ainsi que par un amplificateur de tension formé par les éléments T2, R6 et R5. L'appareil de surveillance comporte, en outre, une unité de production d'un signal indicateur 3 constitué par un circuit logique comportant les éléments P3 et P4, dont le signal de sortie est alimenté dans un amplificateur de courant constitue des éléments T3, R7 et R8, le signal de sortie de cet amplificateur étant alimenté dans un moyen d'alarme 4 formé par une diode lumineuse LED1. Les composants électroniques ainsi que leur fonctionnement et les signaux généres et traités par ces composants seront décrits en détail en ce qui suit. Le premier oscillateur comporte une porte NON-ET P1 dont une entrée est branchée à la tension d'alimentation positive, la sortie de cette porte NON-ET étant reconnectée de façon opérationnelle par la deuxième entre de cette porte au moyen d'un élément RC représenté par la résistance R1 et le condensateur C1, la constante de temps de ces deux derniers éléments étant de l'ordre à produire une durée de cycle de ce premier oscillateur d'environ une seconde. Le signal de sortie de cet oscillateur représenté par la référence numériqueA et illustré dans la figure 2 sous cette même référence numérique. Le diagramme A de la figure 2, montre un signal rectangulaire équilibré comportant deux flancs positifs apparaissant toutes les secondes et deux flancs négatifs apparaissant toujours plus ou moins au milieu entre deux flancs positifs. Le signal A, passe un élément RC constitué des éléments R2 et C2, dont la constante de temps est de l'ordre d'une milli-seconde, et dont la fonction consiste en la production d'un signal positif de la durée d'une milli-seconde à chaque apparition d'un flanc positif du signal de sortie A du premier oscillateur.Ce signal positif d'une milli-seconde produit par les composants R2 et C2 est, en vérité, un signal comme indiqué sous référence B en figure 2, qui-montre un signal d'une forme plus ou moins sinusoIdale modulé par une fonction d'atténuation, la partie positive de ce signal étant reconnue par la porte NON-ET P2 comme signal positif dès que le signal quasi sinusoïdal dépasse un seuil d'environ 2/3 de la tension d'alimentation, ce signal étant reconnu comme non-positif dès que sa valeur tombe en-dessous de 1/3 de la tension d'alimentation. La sortie de la porte NON-ET P2, est reconnectée de façon opérationnelle à la deuxième sortie de cette porte NON-ET au moyen d'un élément RC constitué de la résistance R3 et du condensateur C3, dont la constante de temps est de l'ordre à produire une fréquence du signal de sortie, de ce deuxième oscillateur d'environ de 10khz.Ce signal de sortie apparaissant au point C est également représenté sous la même référence numérique en figure 2. Le signal rectangulaire d'une fréquence relativement élevée C, est envoyé à la base d'un transistor T1, au travers d'une résistance R4, le transistor T1 étant un transistor pnp dont l'émetteur est branché directement à la tension d'alimentation positive, le collecteur étant connecté à la sonde émettrice Sl, recevant le signal de mesure sortant de l'amplificateur formé par le transistor T1 et la résistance R4. La forme du signal de mesure D étant la même, en ce qui concerne la tension, que celle du signal C, l'amplificateur T1 ayant la fonction de fournir un courant suffisamment élevé pour alimenter la sonde S1. L'unité de réception d'un signal de réponse 2 comporte une sonde de réception S2 qui reçoit un signal de fréquence analogue au signal de mesure diffusé par la sonde émettrice S1, signal de reponse dont l'intensité dépend de la résistance électrique de la terre dans laquelle sont introduites les sondes émettrices S1 ainsi que la sonde réceptrice 52. La sonde de réception 52 est connectée à la masse uniquement à travers une résistance R5, de façon à ce que le signal reçu par la sonde de réception soit découplé uniquement du signal de mesure émis par la sonde émettrice S1 afin de tenir compte uniquement de l'oscillation du potentiel électrique dans la terre provoqué par le signal de mesure, sans être influencé par des tensions et courants arbitraires présents dans la terre.Ce signal de réception est conduit à la base d'un transistor T2, de l'amplificateur de tension, de façon à ce que tout signal de réception depassant un potentiel correspondant à la tension minimale d'ouverture de ce transistor T2, soit transformé en signal saturé afin de produire un signal F ayant la même fréquence et phase que le signal de mesure D. Le signal de réception E peut autre en-dessus ou en-dessous du seuil de l'ouverture du