Brevet FR2661848A1 — publié le 19911115

La présente invention concerne un dispositif de nettoyage, par ultra-sons, d'éléments thermo-déformables tels que des prothèses dentaires, du type comprenant un récipient rempli d'un liquide dans lequel est plongé l'élément a nettoyer et contre l'une des parois duquel est fixé un transducteur piézo-électrique de génération des ultra-sons. Le nettoyage par ultra-sons de petits éléments est dej connu et est couramment utilise dans le domaine de l'horlogerie, de l'optique et des prothèses dentaires en particulier. De telles applications sont notamment décrites dans le FR-A-2 280 440, le FR-A-2 300 626, le FR-A-2 402 496 et le FR-A-2 477 041. Toutefois, le type d'appareil existant et en particulier décrit dans les brevets français précités n'est pas du tout approprié au nettoyage des prothèses dentaires dans la mesure où il présente l'inconvénient majeur suivant. Dans le cas d'une utilisation prolongee du dispositif, en particulier lorsque le porteur de prothèses dentaires laisse reposer ses prothèses dans le recipient de nettoyage soumis aux ultra-sons toute une nuit, l'élévation sensible de température qui résulte du fonctionnement du dispositif tend à déformer lesdites prothèses qui sont généralement réalisées dans un matériau, tel que la résine acrylique qui, au-delà d'une certaine température avoisinant le plus souvent 40"C devient malléable. La de formation qui en resulte est telle que le repositionnement en bouche de la prothèse devient impossible.La temperature precitee de 40"C est une température aisément atteinte avec les dispositifs couramment utilisés. La présente invention vise à proposer un dispositif de nettoyage ultra-sonique perfectionné qui permet de remédier aux inconvénients précités. Ainsi, le dispositif de nettoyage conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de surveillance de la température du liquide dans lequel est plongé l'élément à nettoyer, et des moyens d'asservissement de la fréquence d'excitation du transducteur piézo-électrique à cette temperature, de sorte que lorsque celle-ci atteint un seuil prédéterminé, lesdits moyens d'asservissement provoquent une diminution de la fréquence d'excitation. Grâce à l'invention, la température l'intérieur du récipient ou bac de nettoyage est contrôlée en permanence et lorsqu'elle atteint par exemple 35"C, l'information est transmise au circuit de commande du dispositif qui agit sur le circuit de puissance d'alimentation du transducteur en vue de réduire la fréquence d'excitation de celui-ci de manière à faire baisser la température. Lorsque cette température diminue, le circuit de commande réagit de manière à augmenter à nouveau la fréquence d'excitation. Selon une forme de réalisation préférentielle de l'invention, les moyens de surveillance de la temperature du liquide de nettoyage comprennent un capteur de tempe rature fixe au récipient, tandis que les moyens d'asservissement comprennent un circuit de commande générant une tension sinusoïdale d'excitation du transducteur, le signal issu du capteur étant appliqué à ce circuit de commande qui est également relié à un circuit de puissance conçu pour transformer le signal issu du circuit de commande en signal haute tension appliqué au transducteur en vue de l'excitation de celui-ci. Ainsi, l'asservissemnt du circuit de puissance qui commande l'excitation du transducteur en fonction de la température mesurée par le capteur, est assuré par l'intermédiaire du circuit de commande précité. Selon un aspect de l'invention, le capteur de température comprend une résistance à coefficient de température négatif dont la valeur est déterminée en fonction de la température souhaitée du liquide dans le récipient. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront encore de la description qui va suivre d'une forme de réalisation préférentielle de l'invention, donnee à titre non limitatif et faite en reférence aux dessins annexes, auxquels - la figure 1 est un schéma bloc du dispositif conforme à l'invention, et, - la figure 2 est un schéma électrique détaillé de ce dispositif. En référence à la figure 1, le dispositif de nettoyage, par ultra-sons, conforme à l'invention, d'éléments thermo-déformables tels que des prothèses dentaires, est du type comprenant un récipient ou cuve de nettoyage rempli d'un liquide dans lequel est plongé l'élément a nettoyer (non représenté à la figure 1). Le récipient 1 est par exemple un bac en acier inoxydable de 10 cm de diamètre et de 10 cm de profondeur qui contient un liquide neutre tel qu'un solvant. Contre l'une des parois de ce récipient 1, par exemple sous le fond de celui-ci, est fixé un transducteur piezo-electrique 4 de génération des ultra-sons qui est connu en lui-meme. Le dispositif conforme à l'invention est remarquable en ce qu'il comprend des moyens de surveillance de la température du liquide et des moyens d'asservissement de la fréquence d'excitation du transducteur 4, à cette température, qui seront décrits en détail plus loin, de sorte que lorsque cette température atteint un seuil prédéterminé, par exemple 35"C, lesdits moyens d'asservissement 3 provoquent une diminution de la fréquence d'excitation, et par conséquent une diminution de la température du liquide. Les moyens de surveillance de la température du liquide comprennent avantageusement un capteur de température 2 fixé à l'une des parois latérales du récipient 