Brevet FR2683038A1 — publié le 19930430

CAPTEUR DE DEBIT GAZEUX La présente invention concerne un capteur de débit gazeux d'un type industriel fournissant un signal analogique fonction du débit gazeux dans une canalisation, et, le cas échéant, un signal de déclenchement lors du dépassement d'un seuil déterminé. Les capteurs usuels de débit gazeux sont principalement des dispositifs à flotteur, qui comportent donc un élément mécanique en mouvement, tel qu'une bille ou un cylindre se déplaçant dans un tube vertical, et ils sont généralement associés à un relais REED. Du point de vue fonctionnel, de tels capteurs présentent notamment le risque d'un coincement du flotteur dans le cas de variations importantes, fréquentes et rapides du débit, leur dynamique de mesure est relativement faible et la précision du réglage du seuil de déclenchement est très limitée. D'une façon générale, ces dispositifs connus sont, en outre, peu flexibles dans leurs possibilités d'adaptation à différents cas d'application. L'invention vise à rémédier aux inconvénients susmentionnés, et notamment à fournir un capteur économique, compact et très fiable, qui soit adaptable à de nombreuses plages de débit, en ayant, dans chaque cas, une large dynamique de mesure, qui ait, en outre, un seuil de déclenchement facilement réglable avec une grande précision, et qui soit insensible à de faibles variations de débit dues à des instabilités du circuit gazeux. Ces buts et avantages sont réalisés selon l'invention par le fait que le capteur comporte un dispositif pour engendrer une perte de charge dans une canalisation du circuit de gaz dans laquelle on veut mesurer le débit, et des moyens pour mesurer la différence entre les pressions en amont et en aval de ce dispositif Le dispositif créant une perte de charge peut notamment être un étranglement de la canalisation et être constitué par un diaphragme. Les moyens pour mesurer la différence entre les pressions en amont et en aval du dispositif engendrant la perte de charge, comportent, de préférence, un capteur piézorésistif de pression différentielle connecté par des canalisations de mesure, respectivement à des endroits situés en amont et en aval du dispositif, et relié électriquement à un circuit électronique de traitement du signal fourni par ce capteur piézorésistif. Selon une forme d'exécution, le circuit électronique comporte un amplificateur et un circuit de filtrage, de manière à fournir un signal analogique exempt de composants traduisant de faibles variations de débit dues à des instabilités du circuit gazeux.Ce circuit électronique peut être ajustable de manière à fournir un signal d'amplitude voisine de zéro pour un débit nominal. II comprend, de préférence, en outre, un étage comparateur fournissant un signal de déclenchement lors du dépassement d'un seuil déterminé par rapport à une valeur de référence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante d'une forme de réalisation de capteur, indiquée à titre d'exemple et illustrée par le dessin annexé, dans lequel La Fig. I est un schéma d'un capteur de débit selon l'invention. Selon la Fig. 1, une canalisation 1 d'un circuit de gaz dans laquelle il s'agit de mesurer le débit d'un flux gazeux F, présente un étranglement 2, en l'occurrence un diaphragme, qui engendre une perte de charge AP. En amont et en aval de l'étranglement 2 se situent des connexion-s de canalisations de mesure respectives 3, 4, ces canalisations étant connectées à un capteur piézorésistif de pression différentielle 5, de sorte qu'aucun flux ne circule dans ces canalisations de mesure. La perte de charge AP du flux de gaz est assez faible pour ne pas perturber le circuit de gaz, mais est assez grande pour permettre la mesure de la pression différentielle par le capteur piézorésistif. Aux bornes de sortie 6, 7 du capteur 5 apparaît une tension fonction du débit de gaz, qui est appliquée via des résistances 8, 9 aux entrées d'un amplificateur 10 à gain élevé. Ces entrées 11, 12 sont polarisées par l'intermédiaire de résistances 13, 14 afin d'éviter que l'amplificateur ne parte en butée lors des mises sous tension. D'autre part, dans l'exemple représenté, un condensateur de filtrage 15 est branché entre la sortie 16 de l'amplificateur 10 et l'entrée 11 de celui-ci, ce qui permet d'éliminer l'influence de faibles variations de débit dues à des instabilités du circuit gazeux, sur le signal de mesure analogique SA apparaissant à la sortie 16. Comme le montre la Fig. 1, la sortie 16 est reliée à une entrée d'un étage comparateur 17, à l'autre entrée 18 duquel est appliqué un potentiel de référence. On obtient ainsi, simultanément, à la sortie 19 de l'étage comparateur, un signal de déclenchement STTR, lorsque la tension à la sortie 16 dépasse le seuil de comparaison représenté par le potentiel de référence. Un ajustement de la polarisation de l'entrée 11 de l'amplificateur 10 au moyen d'un potentiomètre 20 permet d'ajuster le niveau de la tension de mesure apparaissant à la sortie 16, par exemple de façon à rendre celle-ci égale à zéro pour un débit nominal. De cette manière, le potentiel de référence au point 18 peut être égal à zéro, ce qui simplifie le circuit et permet d'obtenir un signal de déclenchement, tel qu'un signal d'alarme, par rapport à une grande dynamique de débits gazeux, par exemple de l'ordre de 15. Le niveau de déclenchement est facilement réglable avec une grande précision, par exemple à 1% de la dynamique en dessous du débit nominal. Par ailleurs, le présent capteur peut être adapté à de nombreuses plages de débit par le choix du dispositif créant la perte de charge. Quant au circuit électronique associé au capteur piézorésistif de pression différentielle, il peut utiliser des composants électroniques usuels. Le présent capteur permet ainsi non seulement d'obtenir les avantages fonctionnels susmentionnés, mais il peut également être réalisé sous forme d'un ensemble compact et de faible coût. REVENDICATIONS 1. Capteur de débit gazeux, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (2) pour engendrer une perte de charge dans une canalisation (1) d'un circuit de gaz dans laquelle on veut mesurer le débit, et des moyens (3, 4, 5, 10) pour mesurer la différence entre les pressions en amont et en aval de ce dispositif. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif (2) est un étranglement de la canalisation. 3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étranglement de la canalisation est constitué par un diaphragme. 4. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens pour mesurer ladite différence de pression comportent un capteur piézorésistif de pression différentielle (5), connecté par des canalisations de mesure (3, 4), respectivement à des endroits situés en amont et en aval du dispositif (2) engendrant la perte de charge, et relié électriquement à un circuit électronique (10) de traitement du signal fourni par ledit capteur piézorésistif. 5. Capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte un amplificateur (10) et un circuit de filtrage (15) agencé de façon que le circuit électronique fournit un signal analogique (SA) exempt de composants traduisant de faibles variations de débit dues à des instabilités du circuit gazeux. 6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit amplificateur (10) est un amplificateur à gain élevé et qu'un condensateur de filtrage (15) est connecté entre la borne de sortie (16) et une borne d'entrée (11) de cet amplificateur connectée au capteur piézorésistif (5). 7. Capteur selon l'une des revendications 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que le circuit électronique (10) est ajustable, de manière à fournir un signal d'amplitude voisine de zéro pour un débit nominal. 8. Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit amplificateur (10) est relié par une borne d'entrée (11) connectée au capteur piézorésistif, à une source de tension de référence ajustable (20). 9. Capteur selon l'une des revendications 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que le circuit électronique comprend un étage comparateur (17), agencé pour fournir un signal de déclenchement (STTR) lors du dépassement d'un seuil déterminé par rapport à une valeur de référence.