Brevet FR2646906A1 — publié le 19901116

La présente invention concerne un dispositif pour déterminer la présence d'un fluide à un niveau préfixé. La présence de fluides a un niveau spécifique est traditionnellement détectée par plusieurs moyens. En s'agissant de fluides conducteurs, on utilise des dispositifs à flotteurs, ou des simples contacts électriques, alors que, les fluides n'étant pas conducteurs, on utilise des flotteurs, ou des dispositifs électroniques qui mesurent la constante diélectrique, ou encore, des dispositifs pourvus de lames bimétalliques. Ces systemes, toutefois, entraînent des inconvénients qui limitent leur emploi dans certaines applications. Pour les systèmes à flotteurs une construction mécanique soignée s'impose avec des prix de production très élevés; de plus, ces systemes sont plus facilement sujets å un mauvais fonctionnement à cause exclusivement de leur encrassement par des fluides visqueux. Les capteurs basés sur le mesurage de la constante diélectrique, ayant des prix encore plus élevés dus à la construction mécanique et électronique très complexe, ont, de plus, des difficultés d'utilisation au cas ou la constante diélectrique des fluides à détecter changerait avec la température. Finalement, les capteurs a lames bimétalliques ont peu de précision et, de plus, des difficultés de tarage; ils sont aussi sujets aux anomalies de fonctionnement, causées par l'encrasse- ment des surfaces de contact des lames et par la déformation des lames mêmes à la suite de chocs. Les capteurs à lames bimétalliques sont utilisés surtout par l'industrie automobile pour controller si l'huile moteur est au niveau mini et pour signaler cette situation sur le tableau de bord lors du démarrage de la voiture. Pour les voitures du groupe FIAT, le dispositif de détection de l'huile moteur au niveau mini se compose d'un circuit d'affichage et d'un capteur à lames bimétalliques. Le fonctionemment de ce dispositif se base sur l'envoi, par le circuit d'affichage, pendant à peu pres 3 secondes, d'un courant à la résistance de 12 ohm à l'intérieur du capteur. Le courant chauffe la résistance qui, l'huile étant au niveau mini, ouvre la paire de lames. L'huile étant présente, la chaleur engendrée par la résistance se disperse dans l'huile et les lames restent fermées. En définitive, le circuit d'affichage intérprète comme suit la position du contact produit par les lames: - contact fermé: niveau d'huile au-dessus du minimum - contact ouvert: niveau d'huile au-dessous du minimum Le circuit d'affichage de la voiture interroge pendant environ 3 secondes le capteur lors du positionnement sur "MARCHE" de la clef de contact de la voiture; si, pendant cette période, les lames s'ouvrent, sur le tableau de bord apparait la signalisation de niveau de l'huile au minimum; cette signalisation reste allumée jusqu'au moment où la clef est deplacée sur "ARRET". Si le controle est positif (presénce d'huile à un niveau audessus du minimum), après 3 secondes, l'envoi du courant de chauffage aux lames bimétalliques est coupé; mais pendant tout le temps la clef de contact reste sur "MARCHE", le dispositif reçoit un faible courant qui vérifie la continuité de la résistance et des conducteurs. Les détecteurs à lames bimétalliques utilisés par l'industrie automobile sont très imprécis à cause de l'instabilité du tarage lorsqu'ils viennent d'etre heurtés ou s'ils fonctionnent dans un milieu à haute température; de plus, leur cout est relativement élévé car le tarage est fait manuellement. Le dispositif selon l'invention permet de remedier à ces inconvenients en utilisant un détecteur opto-électronique de bas cout qui n'a pas de parties en mouvement et n'a pas besoin de tarage. Le détecteur comporte en effet, selon une première caractéristique: - un capteur de forme tubulaire, composé de deux demi-coques réunies par des bagues en acier, dans lequel il y a: dans la partie inférieure, une source lumineuse (une ampoule) dans la partie supérieure, une photorésistance pour la détection de l'intensité lumineuse de l'ampoule. La photorésistance est placée à l'extremité supérieure d'un petit tuyau dedans les demi-coques, lequel en im prisonnant l'air, empèche aux éventuelles giclées de fluide , d'arriver à la surface sensible de la pho torésistance. Les demi-coques ont deux fentes latéra les et opposées; à travers de ces fentes, l'huile pénètre dans le détecteur en occupant l'espace compris entre l'ampoule et la photorésistance. - un support composé d'une tige et d'un goujon avec