Brevet FR2662247A1 — publié le 19911122

La présente invention concerne un capteur de rota- tion pour totalisateur de compteur d'eau, du genre compre- nant, d'une part, dans la partie hydraulique du compteur, un arbre qui porte une roue volumétrique entraînée par l'eau traversant le compteur et dont il s'agit de compter les révolutions, et au moins un aimant entraîné en rotation par cet arbre, et, d'autre part, à l'extérieur de la partie hydraulique du compteur, deux interrupteurs à lames souples montés en regard du trajet de l'aimant de la partie hydrau- lique et reliés à un circuit électrique qui décompte leurs changements d'état pour fournir au totalisateur des impul- sions de comptage, ce dernier indiquant le nombre de révolu- tions de la roue volumétrique ou, plus exactement, le volume d'eau qui a traversé le compteur et qui est directement proportionnel à ce nombre de révolutions. On sait qu'un interrupteur à lames souples comprend deux lames métalliques dont les extrémités viennent en contact entre elles lorsqu'elles sont soumises à un champ magnétique approprié, ce qui ferme le circuit dans lequel l'interruptur est monté Du fait de l'élasticité des lames, cet interrupteur s'ouvre à nouveau lorsque le champ magnéti- que disparaît. On comprend dès lors que si un tel interrupteur est monté dans la partie "sèche" d'un compteur d'eau, clest-à- dire dans sa partie située à l'extérieur de ea partie hydraulique, et s'il est disposé en face de la trajectoire d'un aimant solidaire de l'arbre du compteur, mais excentré par rapport à celui-ci, l'aimgnt passe en regard de l'interrupteur une fois par révolution de -l'arbre et le ferme pendant un court instant. Il suffit alors de décompter le nombre de fermetures de l'interrupteur pour en déduire le nombre de révolutions de l'arbre, et donc le volume d'eau qui a traversé le compteur Bien entendu, c'est généralement ce volume qui est directement affiché Des totalisateurs électroniques bien connus des spécialistes sont aptes à réaliser de telles opérations, et ils ne seront pas décrits ici. On a ensuite perfectionné les capteurs décrits plus haut en leur adjoignant un second interrupteur à lames souples également situé sur le trajet circulaire du champ magnétique, mais décalé angulairement de 90 par rapport au premier, ce qui permet de préciser en outre le sens db rotation de l'arbre Il est clair en effet que, selon le sens de rotation, la fermeture du second interrupteur suivra celle du premier d'un intervalle angulaire de Go O au de 270 Il en résulte, entre ces deux instants de fermeture, un intervalle dans le temps supérieur ou inférieur au suivant, et il est facile pour un spécialiste en la matière de concevoir un circuit logique permettant de comparer ces intervalles de temps, et d'en déduire le sens de rotation. Ces capteurs connus présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients, dont le plus important est lié à la technologie des interrupteurs à lames souples, les lames de ceux-ci subissant en effet des rebonds dûs à leur élasticité qui peuvent perturber les mesures, en particulier lorsque la vitesse de rotation de l'arbre du compteur est élevée. D'autres perturbations peuvent résulter de l'imprécision dimensionnelle et de la dérive dans le temps des interrup- teurs à lames souples. Le but de la présente invention est de pallier les difficultés exposées ci-avant et de proposer un capteur de rotation qui fournisse à moindres frais des mesures précises, exemptes de perturbations et parfaitement stables dans le temps. Selon l'invention, ces buts, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, comme celui de fournir un capteur dont le coût soit suffisamment faible pour rester compatible avec le prix de vente d'un compteur d'eau à usage domesti- que, sont atteints grâce à un capteur de rotation à deux interrupteurs à lames souples du genre spécifié plus haut qui est caractérisé par le fait que chacune de ses impulsions de comptage est déclenchée par la fermeture du premier des deux interrupteurs à lames souples spécifiés ci- avant et arrêtée par la fermeture du second, et au fait que la fermeture du second interrupteur se produit sensiblement au milieu de la durée de fermeture du premier. On comprend que la première de ces dispositions élimine l'effet perturbateur des rebonds des interrupteurs à lames souples sur le comptage, puisque les fronts montant et descendant de chaque impulsion de comptage sont engendrés tous deux par la