1, tandis que les moyens d'asservissement précités comprennent un circuit de commande 3 générant une tension sinusoïdale d'excitation du transducteur 4. Le signal issu du capteur 2 est applique à ce circuit de commande 3 qui est également relié à un circuit de puissance 5 conçu pour transformer le signal issu du circuit de commande 3 en un signal haute tension qui est appliqué au transducteur 4 en vue de l'excitation de celui-ci. Selon l'invention, par conséquent, c'est le circuit de commande 3 qui réalise l'asservissement désiré en fonction de la température mesurée par le capteur 2.Une source d'alimentation 6, par exemple alimentée en 220 volts alternatifs et reliée au circuit de commande 3 et au circuit de puissance 5, fournit les tensions continues nécessaires au fonctionnement du dispositif. Le capteur de température 2 comprend par exemple (voir figure 2) une résistance à coefficient de température négatif R3 (CTN) dont la valeur est déterminée en fonction de la température souhaitée du liquide contenu dans le récipient 1. Le circuit de commande 3 comprend (figure 2) un circuit amplificateur opérationnel IC1 dont la borne d'entrée négative est reliée d'une part à un potentiomètre P1 lui-même relié à la masse et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une premiere résistance R1 et d'une premiere diode D1 a la sortie de ce circuit amplificateur ICl. La borne d'entrée positive du circuit amplificateur IC1 est reliée au capteur de température R3 lui-même relié a la masse, le point commun entre cette borne d'entrée positive et le capteur R3 étant relié par l'intermédiaire d'un condensateur C2 et d'une résistance R2 a la sortie de l'amplificateur IC1. Un condensateur C1 est relie, en parallele, aux bornes du capteur R3 tandis qu'une seconde diode D2 est connectée, en parallele mais de maniere inverse, aux bornes de la premiere diode D1. Les diodes D1 et D2 servent a assurer la stabilité en fréquence de l'oscillateur formé par le circuit de commande 3. Le potentiometre P1 permet de régler l'amplitude de la tension sinusoïdale issue de l'amplificateur IC1 de maniere a régler le point de fonctionnement du dispositif a une température d'environ 28"C en fonction des caractéristiques mécaniques de la cuve 1 et du transducteur piézo-électrique 4. Le circuit de puissance 5 comprend (figure 2) un circuit amplificateur non-inverseur IC2, de conception classique, dont la borne d'entrée négative est reliée d'une part a une résistance R5 elle-même reliée a la masse et d'autre part, par l'intermédiaire d'une résistance R6, a la sortie de cet amplificateur IC2. La borne d'entrée positive de l'amplificateur IC2 est reliée a la sortie du circuit de commande 3 par l'intermédiaire d'un condensateur de découplage C3, une résistance R4 étant interconnectée entre ladite borne d'entrée positive et la masse tandis que la sortie de l'amplificateur IC2 est reliée a la masse par l'intermédiaire d'une résistance R7 et d'un condensateur C4 reliés en série. Le gain du montage précité est fixé par les valeurs des résistances R5 et R6 et est choisi proche de 1. La résistance R4 sert a fixer l'impédance d'entrée du circuit de puissance a une valeur compatible avec la sortie du circuit de commande 3, c'est-a-dire la sortie de l'amplificateur IC1. La cellule composée de la résistance R7 et du condensateur C4 assure la stabilité du montage. Le circuit de puissance 5 comprend en outre (figure 2) un transformateur TR dont l'enroulement primaire est relié d'une part, par l'intermédiaitre d'un condensateur de découplage C5 a la sortie de l'amplificateur non-inverseur IC2, et d'autre part a la masse, et aux bornes de l'enroulement secondaire duquel est connecté le transducteur piézo-électrique PXE. Le fonctionnement du dispositif ci-dessus décrit est le suivant. L'oscillateur constitué par le circuit de commande 3 construit autour de l'amplificateur IC1 génère une tension sinusoïdale de fréquence F = 1 , expression dans 2 x x R x C laquelle R est la valeur des résistances R1, R2 et R3, et C est la valeur de la capacité des condensateurs C1 et C2. A une température de 18"C qui correspond sensiblement a la température initiale du liquide contenu dans le récipient 1, le montage oscille a la fréquence F qui est calculée de maniere a faire entrer en oscillation l'ensemble mécanique constitué par le récipient 1 et l'élément piézo-électrique 4. Cette fréquence F est proche de 50kHz. La valeur de la résistance R3 formant capteur de température est maximale.Cette fréquence F est appliquée au circuit amplificateur IC2, par l'intermédiaire du condensateur de découplage C3. La puissance ainsi obtenue (legerement inférieure a 50W) est ensuite transmise par l'intermédiaire du condensateur de découplage C5 au transformateur TR qui génère une tension élevée d'environ 600V nécessaire a l'obtention du plein travail mécanique du transducteur piézo-électrique 4 (PXE). Lorsqu'il est alimenté par cette tension alternative élevée, le transducteur PXE fournit un travail mécanique qui genere des micro-vibrations de fréquence ultra-sonore a travers le liquide contenu dans le récipient de nettoyage 1.Ce travail mécanique provoque l'elevation en température de l'ensemble constitué par le récipient 1 et le liquide de nettoyage et par conséquent de la thermistance R3. I1 en résulte une diminution de cette résistance R3 de sorte que le potentiel de l'entrez positive du circuit IC1 diminue, ce