un joint d'étanchéité pour le fixage du dispositif au réservoir du fluide. L'extremité inférieure de la tige est connectée au capteur. La longueur du support est calculée de façon que le sommet de l'ampoule soit exactement en corréspondance du niveau auquel il faut vérifier la presence du fluide. - Un circuit électronique relié, par des conducteurs passant à travers du support, à l'ampoule et à la photorésistance dans le capteur et, par un connecteur au circuit d'afficha ge. Le circuit électronique comporte un transistor, deux condensateurs, une résistance et une diode zener. La résistance et le cathode de la diode zener sont reliées à la photorésistance placée dans le capteur; l'autre extremité de la resistance est mise à la terrer le transistor a la base relié à l'anode de la diode zener, le collecteur connecté au positif d'alimentation et l'émetteur au circuit d'affichage. Selon des façon particulières de réalisation: - le capteur peut être composé d'un tuyau hermétiquement fermé dans la partie supérieure, pourvu de fentes latérales et, å l'intérieur, de poinçonnages convenables pour main tenir en place l'ampoule, la photorésistance et les con ducteurs. Pour cette réalisation les bagues en acier ne sont plus nécessaires. - le tuyau étanche peut être placé à l'extérieur des demi coques et même remplacer la bague supérieure en acier. Ce tuyau permet, aussi, par une surface de butée supérieure et deux languettes-ressort s'engageant dans le bord supérieur des fentes, le fixage de l'ensemble capteur a la tige. - Le capteur et la tige de support peuvent être collées par tiellement le long du bord pour réaliser l'étanchéité à l'air dans la partie supérieure ou totalement collées pour éliminer d'employer le tuyau étanche et les bagues. - Les conducteurs d'alimentation de l'ampoule dans le capteur peuvent etre réalisés par des fils moulés simultanément dans la matière plastique des demi-coques. - Les positions de l'ampoule et de la photorésistance peuvent etre changées: cela permet le fonctionnement du dispositif lorsque le support est fixé au fond du conteneur de fluide. La photorésistance peut être remplacée par un photodiode ou un phototransistor. La tige du support peut etre flexible. - Le circuit électronique, ou cas ou le dispositif serait em ployé spécifiquement pour détecter le niveau d'huile au mi nimum sur voitures equipées de circuit d'affichage type FIAT, peut comporter: un transistor, une résistance de polarisation et une diode formant un interrupteur électronique qui comman de l'allumage de l'ampoule à l'intérieur du capteur et contrôle le courant d'alimentation envoyé au circuit d'affichage. L'intensité du courant plus ou moins pas sant à travers de l'interrupteur électronique est in terprétée par le circuit d'affichage comme contact fermé ou ouvert, respectivement. une diode controle et un condensateur qui réalisent un circuit de puissance une résistance, un condenseur et une diode zener qui, avec la photorésistance placée dans le capteur, réali sent un circuit de seuil à même d'exciter le circuit de déclenchement et mise en mémoire. D'après l'utilisation du dispositif, le circuit électroni que peut être de type différent, soit pour ce qui concerne le circuit, soit du point de vue technologique (p.e. il peut être realisé par la technologie de film épais) ou a voir un arrangement divers (p.e. il peut être placé å l'in térieur du circuit d'affichage de la voiture). Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente le dispositif selon l'invention. La figure 2 représente le schema du circuit électronique selon l'invention. La figure 3 représente une variante du circuit électronique. La figure 4 représente une variante du capteur de ce dispositif. La figure 5 représente une variante du capteur de ce dispositif. La figure 6 représente une variante du capteur de ce dispositif. Avec référence à ces dessins, le dispositif comporte: - un capteur (1) de forme tubulaire, composé de deux demi coques (5) réunies par des bagues (2 et 9) en acier, dans lequel il y a: dans la partie inférieure, une source lumineuse re présentée par une ampoule (8) dans la partie supérieure, une photorésistance (3) pour la détection de l'intensité lumineuse de l'ampou le (8). La photorésistance est placée å l'extremité supérieure d'un petit tuyau (4) dedans les demi-coques lequel en imprisonnant l'air, empêche aux éventuelles giclées de fluide, d'arriver à la surface sensible de la photorésistance.Les demi-coques ont deux fentes (6) latérales et opposées; à