fermeture de l'interrupteur correspondant, et donc avant l'apparition de ses rebonds qui ne sauraient ainsi exercer une influence quelconque sur l'impulsion. D'autre part, le fait que la fermeture du second interrupteur à lames souples ait lieu sensiblement au milieu de l'intervalle de temps pendant lequel le premier reste fermé évite que les écarts et les déviations dûs à à l'imprécision dimensionnelle ou à la dérive des interrup- teurs à lames souples ne puisse décaler les signaux produits par ces derniers au point de perturber les impulsions de comptage. Dans une forme de réalisation particulièrement avan- tageuse du capteur selon l'invention, la seconde condition spécifiée plus haut pour les interrupteurs à lames souples, à savoir le fait que le second doit se fermer au milieu du temps de fermeture du premier, est satisfaite de manière très simple si le second interrupteur à lames souples est distant angulairement du premier, autour de l' axe de l'aimant qui est solidaire de l'arbre tournant noyé dans la partie hydraulique du compteur, et dans le sens de rotation de cet arbre, d'un angle qui est compris entre 185 et 210, et de préférence entre 190 et 195 *. Il s'est en effet avéré, de manière surprenante, que cette disposition permettait de produire automatiquement la fermeture du second interrupteur à lames souples au moment voulu par rapport à la durée de la fermeture du premier La valeur optimale de l'angle entre ces deux interrupteurs à l'intérieur des gammes spécifiées ci-avant dépend notamment de la puissance de l'aimant utilisé, lequel est de préféren- ce torique pour des raisons de symétrie évidentes, de son éloignement des interrupteurs, de la concentration de ses pôles et du nombre de ceux-ci De toute façon, elle peut être facilement déterminée par un spécialiste moyennant quelques essais simples. Cette disposition respective des deux interrupteurs à lames souples est très facile à obtenir dans la pratique si, selon une forme de réalisation avantageuse de l'inven- tion, l'aimant solidaire de l'arbre dont il s'agit de compter les révolutions est porté par celui-ci à son extré- mité et si les interrupteurs à lames souples sont disposés en face de lui, au-delà de l'extrémité de l'arbre, une plaque étanche étant interposée entre celle-ci et les inter- rupteurs Cette disposition présente l'avantage supplémen- taire que l'on obtient un gain de place appréciable par rapport à la solution classique o les interrupteurs à lames souples sont répartis sur la périphérie de l'extrémité de l'arbre qui porte le ou les aimants En outre, la plaque disposée entre ces derniers et les interrupteurs à lames souples permet d'assurer parfaitement l'étanchéité entre la partie hydraulique et la partie "sèche" du compteur. Les conditions qui sont imposées par l'invention aux interrupteurs à lames souples du capteur ne font nullement obstacle à ce que l'on puisse détecter celui de ces interrupteurs qui se ferme le premier et en déduire le sens de rotation de l'arbre qui porte la roue volumétrique et l'aimant ou les aimants du compteur. En outre, le circuit électronique qui produit les impulsions de comptage du capteur selon l'invention peut alors être muni avantageusement de moyens pour changer le signe de celles-ci en fonction du sens de rotation de l'arbre en question Si le totalisateur du dispositif est susceptible de fonctionner en comptage et en décomptage, c'est-à-dire d'additionner ou, respectivement, de retrancher le nombre des impulsions selon leur signe, il devient possible de compter les volumes d'eau en plus ou en moins selon leur sens de traversée du compteur. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre com- ment la présente invention peut être mise en pratique Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels: La figure 1 représente une vue de dessus schémati- que du capteur de rotation selon l'invention; La figure 2 montre une vue en coupe prise selon la ligne Il-Il de la figure 1; et La figure 3 est un diagramme indiquant, en fonction du temps, les divers signaux émis par le dispositif des figures 1 et 2. La partie hydraulique d'un compteur d'eau non repré- senté se trouve à gauche de la vue en coupe de la figure 2, et elle est délimitée à droite par une cloison étancha 1. Elle comporte un arbre 2 dont l'axe X-X' est perpendiculaire à la paroi 1 et dont la vitesse de rotation est proportion- nelle au débit de l'eau traversant le compteur Il suffit donc de totaliser le nombre de