Brevet FR2657691A1 — publié le 19910802

LIMNIGRAPHE ÉLECTRONIQUE ET PROCÉDÉ DE FABRICATION La présente invention concerne un limnigraphe pour la mesure du niveau d'un liquide et plus particulièrement un limni- graphe électronique destiné à mesurer le niveau de liquides plus ou moins conducteurs de l'électricité, notamment le niveau de resserves d'eau ou de cours d'eau. Divers limnigraphes électriques ont déjà été décrits dans l'art antérieur. Par exemple, le brevet arréricain 3 711 744 decrit un appareil de mesure de niveau de liquide dans lequel des premières électrodes sont disposées à l'intérieur d'un tube en face d'un élément conducteur allongé. Des mayens sont prévus pour détecter le passage de courant entre une électrode et l'élément conducteur allongé, indiquant la présence ou l'absence de liquide au niveau de l'électrode considérée. Ce dispositif, comme d' autres dispositifs similaires de l'art antérieur, est principalement destiné à la mesure du niveau d'hydrocarbures dans une cuve. Il n'est pas adapté à la détection du niveau d'eau dans une rivière ou une reserve d'eau. En effet, dans ce dernier cas, la pollution, du sable, ou des particules en suspension viennent rapidement remplir le tube et ençixSYent le fonctionnement satisfaisant de l'appareil. D'autre part, le sys thème de détection de signal électrique est relativement complexe dans oe document. Ainsi, un objet de la présente invention est de prévoir un limnigraphe électronique pouvant fonctionner en milieu pollué, par exemple pour la détection du niveau d'eau de rivières. La présente invention prévoit un limnigraphe électrDni- que pour la mesure du niveau d'un liquide conducteur comprenant un corpus de forme allongée définissant un axe genéraienoet vertical et destiné à être partiellement immergé dans ledit liquide, ledit oorps supportant un ensemble de premières électrodes espa cees selon la direction de l'axe.Ce limnigraphe comprend un ensemble de deuxièmes électrodes s'étendant selon la direction de l'axe et alternées par rapport aux premières électrcdes, chacune des premières et deuxièmes électrodes étant reliée à une partie électronique par des moyens conducteurs isolés, cette partie électronique comprenant des moyens pour détecter la conduction entre chaque première et deuxième électrode, les premières et deuxiemes électrodes apparaissant sur une face externe au moins dudit corpus. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les conducteurs isolés sont noyés dans le corpus. selon un mode de réalisation de la présente invention, le corpus est en un matériau souple. selon un mode de réalisation de la présente invention, les premières et deuxièmes électrodes sont constituées de plaquettes conductrioes sensiblement orthogonales audit axe, oes plaquettes étant sépares par des éléments isolants formant ledit corpus et étant munies d'ouvertures ou d'échancrures permettant le passage desdits conducteurs vers la partie électronique. selon un mode de réalisation de la présente invention, lesdites plaquettes sont des rondelles, d'ou il résulte que le corps a la forme générale d'un cylindre allongé. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les deuxièmes électrodes sont interconnectées, au moins par sous-ensembles. selon un mode de réalisation de la présente invention, la périphérie du corps est revêtue d'une métallisation ccinsti- tuant les deuxièmes électrodes, les premières électrodes affleurant à 1' intérieur de réserves mênagees dans ladite métallisation. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la partie éleccronique comprend un générateur d'impulsions qui envoie des impulsions suooessivement entre chacune des premières électrodes, ces impulsions étant transmises par les deuxièmes électrodes seulement quand les électrodes sont immergées, d'où il résulte qu'un canotage des impulsions transmises fournit une mesure de niveau. selon un mode de réalisation de la présente invention, le corps comprend des mayens de multiplexage, d'où il résulte que le nombre de conducteurs faisant la jonction avec le reste de la partie électronique est diminué. selon un aspect de la présente invention, le linnigraphe est fabriqué selon la séquence d'étapes suivantes - disposer des plaquettes d'électrodes munies d'une cuverture ou échancrure de façon sensiblement équidistante les unes aux autres au moyen d'éléments isolants de mantage ; - relier ces électrodes à des éléments électroniques ou à un câble situé dans lesdites ouvertures ou echancrures ; - noyer l'ensemble dans une résine isolante de façon à laisser apparente au moins une partie de la tranche desdites plaquettes. Un avantage de la présente invention résulte notamment du fait que, les électrodes étant extérieures au corps de mesure, le dispositif peut facilement être nettoyé et que, comme le dispositif ne comprend pas de cavité, il est moins susceptible de