travers de ces fentes, l'huile pénetre dans le détecteur en occupant l'espace compris entre l'ampoule (8) et la photorésistance (8). De la façon de réalisation selon la figure 4, le capteur (1) est composé d'un tuyau hermétiquement fermé dans la partie supérieure et pourvu de fentes (6) latérales et, à l'intérieure, de poinçonnages convenables pour maintenir en place l'ampoule (8), la photorésistance (3) et les conduc teurs (7). De la façon de réalisation selon la figure 5, le tuyau (4), étanche à l'air, est placé à l'exterieur des demi-coques (5) en remplaçant ainsi la bague (2) en acier. L'extrémité supérieure des demi-coques (5) est en butée contre la tige (13) pourvue d'un cran approprié. Le tuyau (4) est emmanché sur la tige (13) et montre en haut, la butée (24) et en bas, les deux lamelles ressort pourvues d'entailles (25). Pendant l'assemblage du capteur (1) le tuyau (4) coulisse sur la tige jusqu'à ce que la butée (24) soit contre le cran sur la tige même (13); en correspondance, les lamelles entaillées (25) s'endentent au bord supérieur des fentes (6) en bloquant tout le capteur a la tige (13). De la façon de réalisation selon la figure 6, les positions de l'ampoule (8) et de la photorêsistance (3) à l'interieur du capteur (1) sont changees: ce-la permet le fonctionnement du dispositif lorsque le support est fixe au fond du conteneur de fluide. Selon une variante non illustrée, les deux demi-coques (5) du capteur (1) sont collées partiellement le long du bord pour réaliser l'étanchéité à l'air dans la partie supérieure ou totalement collées pour éviter d'employer le tuyau étanche et les bagues en acier. Selon une variante non illustrée, les conducteurs d'alimentation de l'ampoule dans le capteur sont réalisés par des fils moulés simultanément dans la matiere plastique des demi-coques. Selon une variante non illustrée, la photorésistance (3) est remplacée par un photodiode ou un phototransistor. un support (10) composé d'une tige (13), réuni en bas par matage au capteur (1) et, en haut, à un goujon (11) avec un joint d'étanchéité (12) pour le fixage du dispositif au réservoir du fluide.- L'extremité inférieure de la tige est connectée au capteur. La longueur du support est calculée de façon que le sommet de l'ampoule (8) soit exactement en corréspondance du niveau auquel il faut vérifier la pré sence du fluide. De la façon de réalisation selon la figure 5, l'extremité inférieure de la tige (13) est pourvue d'un cran. Selon une variante non illustrée, la tige (13) peut être realisée par des ressorts helicàidaux ou par de la matière plastique permettant la flexibilité. Un circuit électronique (15), relié par des conducteurs (7) passant à travers du support (10), à l'ampoule (8) et à la photorésistance (3) dans le capteur (1) et, par un connecteur (14), au circuit d'affichage. Le circuit électronique comporte un transistor (20), deux condensateurs (16 et 18), une résistance (17) et une diode zener (19). La résistance (17) et le cathode de la diode zener (19) sont reliées à la photorésistance (3) placée dans le capteur (1), l'autre extremité de la resistance est mise à la terre; le transistor (20) a la base relié à l'anode de la diode zener (19), le collecteur connecté au positif d'alimentation et l'émetteur au circuit d'affichage. De la façon de réalisation selon la figure 3, le circuit électronique comporte: un transistor (20), une résistance de polarisation (21) et une diode (23) formant un interrupteur élec tronique qui commande l'allumage de l'ampoule (8) à l'intérieur du capteur (1) et contrôle le courant d'a limentation envoyé au circuit d'affichage. L'intensité du courant plus ou moins passant à travers de l'inter rupteur électronique est interprétée par le circuit d'affichage comme contact fermé ou ouvert, respective ment. une diode contrôlée (22) et un condensateur (18) qui réalisent un circuit de puissance une résistance (17), un condensateur (16) et une diode zener (19) qui, avec la photorésistance (3) placée dans le capteur (1), réalisent un circuit de seuil à même d'exciter le circuit de déclenchement et mise en mémoire. Selon des variantes non illustrées, le circuit électronique peut être: placé à l'intérieur du circuit d'affichage placé dans une boite appropriée pourvu de photodiode ou de phototransistor au lieu de photorésistance Le fonctionement du dispositif est le suivant: Le dispositif est fixé au conteneur du fluide par le goujon (11) et le joint d'étanchéité (12). L'ampoule (8), placée dans le capteur (1), est exactement