transistor T2 en fonction du degré d'humidité de la terre et le signal E en figure 2, montre ces deux possibilités dont la première est un signal de réception bien en-dessus de ce seuil indiquant un degré de conductivité et d'humidité suffisant de la terre, le deuxième signal indiqué étant en-dessous de ce seuil.Le signal F de la figure 2, correspondant au signal apparaissant au collecteur du transistor T2 correspond en sa phase et sa fréquence au signal E, un signal E restant en-dessous dudit seuil d'ouverture du transistor ne fournissant aucun signal à la sortie du transistor T2. Comme mentionné plus haut, le signal F est conduit dans une unité de production d'un signal indicateur, dont la fonction est de produire une alarme lorsque la terre est trop sèche, c'est-à-dire lorsque le signal E reste en-dessous du seuil d'ouverture du transistor T2 et lorsque le collecteur de ce transistor est toujours positif, alors qu'aucune alarme ne devrait être produite lorsque le signal E est suffisamment intense pour ouvrir le transistor T2 pendant ses phases positives, afin de produire un signal F qui est identique au signal de mesure en phase, fréquence et tension. Afin d'obtenir ce but, le signal F est combiné avec le signal G représentant le signal C apres inversion par une porte NON-ET P3, les signaux F et G étant conduits aux deux entrées d'une porte NON-ET P4, dont la sortie est uniquement négative si les deux entrées sont simultanément positives. De cette façon lors de l'existence d'un signal F qui est toujours opposé au signal G (dû à l'inversion du signal C identique au signal F } la sortie de la porte NON-ET P4 est toujours positive de façon à ce que le transistor T3, auprès de la base duquel le signal de sortie de la porte NON-ET P4 est conduit au travers d'une résistance R7, reste fermée. De cette façon lors de la détection d'un signal de réponse E qui dépasse le seuil de l'ouverture du transistor T2, le transistor T3 reste toujours fermé et en consequence aucun courant ne peut traverser la diode lumineuse LEDI. Si le signal de réponse E reste inférieur au seuil d'ouverture du transistor T2, le signal F correspond au potentiel positif continu et sa combinaison avec le signal G dans la porte NON-ET P4, produit un basculement de la tension de sortie de cette porte en phase opposée aux phases du signal G, c'est-à-dire en phase identique au signal de mesure D. La production d'un signal rectangulaire H à la sortie de la porte NON-ET T4, provoque l'ouverture et fermeture du transistor T3 dans la fréquence du signal H, de façon à ce qu'un courant intermittent de la forme du signal I puisse traverser en série le transistor T3, la résistance R8 et la diode lumineuse LED1 de façon à ce qu'elle s'allume périodiquement. L'excitation de la diode lumineuse LED1 par le courant du signal I lorsqu'un signal de réception E indiquant un degre d'humidité non-suffisant de la terre est tel qu'elle s'allume en clignotant une fois par seconde durant une milli-seconde, l'excitation durant cette milli-seconde étant effectuée par une dizaine d'impulsions de fréquence de loknz. L'appareil de surveillance comme décrit plus haut, peut être incorporé dans un boîtier séparé du bac à fleurs et il contient une platine électronique comportant tous les eléments du circuit décrit ci-dessus ainsi que deux piles de 1,5 volts, la tension d'alimentation du circuit étant de 3 volts.Ce boîtier comporte une extrémité inférieure pointue afin d'être capable de s'enfoncer dans la terre du bac à fleurs, les deux sondes émettrices et réceptrice S1 et S2 étant connectees au boîtier au moyen des conducteurs electriques convenablement gainés. Les sondes S1 et S2, sont enfoncées dans la terre dans la région de la motte, entourant les racines de la plante afin de mesurer le degré d'humidité à l'endroit sensible au dé sèchement. Alternativement, l'appareil de surveillance selon la présente invention, peut être incorporé dans la structure du bac à fleurs de façon à être arrangé au fond de ce bac, par exemple, les deux sondes S1 et S2 s'étendant à partir de ce fond vers le centre du bac. La présente invention à été décrite en référence à une forme de réalisation exemplaire sans pour autant être limitée aux détails particuliers de cet exemple, et de nombreuses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier en ce qui concerne les détails du circuit électronique ainsi que dans l'application spécifique du principe de la présente invention aux appareils de surveillance de la condition d'un objet qui est sujet à être maintenu dans une condition bien