Brevet FR2685957A1 — publié le 19930709

L'invention est relative à un détecteur de position par rapport à l'horizontale, elle peut être utilisée en système autonome comme par exemple un niveau ou être intégrée dans un autre système Elle peut être mise en application dans des systèmes réclamant une détection de position avec trois sortes de renseignements:- position correcte - penche à gauche - penche à droite La multiplication du système élémentaire peut etre envisagée pour en faire un appareil détectant de nombreuses positions. Habituellement, pour détecter l'horizontalité on utilise des appareils tels que le niveau à bulle, il s'agit généralement d'observer la position d'une bulle par rapport à des repères: cela nécessite donc un soin tout particulier de l'observateur quant à la lecture. Il existe d'autres appareils utilisant l'électricité ou l'électronique, mais ceux-ci ont l'inconvénient d'être peu précis ou alors très sophistiqués et onéreux. L'invention a donc pour but , notamment > de fournir des détecteurs d'un nouveau type qui permettent, après traitement des informations électriques, d'avoir un ( ou des ) résultat ( s ) sans équivoque puisque non interprété ( s ) par l'utilisateur ( résultats en tout ou rien ). L'invention a également pour but la réalisation de détecteurs présentant une bonne précision, le système étant compact, léger et d'un cout modique. Selon l'invention le capteur est caractérisé par une "bille" de mercure se déplaçant dans une chambre, de préférence concave, la "bille" de mercure se trouvant au point le plus bas de la chambre quelle que soit la position du capteur, le mercure étant en permanence en contact avec une électrode qui le relie à un potentiel de référence électrique et, selon la position de ce capteur le mercure connectera ou ne connectera pas les autres électrodes à ce potentiel de manière telle que les signaux émis par ces électrodes soient traités électroniquement pour indiquer la position grâce à des organes de sortie, par exemple affichage lumineux. Dans un mode préféré de l'invention, le mercure baigne dans un liquide "nettoyant-lubrifiant électrique", ceci évite l'oxydation du mercure, améliore le contact électrique et lubrifie les surfaces de glissement ce qui augmente considérablement la mobilité et la sensibilité du dispositif Le capteur possède deux "électrodes d'information" et deux chambres concaves, (40) ceci permet d'augmenter sensiblement la précision ( la bille étant libre du côté opposé à l'électrode ), et de pouvoir régler le seuil de déclenchement pour la constatation du défaut en inclinant plus ou moins les deux chambres concaves. Grâce à ces dispositions on obtient un détecteur permettant d'ajuster la précision au type de travail à réaliser. Le traitement est effectué grâce à un circuit intégré et L'affichage grâce à trois diodes électroluminescentes. Le détecteur permet donc d'obtenir une information précise et fiable ne nécessitant pas d'être un utilisateur minutieux et expérimenté. Il peut etre utilisé dans des conditions difficiles pour un appareil traditionnel ( obscurité, éloignement, utilisateur ayant une mauvaise vue ). Le dispositif du détecteur peut être très compact et intégré sur un autre appareil, les sorties par affichage lumineux pouvant être remplacées par des signaux sonores ou bien être utilisées par un autre système indicateur de l'un des états ou de traitement de l'information captée. Le capteur peut être éloigné du dispositif d'affichage afin de permettre une lecture à distance. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront encore de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation donné ici à titre d'exemple et représenté sur les dessins joints dans lesquels La FIGURE 1 est une vue en perspective montrant l'allure générale de l'appareil et ses différentes parties. La FIGURE 2 est une vue montrant l'appareil de face avec un éclaté permettant de situer l'emplacement du capteur et un éclaté permettant de visualiser le dispositif de mise en place de la pile La FIGURE 3 est une vue en coupe transversale selon BB de la figure 2. La FIGURE 4 est une vue en coupe longitudinale selon À de la figure 2. La FIGURE 5 représente un agrandissement du capteur vu en coupe selon C de la figure 2. La FIGURE 6 est une vue en coupe longitudinale d'un capteur perfectionné comportant deux réservoirs, le corps de ce capteur est décrit grâce à une vue de dessus ( figure 6 ) et une