Brevet FR2670291A1 — publié le 19920612

DISPOSITIF DE CONTROLE DE TEMPERATURE POUR ELEMENT SENSIBLE D'UN DETECTEUR DE GAZ COMBUSTIBLE A FILAMENTS La présente invention a pour objet un dispositif de contrôle de température pour élément sensible d'un détecteur de gaz combustible à filaments. I1 est conçu pour être associé à tous les types de détecteurs de gaz à filaments chauffés, et en particulier aux détecteurs à filaments de platine utilisés pour le contrôle des risques d'explosion, que les filaments soient enrobés ou non de catalyseur. Les détecteurs de gaz explosifs, couramment appelés "explosimètres", utilisent principalement comme principe de fonctionnement l'oxydation catalytique associée à un élément sensible en température. Le détecteur est constitué de deux filaments en principe en platine, dont l'un, l'élément sensible, est enrobé d'un catalyseur et l'autre, l'élément de référence, d'un corps inerte au gaz combustible. Ces filaments sont chauffés par un courant électique, à une température identique lorsque le détecteur est dans une ambiance exempte de gaz combustible. En présence de gaz combustible, le filament enrobé de l'élément catalyseur s'échauffe, sa résistance augmente, engendrant un déséquilibre électrique proportionnel à la concentration de gaz. La durée de vie des explosimètres est très forte ment fonction de la température du filament et du catalyseur. Plus la température est élevée, plus l'ensemble filament-catalyseur vieillit rapidement. Les constructeurs ont cherché jusqu'à présent à développer des catalyseurs fonctionnant à des températures les plus basses possibles, afin de minimiser les dérives dans le temps, grâce à des catalyseurs de plus en plus sensibles. Cependant, lorsque le détecteur est en présence de gaz combustible, le filament s'échauffe d'autant plus que le catalyseur est sensible. Si la concentration est importante, le détecteur vieillit prématurément rendant son utilisation délicate lorsque du gaz combustible est présent en permanence. Au fur et à mesure que la concentration en gaz combustible augmente, la température du catalyseur augmente jusqu'à une limite fonction de la structure physique et chimique du catalyseur. Plus cette limite est éloignée, plus la réponse du détecteur est linéaire. En raison de l'augmentation importante de la température du catalyseur, les détecteurs réalisés à ce jour sont en général peu linéaires. Lorsque le détecteur est en présence de fortes concentrations en gaz combustible, la température du cata- lyseur devient très élevée pouvant entraîner la volatilisation de ce dernier, et la déformation, voire la destruction du filament. Le dispositif suivant la présente invention dimi nue considérablement ces inconvénients. En effet il permet, en diminuant la température de l'élément sensible lorsque celui-ci est en présence de gaz combustible, d'augmenter la durée de vie des détecteurs de gaz combustibles et de supprimer pratiquement tout risque de détérioration aux très fortes concentrations, tout en améliorant la stabilité du zéro, la linéarité et le temps de réponse du détecteur. Il diminue par ailleurs la réponse parasite du filament de référence. Il est constitué par un circuit électronique comportant un générateur de courant alimentant en série l'élément sensible et l'élément de référence d'un détecteur de gaz combustible, et contrôlé par un amplificateur opérationnel de telle manière que les tensions de l'élé- ment sensible et de l'élément de référence soient toutes deux égales à une tension pré-réglée lorsque le détecteur est en ambiance normale, et que la tension de l'6lé- ment sensible soit maintenue constante et égale à ladite tension pré-réglée, quelle que soit la proportion de gaz combustible, en modifiant le courant d'alimentation. La description détaillée ci-après se rapporte à un exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention, en se référant au dessin annexé. Le dispositif permettant le contrôle de l'élément sensible 3 du détecteur 2 est constitué d'un circuit électronique 1 placé de préférence à proximité du détecteur 2; L'élément sensible 3 ainsi que l'élément de référence 4 sont traversés par le même courant I fourni par le générateur 5. Ce générateur est contrôlé par l'amplificateur opérationnel 6 de manière à ce que la tension sur l'élément sensible 3 soit égale à une tension préréglée Vo lorsque le détecteur 2 est en ambiance normale. La résistance de l'élément de référence 4 étant identique à celle de l'élément sensible 3, la même tension Vo apparaît à l'équilibre sur l'élément de référence et la tension aux bornes du détecteur en ambiance normale est égale au double de la tension pré-réglée Vo. Deux résistances 7, 8 de valeurs égales constituent avec les éléments sensible 3 et de référence 4 un pont de Wheatstone en équilibre. Les tensions apparaissant en A (point commun des éléments sensible et de référence) et B (point commun des résistances 7 et 8) sont donc égales et le signal issu de l'amplificateur de sortie 9 est nul. En présence de gaz combustible, l'élément sensible 3, s'échauffe, engendrant une augmentation de la résistance du filament. L'ensemble générateur 5 et amplificateur opérationnel 6 réagit alors en diminuant le courant d'alimentation I, pour que la tension de l'élément sensible reste égale à la tension pré-réglée Vo. La diminution de courant I entraîne dans le filament de l'élément de référence 4 une diminution de sa résistance compensant la diminution de la résistance du filament de l'élément sensible 3 due à la seule diminu tion du courant, si bien que la différence de tension apparaissant entre les points A et B est proportionnelle à l'augmentation de résistance du filament de l'élément sensible du à la combustion catalytique, et donc proportionnelle à la concentration de gaz combustible. Le signal utile obtenu est par conséquent identique au signal d'un montage conventionnel, la plus faible augmentation de température du filament sensible étant compensée par la diminution de résistance du filament de référence. Au fur et- à mesure que de l'énergie chimique est disponible pour le réchauffage de l'élément sensible, celle-ci se substitue à l'énergie électrique. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un mximum d'effets utiles qui n'aveient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 10 Dispositif de contrôle de température pour élément sensible d'un détecteur (2) de gaz combustible à filaments, conçu pour être associé à tous les types de détecteurs de gaz à filaments chauffés, et en particulier aux détecteurs à filaments de platine utilisés pour le contrôle des risques d'explosion, caractérisé par un circuit électronique (1) comportant un générateur (5) fournissant un courant d'alimentation (I) traversant en série les filaments des éléments sensible (3) et de référence (4), de résistances identiques, du détecteur (2) de gaz combustible, ledit générateur étant contrôlé par un amplificateur opérationnel (6) de telle manière que les tensions de l'élément sensible (3) et de l'élément de référence (4) soient toutes deux égales à une tension préréglée (Vo) lorsque le détecteur est en ambiance normale, et que la tension de l'élément sensible (3) soit maintenue constante et égale à ladite tension pré-réglée, quelle que soit, la proportion de gaz combustible, en modifiant le courant d'alimentation (I). 20 Dispositif suivant la revendication 1, se caractérisant par le fait que le circuit électronique (1) est placé à proximité du détecteur (2). 30 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que deux résistances (7, 8) de valeurs égales sont montées sur le circuit éléctronique (1) de manière à constituer avec les éléments sensible (3) et de référence (4) du détecteur (2) un pont de Wheatstone permettant la mesure de la différence de tension apparaissant entre le point commun (B) desdites résistances et le point commun (A) desdits éléments sensible et de référence, cette différence de tension, proportionnelle à la concentration de gaz combustible, étant appliquée à un amplificateur de sortie (9).