qui se traduit par une diminution de l'amplitude de la sinusoïde générée par le circuit IC1 et par conséquent de la tension appliquée au transducteur PXE. Le travail mécanique fourni par ce transducteur étant directement fonction de la tension qui lui est appliquée, l'intensité des vibrations diminue et, de ce fait, l'élévation de la température du récipient 1 diminue également. I1 convient de rappeler ici que la température a laquelle la valeur de la résistance R3 commence a faire chuter la tension en sortie de l'amplificateur IC1, est fixée par le potentiometre P1 qui détermine la valeur du potentiel de ltentrée négative du circuit IC1. Le travail mécanique produit par le transducteur PXE diminuant la température du liquide de nettoyage se stabilise puis tend à diminuer. Cela provoque l'augmentation de la valeur de la résistance R3 et, par conséquent du potentiel de l'entrée positive IC1 ainsi que de l'amplitude du signal de sortie de celui-ci. La tension appliquée au transducteur augmente et celui-ci fournit plus de travail mécanique. Le processus est ainsi bouclé et il ressort clairement de ce qui précede que la puissance mécanique fournie par le transducteur est correctement asservie a la température du liquide de nettoyage ce qui permet d'obtenir le fonctionnement optimal souhaité, c'est- -dire le maintien a une température souhaitée (proche de 280C) de la cuve de nettoyage ultra-sonique. La présente invention est particulierement adaptée au nettoyage d'éléments thermo-deformables tels que des protheses dentaires mais pourrait être bien entendu avantageusement utilisée pour le nettoyage d'éléments ne devant pas être portés a une température supérieure a un seuil déterminé. Les signes de référence insérés apres les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernieres et n'en limitent aucunement la portée. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif de nettoyage, par ultra-sons, d'éléments thermo-déformables tels que des prothèses dentaires, du type comprenant un récipient (1) rempli d'un liquide dans lequel est plongé l'élément a nettoyer et contre l'une des parois duquel est fixé un transducteur piézo-électrique (4) de génération des ultra-sons, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (2) de surveillance de la température du liquide et des moyens d'asservissement (3) de la fréquence d'excitation du transducteur (4) a cette température, de sorte que lorsque celle-ci atteint un seuil prédéterminé, lesdits moyens d'asservissement (3) provoquent une diminution de la fréquence d'excitation. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de surveillance de la température du liquide comprennent un capteur de température (2) fixe au recipient (1), tandis que les moyens d'asservissement comprennent un circuit de commande (3) générant une tension sinusoïdale d'excitation du transducteur (4), le signal issu du capteur (2) étant appliqué a ce circuit de commande (3) qui est également relié a un circuit de puissance (5) conçu pour transformer le signal issu du circuit de commande (3) en un signal haute tension appliqué au transducteur (4) en vue de l'excitation de celui-ci. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur de température (2) comprend une résistance a coefficient de température négatif (R3) dont la valeur est déterminée en fonction de la température souhaitée du liquide dans le récipient (1). 4.- Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le circuit de commande (3) comprend un circuit amplificateur opérationnel (IC1) dont la borne d'entrée négative est reliee d'une part à un potentiometre (P1) lui-meme relié a la masse et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une premiere résistance (R1) et d'une premiere diode (D1) a la sortie de celui-ci, tandis que la borne d'entrée positive de ce circuit amplificateur (IC1) est reliée au capteur de température (2, R3) lui-meme relié a la masse, le point commun entre cette borne d'entrée négative et le capteur (2) étant relié par l'intermédiaire d'un condensateur (C2) et d'une seconde résistance (R2) a la sortie de l'amplificateur (IC1), un condensateur (C1) étant relié, en parallele, aux bornes du capteur (2) tandis qu'une seconde diode (D2) est reliée en parallele, aux bornes de la premiere diode (D1) 5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 a 4, caracterise en ce que le circuit de puissance (5) comprend un circuit amplificateur non-inverseur (IC2) dont la borne d'entree negative est reliee d'une part a une résistance (R5) elle-même reliée a la masse et d'autre part, par l'intermédiaire d'une résistance (R6), a la sortie de cet amplificateur (IC2), et dont la borne d'entrée positive est reliée au circuit de commande (3) par l'intermédiaire d'un condensateur de découplage (C3), une résistance (R4) étant interconnectée entre ladite borne d'entrée positive et la masse tandis que la sortie de l'amplificateur (IC2) est reliée a la masse par l'intermédiaire d'une résistance (R7) et d'un condensateur (C4) reliés en série. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de puissance (5) comprend en outre un transformateur (TR) dont l'enroulement primaire est relié d'une part, par l'intermédiaire d'un condensateur de découplage (C5) a la sortie de l'amplificateur non-inverseur (IC2), et d'autre part a la masse, et aux bornes de l'enroulement secondaire auquel est connecté le transducteur piézo-électrique (4, PXE).