ses rotations pour en déduire simplement le volume total d'eau ayant traversé le compteur. A cette f in, le bout de l'arbre 2 tourne dans un palier 3 solidaire de la paroi 1, et il porte une couronne d'extrémité 4 à l'intérieur de laquelle est monté un aimant permanent torique présentant deux pôles diamétralement oppo- sés 5 et 5 ' Le bord libre de la couronne 4 et son aimant sont séparés de la paroi 1 par un entrefer de très faible épaisseur. Sur la face extérieure la de la paroi 1, donc du côté "sec" de l'installation, sont montés deux interrupteurs à lames souples 6 et 6 ' dont la partie active est située au droit du trajet des pôles d'aimant 5 et 5 ', et donc sur la projection de ce trajet sur le plan de la face extérieure la de la cloison étanche Cette projection est indiquée par une couronne en traits interrompus 7 sur la figure 1. En outre, ces interrupteurs à lames souples 6 et 6 ' sont placés sur la couronne 7 de façon à être actionnés par l'aimant 5, 5 ' avec un léger déphasage, ce dernier étant tel que le second interrupteur 6 ' soit activé, donc fermé, lorsque le premier, 6, est dans la zone de champ maximal. Comme on le voit sur la figure 1, cette condition est réalisée grâce au fait que la partie active du second interrupteur 61 est décalée par rapport à celle du premier, 6, dans le sens de rotation de l'arbre 2 indiqué par la flèche F, d'un angle a qui est égal à 168 ' dans l'exemple de réalisation décrit. En d'autres termes, si l'on appelle R et R' les rayons menés de l'axe XX" de l'arbre 2 aux interrupteurs 6 et 6 ', l'angle (R, R') orienté dans le sens de la flèche F est égal à 168 ' dans le cas du présent exemple Il en résulte, bien entendu, que l'angle a' formé par les axes longitudinaux des deux interrupteurs 6 et 6 ' est, pour sa part, égal à 180 ' 168 ' = 12 '. Les signaux qui proviennent des interrupteurs 6 et 6 ', et qui sont donc des signaux binaires correspondant à l'ouverture ou à la fermeture de ces derniers, sont envoyés par des conducteurs respectifs 8 et 8 ' à un circuit électro- nique 9 Ils sont représentés sur la figure 3 en SI et en 52, respectivement, et on constate que la fermeture de l'interrupteur 6 ' se produit bien à un instant Im qui est situé au milieu de la phase de fermeture I I'i de l'inter- rupteur 6, comme on le souhaitait. En fait, la valeur qu'il convient de donner à l'angle a pour atteindre ce but dépend notamment des caractéristiques de l'aimant 5, 5 ', et elle peut être déter- minée dans chaque cas au moyen de quelques essais simples, la valeur de 168 ' fournie plus haut correspondant simplement à une forme de réalisation particulière donnée à titre d'exemple. Comme on l'a déjà indiqué, le but visé par cette %_, disposition est de rendre optimal l'instant In de fermeture de l'interrupteur 6 ', de telle sorte que les écarts et les déviations dûs à l'imprécision des dimensions ou à la dérive des interrupteurs à lames souples 6 et 6 ' et de l'aimant 5, ' ne puissent pas décaler le signal 52 par rapport au signal 51 au point que l'instant 1 intervienne en dehors de l'intervalle Ii-I'. Cela étant, le circuit électronique 9 fournit ensuite, à partir des signaux 51 et 52 ainsi engendrés par les interrupteurs à lames souples 6 et 6 ', des impulsions de comptage qui sont représentées en 53 sur la figure 3 et qui débutent à chaque activation de l'interrupteur 6 pour finir à l'activation immédiatement consécutive de l'interrupteur 6 ' Des circuits logiques permettant d'arriver à ce résultat sont bien connus des spécialistes en la matière, et ils ne seront donc pas décrits ici de manière détaillée. Quoiqu'il en soit, il résulte du mode de génération des impulsions de comptage que les rebonds parasites qui sont figurés en R sur la figure 3, et qui sont inévitables, car liés à la technologie des interrupteurs à lames souples, n'agissent pas sur le comptage, parce que les impulsions de comptage sont déclenchées par des fronts de signaux montants qui interviennent nécessairement avant les rebonds de ferme- ture des interrupteurs, et qu'elles sont arrêtées avant les rebonds d'ouverture, comme on le voit sur la figure. Les impulsions de comptage fournies par le circuit électronique 9 sont envoyées par un conducteur 10 à un tota- lisateur d'impulsions non représenté o elles sont exploi- tées de manière connue On obtient ainsi le nombre total de révolutions de l'arbre 1 depuis le début des mesures ou depuis une remise au zéro, et on a déjà indiqué que ce nombre de