en correspondance du niveau auquel on désire vérifier la présence du fluide. Le tuyau (4) empêche aux éventuelles giclées de fluide d'arriver à et de salir la surface sensible de la photorésistance (3). Le circuit électronique (15) et l'ampoule (8), placés dans le capteur (1), reçoivent l'alimentation par le circuit d'affichage. Si le niveau du fluide dépasse le sommet de l'ampoule (8), le flux lumineux parvenant à la photorésistance (3) est minimum à cause de l'épaisseur du fluide franchi. Dans cette situation le transistor (20) est inhibé: le signal de contact flottant sur le collecteur du transistor est significatif de la condition du fluide à un niveau au-dessus de la valeur fixée par le positionnement de l'ampoule (8) à l'intérieur du récipient du fluide. Lorsque le niveau de l'huile est égal ou plus bas du sommet de l'ampoule (8), la photorésistance (3), en recevant le flux lumineux entièrement, diminue remarquablement de valeur et elle est franchie par l'intensité de courant plus élevée. Lorsque la chute de potentiel aux bornes de la résistance (17) dépasse la seuil de conduction de la diode zener (19) on a la saturation du transistor (20): la presence de la tension d'alimentation sur l'émetteur est significative de la condition du fluide à un niveau au-dessous ou égal à la valeur fixée par le positionnement de l'ampoule dedans du conteneur de fluide. Les valeurs de la résistance (17) et de la tension du diode ze ner (19) sont choisies selon l'intensité lumineuse de l'ampoule (8) et de la sensibilité de la photorêsistance (3) de façon à obtenir la saturation du transistor (20) seulement lorsque le sommet de l'ampoule (8) emerge et a rendre indépendant le fonctionnement du dispositif de l'opacité du fluide. Le fonctionnement du dispositif, avec le circuit électronique dont å la figure 3, dans le cas spécifique d'emploi comme détecteur de niveau mini de l'huile sur voitures equipées de circuit d'affichage type FIAT, est le suivant: Le dispositif est placé dans le carter du moteur et fixé par le goujon (11) et le joint d'étanchéité (12). Si l'huile est au niveau normal, le capteur (1) est completement plongé dans l'huile en position presque vertical. L'ampoule (8), placée en correspondance du niveau mini, est couverte par l'huile. La photorésistance (3) est protegée contre l'huile par le tuyau (4); ceci mantient emprisonnée une petite quantité d'air qui empêche aux éventuelles giclées d'huile d'arriver à et de salir la surface sensible de la photorésistance. Pendant le cycle de côntrole, le circuit électronique (15) est alimenté par la tension pulsatoire provénant du circuit d'affichage de la voiture. Le transistor (20) conduit, étant polarisé par la résistance (21): le courant passe à travers de l'ampoule (8) (placée dans le capteur), le transistor (20) et la diode (23). La tension d'alimentation arrive, de plus, à la photorésistance (3) qui, au cas ou l'huile serait a un niveau au-dessus du minimum, en recevant un flux lumineux voilé par l'épaèsseur de l'huile franchi, montre une valeut de résistance élevée, donc la diode zener (19) est alors inhibée et la diode contrôlée (22) reste ouverte, la porte ne recevant pas de courant. Dans cette situation le dispositif représente, pour le circuit d'affichage de la voiture, un contact fermé (présence d'huile) soit pendant le cycle de contrôle, soit pendant la phase de vérification d'integrité du cablage. Si, pendant le cycle de contrôle, le niveau d'huile s'avère être au-dessous du minimum, l'ampoule (8) se découvre et la photoresistance (3) reçoit le flux lumineux tout entier, avec une remarquable diminution de la valeur de résistance. A travers de la photorésistance (3) et de la résistance (17) passe un courant qui engendre aux bornes de la résistance (17) une chute de tension au-dessus du seuil de conduction du diode zener (19), en excitant la diode contrôlée (22). L'excitation de la diode contrôlée (22) inhibe le transistor (20) et donc le circuit d'affichage de la voiture, en détectant un contact ouvert, signale "Huile au-dessous du minimum". Il faut remarquer que l'inhibition du transistor (20) éteint l'ampoule (8), et, par consequént, la photorêsistance (3) rentre à des valeurs resistives élevées: la diode contrôlée (22) reste toutefois excitée et le transistor (20) continue d'être inhibé jusqu'à la réinitialisation représentée par l'annulation de l'alimentation (déplacement de la clef de contact). REVENDICATIONS 1) Dispositif pour la vérification de la présence de fluides à un niveau