e'encrasser qu'un dispositif à tube creux. Un autre avantage du dispositif selon la présente invention est qu'il est particulièrement compact et simple dans son aspect extérieur et qu'il est donc facile à transporter et à mettre en place. Ces objets, caractêristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1 représente le schéma de principe d'un linnigraphe selon la présente invention; les figures 2A et 2B représentent de façon schématique des ensembles d'impulsions séquentielles dans le temps, la figure 2A représentant un exemple de séquence d'impulsions envcyees à un ensemble de premières électrodes et la figure 2B représentant un exemple de série d'impulsions reçues par un ensemble de deuxième électrodes ;; les figures 3 à 5 représentent divers exemples de formes de corps de limnigraphe selon la présente invention; les figures 6 à 9 représentent divers exemples de positionnement d'électrodes sur des corps de limnigraphle selon la présente invention; la figure 10 représente schrnatiquement un mode de montage d'électrodes de limnigraphe selon la présente invention la figure 11 représente un exemple de structure de limnigraphe selon la présente invention ; et les figures 12 et 13 représentent des exemples de circuits électroniques adaptés à la présente invention. La figure 1 représente un linnigraphe électronique 1 selon la présente invention. Il comprend, sur un corps 2, un ensemble de k premières électrodes Al à Ak, une quelconque de ces électrodes étant désignée par Ai. I1 comprend également un ensemble de deuxièmes électrodes .... ..... .k situees sensiblement entre les électrodes Ai. Chacune des électrodes Ai est conectée à un bus 3 lui même relié à une partie électronique 4. Les électrodes Bi sont reliées à la partie électonique 4 par un bus 5. De linnigraphe 1 est plongé dans un liquide électri quement conducteur 6, par exemple de l'eau. Une partie des élec tdes Ai et Bi est située sous le niveau 7 du liquide. Pour simplifier la description on considérera d'abord le cas ou toutes les électrodes Bi sont interconnectées, c'est-àdire ou le bus 5 est un simple conducteur. Des séquenoes de mesure sont effectuées de façon répétés dans le temps, par exemple toutes les dix minutes. lors de chaque séquence de mesure, une séquence d'impulsions générée par un générateur d'impulsions (non représenté sur les figures) est enrayée aux électrodes Ai du linnigraphe électronique. La figure 2A représente un exemple de séquence d'impul- sions envoyées par le générateur d'impulsions aux électrodes Ai d'un limnigraphe électronique comprenant K-10 électrodes. Le générateur d'impulsions envoie tout d'abord une première impulsion à l'électrode Al, puis une impulsion à l'électrode A2, une à l'électrode A3, et ainsi de suite jusqu'à l'électrode A10. Cet ensemble de dix premières impulsions constitue un premier cycle dtimpulsions C1.Le générateur d'impulsions envoie ensuite un deuxième cycle d'impulsions C2 dans lequel une deuxième impulsion est envoyée à l'électrode Al, puis une impulsion à l'électrode A2, et ainsi de suite jusqu'7 l'électrode A10. De générateur d'impulsions envoie enfin un troisième cycle d'impulsions C3 aux électrodes Ai. Dans l'exemple de la figure 2A, chaque électrode reçoit p=3 impulsions au cours d'une séquence de mesure de p=3 cycles. Chaque séquence comprend pxk=30 impulsions au total. Une électrode Bi reçoit des impuleions provenant de l'électrode Ai la plus proche immergez dans le liquide conducteur. Si r électrodes Ai sont immergées dans le liquide, le conducteur 5 recevra t=rxp impulsions au cours d'une séquence de mesure. La figure 2B représente; dans le cas où une séquence d'impulsions telle que celle présentée à la figure 2A est envoyée aux électrodes Ai, une série d'impulsions reçue par le conducteur 5 lorsque r-3 électrodes Ai sont immergées. le conducteur 5 reçoit, lors de cette séquence, 9 impulsions. Puisque le nombre p de cycles d'impulsions envoyés aux éleotIDdes Ai lors d'une séquence de mesure est fixé par réglage du limnigraphe, on obtient facilement à partir du décompte des impulsions reçues par l'électrode B le nombre r=t/p d'électrodes Ai immergees qui ODrDeSpOnd à la hauteur de liquide. Ce nombre r peut facilement être converti en unités de hauteur, en fonction de la distance entre électrodes Ai et Bi. Le résultat obtenu peut être diecteent affiché pour une lecture immediate de la hauteur de liquide ou bien être transmis sur une ligne pour être consulté à distance avec un dispositif de télémesure. La présence, dans une séquence de mesure, de p cycles d'impulsions permet de fournir une valeur moyenne de la hauteur de liquide et de tenir compte ainsi de fluctuations de niveau éventuelles, dues par exemple dans le cas d'une mesure de niveau d'eau au clapotis ou à la houle. les valeurs du nombre p de cycles d'impulsions, dans une séquence de pxk impulsions, peuvent