coupe transversale ( figure 7 ). La FIGURE 7 est une vue montrant ce capteur vu de dessus par rapport à la figure 6. La FIGURE 8 est une vue montrant ce capteur vu de gauche par rapport à la figure 6. La FIGURE 9 représente le schéma de principe du circuit électronique. La FIGURE 10 représente le circuit électronique vu côté connexion La FIGURE il représente le circuit électronique vu côté composants La FIGURE 12 représente la circulation des signaux en fonction de la position du capteur. La FIGURE 13 explique le traitement de ces signaux. Se proposant par exemple de réaliser un appareil à détecter l'horizontale, conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention, permettant ainsi d'avoir un appareil compact et autonome donnant la position par rapport à l'horizontale de trois façons possibles: - l'appareil est horizontal - l'appareil penche à gauche - l'appareil penche à droite on utilise un tube de section rectangulaire en aluminium anodisé pour réaliser le corps cul), ce corps est usiné pour permettre le passage de la pile (8), un autre usinage permet de disposer le bloc de visualisation composé de la plaque support (4) et du circuit électronique (3), les deux cales entretoises (9) servent à maintenir l'écartement entre ce circuit (3) et cette plaque support (4) > cet écartement est calculé de telle façon que le sommet des trois diodes électroluminescentes (19-20-21) soit en retrait par rapport à la surface extérieure du corps cul). Ces pièces sont assemblées par collage-et un bloc (16) de polystyrène ou de mousse facilite la mise en place et la solidité de cet assemblage. Le circuit électronique est réalisé à partir d'un circuit imprimé en époxy, la fig. 10 montre le circuit (3) vu côté connexion et la fig. 11 montre le circuit (3) vu côté composants, notamment le circuit intégré CD4011 (22) traitant les signaux de la façon décrite à l'aide de la fig. 13, les deux diodes électroluminescentes (19)-(21) X 5 rouges signalant un défaut de position par rapport à l'horizontale et la diode électroluminescente (20) verte signalant la position correcte. Les deux résistances (23) sont des résistances de 12 kohms utilisées pour le forçage des entrées au 0 volt. La diode (24) est une diode lN4148 qui protège le circuit contre une inversion accidentelle du sens d'alimentation ( pile à l'envers) La résistance (25) de 100ohms limite le courant passant par les diodes électroluminescentes (19)-(20)-(21). Le fil (28) envoie le + vers le capteur (2). Le fil 26 est connecté à une électrode (10). Le fil 27 est connecté à l'autre électrode (10). Les strapps sont repérés (29) et (30).Le fil (31) doit être relié au + de la pile 9 volts (8), le fil (32) doit être relié au - de la pile 9 volts (8). Le capteur simple (2) est réalisé de préférence en polychlorure de vinyle offrant l'avantage d'être isolant facile à usiner et à coller. Il se présente sous la forme d'un parallélépipède dans lequel a été usiné une chambre concave qui reçoit la masse de mercure (13).De chaque côté de cet évidement on installe une électrode (10), une troisième électrode amène par dessous le plus à cette masse de mercure (13). Pour éviter les problèmes d'oxydation ces électrodes (10) sont en acier inoxydable. Les emplacements de ces électrodes (10) dans le capteur sont seulement percés et non taraudés afin d'obtenir une meilleure étanchéité. Une plaque (7) est collée par dessus, et enfin un liquide nettoyant-lubrifiant tel que les produits en bombe utilisé par les électroniciens ( genre Electronet NL20 ) est injecté après le mercure et juste avant le montage de la dernière électrode (10). Un perçage (18) à la base du capteur (2) sert au passage des fils (26)-(27)-(28) allant vers le circuit imprimé (3). Ce capteur (2) repose sur une bande de mousse adhésive (15), ce qui permet un montage aisé dans le corps (I) et une bonne stabilité du capteur par rapport à ce corps(1). Le corps (1) est obturé d'un côté grâce à un embout (6) et de l'autre grâce à une pièce (5) qui permet aussi d'assurer la connexion de la pile (8) afin de pouvoir l'enlever aisément après chaque utilisation. Il est proposé une version améliorée de ce capteur ( FIG. 67-8) qui présente l'avantage d'offrir une possibilité de réglage de la sensibilité et aussi de laisser plus libre la bille de mercure (13) du côté opposé à l'électrode (10), ce qui améliore sa sensibilité. Cette version comporte un capteur à double réservoir (33), chaque