préfixé, caractérisé par: - un capteur (1) de forme tubulaire, composé de deux demi-coques (5) réunies par des bagues en acier (2 et 9), dans lequel il y a: dans la partie inférieure, une ampoule (8) dans la partie supérieure, une photorésistance (3) pour la détection de l'intensité lumineuse de l'ampoule (8). La photorésistance est placée à l'extremité supérieure d'un petit tuyau (4) de dans les demi-coques (5), lequel en imprisonnant l'air, empéche aux éventuells giclées de fluide, d'arriver à la surface sensible de la photorési stance. Les demi-coques ont deux fentes (6) la térales et opposées; à travers de ces fentes, l'huile pénètre dans le capteur en occupant l'e space compris entre l'ampoule et la photorési stance. -un support (10) composé d'une tige (13) et d'un goujon (11) avec joint d'étanchéité (12) pour le fixage du dispositif au réservoir du fluide. L'extremité infé rieure de la tige est connectée au capteur (1). La longueur du support est calculée de façon que le som met de l'ampoule (8) soit exactement en corréspondance du niveau auquel il faut vérifier la présence du flui de. - Un circuit électronique (15), relié par des conduc teurs (7) passant a travers du support (10), à l'am poule (8) et à la photorésistance (3) dans le capteur (1) et par un connecteur (14) au circuit d'affichage. Le circuit électronique comporte un transistor (20), deux condensateurs (16 et 18), une résistance (17) et une diode zener (19). La résistance (17) et la cathode de la diode zener (19) sont reliées à la photorési stance (3) placée dans le capteur (1), l'autre extre mité de la résistance est mise à la terre: le transi stor (20) a la base reliée à l'anode de la diode zener (19), le collecteur connecté au positif d'alimentation et l'émetteur au circuit d'affichage. 2) Dispositif selon la révendication 1 caractérisé par le cap teur (1) composé d'un tuyau hermétiquement fermé dans la partie supérieure, pourvu de fentes (6) latérales et, à l'intérieur, de poinçonnages convenables pour maintenir en place l'ampoule (8), la photorésistance (3) et les relatifs conducteurs (7). Pour cette réalisation les bagues en acier ne sont plus nécessaires. 3) Dispositif selon la révendication 1 caractérisé par le pe tit tuyau étanche (4) placé à l'extérieur des demi-coques (5) et même remplaçant aussi la bague supérieure en acier. Ce tuyau permet, aussi, par une surface de butée supérieure (24) et de deux languettes-ressort (25) s'engageant dans le bord supérieur des fentes (6), le fixage de l'ensemble cap teur (1) à la tige (13). 4) Dispositif selon la révendication 1 caractérisé par les deux demi-coques (5) du capteur (1) collées partiellement le long du bord pour réaliser l'étanchéité à l'air dans la partie supérieure ou totalement collées pour éliminer d'em ployer le tuyau étanche (4) et les bagues (2 et 9). 5) Dispositif selon la révendication 1 caractérisé par les conducteurs (7) d'alimentation de l'ampoule (8) dans le capteur (I) réalisés par des fils moulés simultanément dans la matière plastique des demi-coques (5). 6) Dispositif selon la révendication 1 caractérisé par les po sitions de l'ampoule (8) et de la photorésistance (3) in versées: cela permet le fonctionnement du dispositif lor sque le support (10) est fixé au fond du conteneur de flui de. 7) Dispositif selon la révendication 1 caractérisé par la pho torésistance (3) remplacée par un photodiode ou un photo transistor. 8) Dispositif selon la révendication 1 caractérisé par la tige (13) du support (10) flexible. 9) Dispositif selon les révendications précédentes caractérisé par le circuit électronique (15) qui comporte: un transistor (20), une résistance de polarisation (21) et une diode (23) formant un interrupteur élec tronique qui commande l'allumage de l'ampoule (8) à l'intérieur du capteur (1) et contrôle le courant d'a limentation envoyé au circuit d'affichage. L'intensité du courant, plus ou moins passant à travers de l'in terrupteur électronique, est interprétée par le cir cuit d'affichage comme contact fermé ou ouvert, re spectivement. une diode contrôlée (22) et un condensateur (18) qui réalisent un circuit de puissance une résistance (17), un condensateur (16) et une diode zener (19) qui, avec la photorêsistance (3) placée dans le capteur (1), réalisent un circuit de seuil à même d'exciter le circuit de déclenchement et mise en mémoire. 10) Dispositif selon les révendications précédentes caractérisé par le circuit électronique (15) placé à l'intérieur du circuit d'affichage de la voiture.