être choisies pour optimiser cet t effet de moyenne. les figures 3 à 5 représentent des exemples de formes possibles du corpus 2 portant les électrodes. Ce corps, de forme générale allongée, peut avoir une section rectangulaire et être droit comme oela est représenté en figure 3, en un matériau rigide ou souple, ou bien être courbe pour s'adapter par exemple à la forme d'un recipient donné, comme cela est représenté en figure 4. D'autre part, comme cela est illustré en figure 5, la section du corps allongé peut être circulaire ou encore ovotide. I1 ne s'agit là que d'exemples de formes de corps. Les figures 6 à 9 illustrent des exemples de placement d'électrodes dans le cas d'un oorps de section rectangulaire. Il est claire que des placements d'électrodes similaires pourront être adoptes pour des corps présentant d'autres formes. Dans le cas de la figure 6, une fa au moins du corps est métallisée et cette métallisation constitue les deuxièmes électrodes inter. les premières électrodes Ai sont disposées à l'intérieur de réserves dans la métallisation consti- tuant la deuxième électrode B. Dans une variante de réalisation, la métallisation constituant la deuxième électm de B peut être interrompue en divers emplacements dans le sens de la longueur du corps pour individualiser des sous-ensembles de deuxièmes élec troues. La figure 7 représente un autre mode de réalisation de corps de limnigrapne selon la présente invention. Dans omette réalisation, les électrodes Ai et Bi sont alternées. Il peut s'agir de bandes métallisées foreees à la surface d'un corps ou de plaquettes conductrices séparées par des régions isolantes. La figure 8 représente la même structure que celle de la figure 7 mais dans laquelle le corps est ou bien un corps souple mis en forme, ou bien un corps rigide ondulé. Dans le cas des figures 7 et 8, les électrodes Ai et Bi peuvent être apparentes sur une, plusieurs, ou toutes les faces du corps. Dans la structure de la figure 9, les élecoodes Ai et Bi sont disposées de façon adjacente à l'intérieur de réserves formées dans une métallisation recourant la surface externe du oorps. Ces métallisations Ai et Bi peuvent être côte à oôte ou l'une en dessous de l'autre. La figure 10 représente un exemple de réalisation du corps de limnigraphe selon la présente invention. Dans cette figure, les électrodes Ai et Bi sont constituées de plaquettes métalliques perocées d'une ouverture centrale. Dans la figure, ces plaquettes sont rectangulaires, elles pourront aussi bien avoir la forme de rondelles. Chaque plaquette sera connectée, directement ou par des circuits électroniques intermédiaires, à un fil faisant partie d'un câble passant dans l'ouverture centrale des plaquettes. les plaquettes sont séparées les unes des autres pour leur montage par des colonnettes isolantes 10, auxquelles l'homme de l'art notera que l'on pourrait substituer des rondelles isolantes ou équivalent. Ensuite, une fois ce montage et les connexions réali- sés, l'ensemble pourra être noyé dans une résine isolante de façon à laisser affleurer au moins une partie de la tranche de chacune des plaquettes. La figure 11 illustre une réalisation particulière de linnigraphe selon la présente invention, le corps 2 comprenant les électrodes Ai et Bi est un corpus cylindrique ayant la forme d'une canne ou d'un piquet et est surmonté d'un boîtier 11 comprenant les divers circuits de la partie électronique. Une telle structure présente l'avantage de pouvoir être transportée facilement et éventuellement d'être enfoccée dans le sol, par exemple pour détecter le niveau d'une nappe phréatique. Carme cela a été exposé précédemment, les électrodes Bi peuvent être indépendantes, toutes teoontes, ou interconnectées par sous-ensnbles. En fonction du choix effectué, on pourra réaliser divers modes de multiplexage pour la fourniture et la ré réception des impulsions entre les électrodes Ai et Bi en vue de réduire le nombre de fils de liaison entre la partie électronique et les électrodes. Dans l'exemple de la figure 12, la partie électronique comprend une horloge 12 définissant des trains d'impulsions sur un premier ensemble de fils de liaison, correspondant par exemple à une désignation d'unité u, et sur un deuxième ensemble de fils de liaison, correspondant par exemple à une désignation de dizaine D (bien entendu tout autre mode de numération pourra être adopté). Chaque électrode Ai est reliée par l'intermédiaire d'une diode 13 à l'émetteur d'un transistor 15 dont la base est reliée au fil des unités correspondant à cette électrode Ai et dont le collecteur est relié au fil des dizaines correspondant à cette électrode Ai. L'émetteur du transistor 15 est en outre relié par une résistance 17 à un fil de masse M.Ainsi, c'est seulement quand des impulsions arriveront simultanément sur le fil des dizaines et sur le fil des unités correspsad3nt à cette