définie. REVENDICATIONS 1 - Appareil de surveillance d'une valeur physique représentant la condition d'un objet qui est sujet pour être maintenu dans une condition spécifique, caractérisé en ce qu il comporte une unité de production (1) d'un signal de mesure (D) ayant une sonde émettrice (S1) de ce signal (D), une unité de réception (2) d'un signal de réponse (E) ayant une sonde de réception (S2) le signal de réponse (E) étant decouplé ohmiquement du signal de mesure (D), cette unité de réception (2) comportant un moyen de seuil en-dessous duquel le signal de réponse (E) n'est pas pris en considération, et une unité de production (3) d'un signal indicateur (I) dont la présence signifie que le signal de réponse (E) étant endessus dudit seuil séparant une gamme de valeurs permises et une gamme de valeurs non permises, l'appareil comportant en outre un moyen d'alarme (4) alimenté par le signal indicateur (I), moyen d'alarme (4) qui est déclenché dès que la valeur représentant la condition de l'objet tombe en-dessous dudit seuil. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la condition de l'objet à surveiller est l'humidité et la valeur à mesurer est la résistance électrique. 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérise en ce que l'objet à surveiller est un ensemble de plantations et de terre, le degré d'humidité de la terre étant surveillé par mesure de resistivité électrique. 4 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la resistivité de la terre est mesurée de façon à éliminer des potentiels parasitaires présents dans la terre humide par l'utilisation d'un courant pulsé. 5 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de production (1) du signal de mesure (D) comporte un premier oscillateur (P1, R1, C1) créant un premier signal rectangulaire (A) d'une fréquence relativement basse ainsi qu'un deuxième oscillateur tP2, R3, C3) créant un deuxième signal rectangulaire (C) d'une fréquence relativement élevée, chaque changement de polarité dans le même sens du premier signal rectangulaire (A) créant un signal d'horloge (B) d'une durée située entre la durée d'un demi-cycle du premier et du deuxième ocsillateur, ce signal d'horloge (B) étant créé par un intégrateur RC (R2, C2) situé entre la sortie du premier oscillateur et entre l'entrée du deuxième oscillateur, afin que chaque flanc de la même polarité du signal (A) du premier oscillateur crée à la sortie du deuxième oscillateur le signal rectangulaire (C) de fréquence relativement élevée et pendant une durée correspondant à la durée du signal d'horloge (B). 6 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième signal rectangulaire (C) est conauit à un amplificateur de courant (T1, R4) produisant le signal de mesure (D) qui est alimenté à la sonde émettrice (S1) positionnée dans la terre à mesurer. 7 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de réception (2) du signal de réponse (E) comporte un amplificateur (T2, R5, R6) pour le signal (E) reçu par la sonde de réception (S1), cet amplificateur comportant un seuil d'entrée correspondant à la tension d'ouverture du transistor (T2). 8 - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de sortie de l'amplificateur (T2, R5, R6), de l'unité de réception (2) est conduit dans l'unité de production (3) du signal indicateur (I) ou il est alimenté à une première entrée d'une porte (P4) du type NON-ET, dont l'autre entrée reçoit un signal (G) correspondant au deuxième signal rectangulaire (C > après inversion de celui-ci, de façon à ce que la sortie de cette porte NON-ET (P4) présente un signal constant positif si le signal de réponse (E) est supérieur audit seuil et, en conséquence les deux entrées de la porte NON-ET sont alimentées par des signaux opposés, ladite sortie de la porte NON-ET (P4) créant un troisième signal rectangulaire (H) de la même fréquence et durée que le deuxième signal rectangulaire (C) mais de polarisation inverse si le signal de réponse (E) reste en-dessous dudit seuil. 9 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier logeant une platine portant tous les éléments électroniques et deux piles de 1,5 volts, le circuit électronique étant alimenté de 3 volts, le boîtier comportant en outre une extrémité pointue afin de permettre son introduction dans la terre d'un bac à fleurs. 10 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier logeant une platine portant tous les éléments électroniques et deux piles de 1,5 volts, le circuit électronique étant alimenté de 3 volts, ce boîtier étant incorporé dans une paroi ou dans le fond d'un bac à fleurs.