révolutions est directement lié au volume d'eau ayant traversé le compteur qui est la valeur cherchée. Lorsque l'arbre 1 tourne dans le sens inverse de la flèche F, on obtient des impulsions de décomptage qui débutent lors de la fermeture du second interrupteur 6 ' et qui s'achèvent lors de la fermeture du premier interrupteur 6 Là aussi, les rebonds parasites n' agissent pas sur ces impulsions. C'est le circuit électronique 9 qui permet de déter- miner le sens de rotation de l'arbre 1 en détectant si ce sont les signaux du premier interrupteur 6 qui arrivent en premier, ou ceux du second, 6 ' Cette détection est possible grâce au fait que le décalage angulaire entre l'interrupteur 6 et l'interrupteur 6 ' est de 168 pour 'le sens de rotation indiqué par la flèche F de la figure 1 et de 192 pour le sens inverse, et que ceci correspond à un décalage dans le temps qu'il est facile de déterminer Là aussi, les spécia- listes en la matière savent comment réaliser un circit logique qui permette de réaliser cette détection, de sorte que cela ne sera pas décrit ici de manière détaillée. L'inversion du sens de rotation de l'arbre 1 se traduit par un changement de signe des impulsions fournies par le circuit électronique 9 Le totalisateur additionne les impulsions positives et retranche les impulsions négati- ves, de sorte que l'on peut décompter les volumes d'eau un plus ou en moins, selon qu'ils traversent le compteur dans un sens ou dans l'autre Bien entendu, il est possible d'afficher séparément les quantités d'eau qui traversent le compteur dans un sens donné et celles qui le traversent dans l'autre sens. On notera encore que le fait de disposer l'aimant 5, ' en bout d'arbre et de disposer les interrupteurs à lames souples 6 et 6 ' dans son prolongement constitue un gain de place appréciable par rapport à une disposition périphéri- que, et que la plaque 1 assure parfaitement l'étanchéité entre l'aimant placé sur une turbine immergée de compteur à eau et les interrupteurs à lames souples 6 et 6 ' placés dans une zone sèche. REVENDICATIONS - 1 Capteur de rotation pour totalisateur de compteur d'eau, du genre comprenant, d'une part, dans la partie hydraulique du compteur, un arbre qui porte une roue volumétrique entraînée par l'eau traversant le compteur et dont il s'agit de compter les révolutions, et au moins un aimant entraîné en rotation par ledit 'arbre, et, d'autre part, à l'extérieur de cette partie hydraulique, deux inter- rupteurs à lames souples montés en regard du tra Jet dudit aimant et reliés à un circuit électronique qui décompte leurs changements d'état pour fournir au totalisateur des impulsions de comptage, caractérisé par le fait que chacune desdites impulsions de comptage est déclenchée par la ferme- ture du premier ( 6) desdits interrupteurs à lames souples et arrêtée par la fermeture du second ( 6 '), et par le fait que la fermeture du second interrupteur ( 6 ') se produit sensi- blement au milieu de la durée de fermeture du premier ( 6). 2 Capteur de rotation selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que ledit second interrupteur à lames souples ( 6 ') est distant angulairement dudit premier inter- rupteur à lames souples ( 6), autour de l'axe dudit aimant ( 5, 5 ') et dans le sens de rotation de celui-ci, d'un angle (a) qui est compris entre 185 et 210 '. 3 Capteur de rotation melon la revendication 2, carac- térisé par le fait que ledit angle (a) est compris entre 190 ' et 195 '. 4 Capteur de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit aimant ( 5, 5 ') est un aimant torique. Capteuf de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit aimant ( 5, 5 ') est porté par l'extrémité dudit arbre ( 2), et que lesdits interrupteurs à lames souples ( 6, 6 ') sont disposés en face de lui, au-delà de l'extrémité dudit arbre ( 2), une plaque étanche ( 1) étant interposée entre celle-ci et lesdits interrupteurs ( 6, 6 '). 6 Capteur de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ledit circuit électronique ( 9) comprend des moyens pour détecter celui desdits interrupteurs ( 6, 6 ') qui se ferme le premier, pour en déduire le sens de rotation dudit arbre ( 1), et pour fournir des impulsions de comptage dont le signe dépend de ce sens de rotation. 7 Capteur de rotation selon la revendication 6, carac- térisé par le fait que ledit totalisateur décompte en plus ou en moins, selon leur signe, les impulsions de comptage fournies par ledit circuit électronique ( 9).