réservoir contint, comme pour le capteur simple (2) une chambre concave qui reçoit la masse de mercure (34), d'un côté de cet évidement on installe une première électrode (35), une seconde électrode amène par dessous le plus à cette masse de mercure (34). Une vis à tête conique (17) permet d'ajuster la sensibilité de l'appareil en inclinant plus ou moins les deux réservoirs, ceci par déformation élastique du capteur (33).Cette déformation est possible grâce à une fente faite à partir du haut de la pièce et ne laissant qu'une faible épaisseur ( vue en coupe À FIG.8). La tête de vis écarte plus ou moins la partie haute du capteur (33) et l'articulation se fait grâce à la déformabilité de la partie basse, cette déformation a pour effet d'incliner plus ou moins les deux réservoirs, plus les réservoirs sont inclinés, moins la sensibilité est importante. La vis (17) est accessible grâce a l'orifice (18). Comme pour le capteur simple une plaque en polychlorure de vinyle (38) ferme le tout. Une mousse adhésive (37) facilite la mise en place de cet ensemble, assure sa stabilité à l'intérieur du corps (1) et permet la déformation élastique. Le fonctionnement de ce niveau est représenté FIG.12, trois situations peuvent se présenter: FIG.12a : - le capteur est horizonta2 donc V1 et V2 sont reliés au + par l'intermédiaire du mercure, la diode électroluminescente verte (20) s'allume. FIG.12b : - le côté gauche est plus haut, seule V2 est reliée au + par l'intermédiaire du mercure, la diode électroluminescente rouge (19) s'allume. FIG.12c : - le côté droit est plus haut, seule V1 est reliée au + par l'intermédiaire du mercure, la diode électroluminescente rouge (21) s'allume. Ce système peut être utilisé: - de manière autonome: - niveau pour travaux de plomberie, etc... - niveau pour mal-voyants - niveau pour non-voyants ( signaux sonores ) - intégré dans un système: - sur une machine-outil, etc... - sur une balance, réfrigérateurs, etc. - sur des appareils de relevés pour géomètres,. - sur une caravane,... - d'une manière générale, partout où il est nécessaire de détecter l'horizontale où une position par rapport à l'horizontale. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes sans pour cela sortir du cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1 Appareil notamment pour la détection de position notamment l'horizontalité, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur (2) contenant du mercure se présentant sous forme d'une masse mobile (13) pouvant se déplater dans un réceptacle de préférence de forme concave lorsque ce réceptacle est soumis à des changements de position de manière telle que la dite masse de mercure (13) établisse ou non un contact électrique avec au moins une électrode (10) qui sera mise au référentiel électrique amené sur le mercure, le traitement de ces signaux électriques étant réalisé de préférence grâce à un circuit intégré logique (22) appliqué à des moyens de signalisation optique (19) (20)-(21) ou sonore. 2 Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que la masse de contact mobile (13) baigne dans un produit "nettoyant-lubrifiant pour contacts électriques" (12) de façon à améliorer à la fois la mobilité de la dite masse dans le réceptacle et le contact électrique avec: les électrodes 3 Appareil selon les revendications 1 et 2 caractérisé par un capteur à double réservoir (33), chaque réservoir contient, comme pour le capteur simple (2) Un évidement concave qui reçoit la masse de mercure (13) d'un côté de cet évidement on installe une électrode (35), une seconde électrode (36) amène par dessous le rétêrentiel électrique a cette masse de mercure (34) 4 appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérise en ce qu'il comporte un moyen d'ajustement de la sensibilité de l'appareil en inclinant plus ou moins les deux réservoirs, ceci par déformation élastique du capteur (33) cette déformation étant réalisée notammen grace à une vis a tête conique (17) qui agit sur la position respective des deux réservoirs. 5 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les moyens de signalisation sont constitués de préférence par une indication de la position du capteur selon trois états 12a- 12b - 12c, cette indication étant lumineuse ou sonore ou applique à un autre système de traitement de l'information captée. 6 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de capteurs de manière à détecter une pluralité de positions.