électrode Ai particulière que le transistor sera passant et que l'impulsion sur le fil des dizaines sera transmise à l'électrode Ai pour être éventuellement recueillie par l'électrode Bi correspondante si ces s électrodes Ai et Bi sont imwrgées. Dans l'exemple de la figure 13, une horloge 12 transmet étalement des impulsions sur des fils d'unités u et de dizaines D. Chaque fil des unités est relié d'une part à un conducteur de masse M par une résistance 17 et d'autre part aux électrodes Ai des diverses dizaines par l'intermédiaire de diodes 13. les fils de dizaine en provenance de l'horloge 12 sont reliés aux premières entrées de portes ET 19 dont les deuxièmes entrées sont reliées à des électrodes Bi respectives, ces s électrodes Bi étant groupées par dizaine. les sorties des portes ET 19 sont interconnectées et reliées à une borne de comptage 20. Ainsi, quand une impulsion d'horloge est envoyée sur l'un des fils d'unité, elle est transmise à toutes les électrodes Ai ayant le même chiffre d'unité.Ces impulsions sont envoyées à tous les groupes d'électrode Bi, mais seule l'impulsion reçue par l'électrode Bi cOnecée à la porte ET validee par l'impulsion de dizaine correspondante sera transmise à la borne de comptage 20. Dans un mode de réalisation pratique, les résistances de charge 17 peuvent avoir des valeurs de l'ordre du millier d'ohms. Bien entendu, ce qui precede ne constitue qu'un exemple des diverses possibilités de multiplexage que pourra imaginer l'homme de l'art. les composants électroniques associés à chaque électrode pourront être placés dans le corpus d'un limnigraphe selon l'invention, au niveau de l'éleccrode correspondante. REVENDICATION5 1. Limnigraphe électrique pour la mesure du niveau d'un liquide conducteur comprenant un corpus (2) de forme allongée définissant un axe généralement vertical et destiné à être partiellement immergé dans ledit liquide, ledit corpus supportant un ensemble de premières électrodes (Ai) espacées selon la direction de l'axe, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de deuxièmes électrodes (Bi) s'étendant selon la direction de l'axe et alternées par rapport aux promières électrodes, chacune des premières et deuxièmes électrodes étant reliée à une partie électrocique par des mayens conducteurs isolés, cette partie électronique comprenant des moyens pour détecter la conduction entre chaque première et deuxième électrode, les premières et deuxièmes électrodes apparaissant sur une face externe au moins dudit corps. 2. nimnigrapne électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les oonducteurs isolés sont noyés dans le corps. 3. Limnigrapne électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corpus est en un matériau souple. 4. Limnigraphe électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premières et deuxièmes électrodes (Ai, Bi) sont constituées de plaquettes conductrices sensiblement crthogcnales audit axe, oes s plaquettes étant séparées par des éléments isolants formant ledit corpus et étant munies d'ouver- tures ou d'échancrures permettant le passage desdits conducteurs vers la partie électronique. 5. Limnigraphe électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites plaquettes sont des rondelles, d'où il résulte que le oorps a la forme générale d'un cylindre allongé. 6. Limnigraphe électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deuxièmes électrodes sont interconnec- tées, au moins par sous-ensembles. 7. Limnigraphe électronique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la périphérie du corps est revêtue d'une métallisation asti tuant les deuxièmes électrodes, les premières électrodes affleurant à l'intérieur de réserves ménagées dans ladite métallisation. 8. Limnigraphe électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie électronique comprend un génera- teur d'impulsions qui envoie des impulsions successivement entre chacune des premières électrodes, ces s impulsions étant transmises par les deuxièmes électrodes seulement quand les électrodes sont immergées, d'où il résulte qu'un comptage des impulsions transmises fournit une mesure de niveau. 9. Limnigraphe électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps comprend des moyens de multiplexage, d'où il résulte que le nombre de conducteurs faisant la jonction avec le reste de la partie électronique est diminué. 10. Procède de fabrication d'un limnigraphe électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - disposer des plaquettes d'électrodes munies d'une ouvre ou échancrure de façon sensiblement équidistante les unes aux autres au moyen d'éléments isolants de montage; - relier ces s électrodes à des éléments électroniques ou à un câble situé dans lesdites ouvertures ou échancrures ; - noyer l'ensemble dans une résine isolante de façon à laisser apparente au moins une partie de la tranche desdites plaquettes.