Brevet FR2687787A1 — publié le 19930827

L'objet de l'invention concerne un dispositif de capteur à capacité variable pour la mesure de l'hygrométrie des sols. I1 est destiné à suivre les taux d'humidité des sols à l'aide d'un capteur dont le signal exploité par un micro processeur assure la régulation d'arrosage en fonction des degrés des dessiccations et de la culture envisagée. Il est connu d'utiliser pour la mesure de l'hydrométrie des sols, soit des éléments absorbants transmettant par capillarité leur imprégnation, soit des changements de volumes de certains corps, mais ces appareillages complexes présentaient une fiabilité incertaine et ne transmettaient leur mesure qu'en des temps différés ne relatant pas exactement l'état du sol ou encore subissaient des perturbations par suite des agressions d'agents thermiques ou chimiques telles les salinités ou acidités des sols. Le dispositif suivant l'invention supprime ces inconvénients et permet à tout moment et instantanément de mesurer l'hygrométrie des sols sans risque de perturbation par l'application d'une sonde usant d'un composant électrique caractérisé par la valeur de sa capacité en appliquant aux bornes de ces éléments constitutifs des capteurs condensateurs des éléments dissipant une certaine puissance c'est-à-dire en utilisant l'angle de perte se mesurant en radian et dont l'effet transmis par un micro processeur actionne un signal déclenchant l'humection. I1 est constitué par une tige télescopique formée par deux fins cylindres métalliques séparés par une faible épaisseur de diélectrique formant armature d'un élément condensateur dont les variations de puissance exploitées par un micro processeur étalonnant l'état hygrométrque du terrain à contrôler. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: La figure 1 représente vue en élévation une partie coupée de la sonde dans son ensemble. Les figures 2 et 3 montrent les schémas de montage pour la transmission et l'interprétation des signaux. La sonde est constituée, figure 1, par deux fines plaques métalliques préférentiellement cylindriques et concentriques 1 et 2 séparées par un écran cylindrique diélectrique 3 interposé de façon à réaliser un condensateur à capacité variable pénétrant dans le sol 4. L'extrémité inférieure de la sonde est en forme de pointe 5, elle est préférentiellement constituée par une barrière 6 avec pas hélicoïdal 6' pour son enfoncement dans des sols de natures différentes sans déformation de lame de pénétration. A sa partie supérieure est disposé un connecteur 7 avec boîtier 8 d'où partent les lignes de transmission de variation de tension 9, 10. Le schéma général de régulation du capteur d'hygrométrie du sol peut se représenter avec la grandeur physique 11 à mesurer dont le capteur 12 assure la conversion en un signal analogique, sa connection avec un convertisseur 13 pour conversion en signal numérique qui est transmis à un circuit de traitement d'information 14 par opérations logiques et arithmétiques pour prises de décisions. Ce circuit de traitement d'information est relié d'une part à un convertisseur numérique/analogique 15 pilotant des actionneurs et indicateurs analogiques. Il est relié également d'autre part à un circuit numérique d'exploitation 17 permettant de contrôler des dispositifs digitaux 18 tels que tout ou rien, pas à pas, relais ou affichage numérique. A titre d'exemple d'un mode d'exécution, figure 3, le circulit multivibrateur 19 relié à la sonde 20 peut être programmé pour un fonctionnement multivibrateur monostable ou multivibrateur astable. La fréquence du signal de sortie variant suivant la valeur des composants extérieurs constitués d'une résistance et d'une capacité. La résitance étant fixe et la capacité variant en fonction du taux d'humidité. La fréquence du signal de sortie varie linéairement avec la capacité. L'oscillateur 21 exige une capacité intérieure et une ou deux résistances extérieures, une résistance et la capacité déterminent la gamme des fréquences de l'oscillateur. L'autre résistance permet à l'oscillateur d'avoir un décalage de fréquence. Un premier comparateur de phase est un réseau exclusif, lorsque le comparateur est utilisé, le signal d'entrée du comparateur doit avoir un rapport cyclique de 50 %. Le second comparateur de phase étant un réseau mémoire commandé par fronts montants avec une sortie d'impulsions de phase indiquant la situation de verrouillage de phase. Enfin le circuit intégré quadruple amplificateurs opérationnels 21 est composé de quatre amplificateurs opérationnels indépendants à gain élevé et avec compensation en fréquence. Ces amplificateurs fonctionnent à partir d'une source d'alimentation unique et permettent de réaliser une faible dérive en température. On réalise ainsi un arrosage automatique régulé par micro ordinateur sans minuterie car de tels arrosages ne tiennent aucun compte des évolutions météorologiques. La commande par l'unique humidification du sol ne peut être obtenue que par une sonde formant capacité ou condensateur avec captation et exploitation de son angle de perte se traduisant par une puissance de terrain mesurable. I1 est alors possible de réguler une humection du sol sans programmateur préalable car en période de pluie le dispositif qui mesure l'humidité du sol s'arrêtera immédiatement de plus un système d'alarme signalera la défaillance des électro-vannes ou des capteurs d'humidité. On pourra ainsi réaliser un régulateur d'eau automatique d'arrosage réduisant la consommation d'eau et augmentant la qualité des produits agricoles. Les circuits adaptés à la sonde "condensateur" pourront varier dans la limite des équivalents, sans changer pour cela, la conception générale de l'invention qui vient d'être décrite. REVENDICATIONS 1" Dispositif de capteur à capacité variable pour mesurer l'hygrométrie des sols ayant pour objet la suppression des minuteries pour programmer les arrosages automatiques et se basant non seulement sur l'état de dessiccation du sol, mais encore sur les évolutions de la météorologie pour réguler l'émission humidificatrice, se caractérisant par la combinaison d'une sonde et d'un ensemble electronique d'exploitation, ladite sonde étant basée sur le principe de fonctionnement des condensateurs est constituée par deux fines plaques métalliques préférentiellement cylindriques concentriques (1, 2) séparées par un ecran cylindrique diélectrique (3), étant prévu que l'extrémité métallique comporte une pointe de pénétration (5) avec pointe (6) et barriere formee par un pas hélicoïdal (6') facilitant la pénétration dans le sol (4) sans modification de structuration de base et d'enfoncement, la partie supérieure comportant un boîtier (7) avec connection (8) des lignes de transmission (9, 10) avec le susdit ensemble électronique d'exploitation comportant, partant de la grandeur physique (11) un capteur (12) un convertisseur analogique/numérique (13) un circuit de traitement d'information (14) relié via un convertisseur numérique/analogique (15) à des actionneurs et indicateurs analogiques (16) d'une part, et d'autre part7 à un circuit numérique d'exploitation (17) permettant de contrôler des dispositifs digitaux (18) tels que tout ou rien, pas à pas, relais ou affichage numérique. 2" Dispositif suivant la revendication 1 se caracterisant par le fait que le circuit électronique comporte dans l'exemple donné un circuit multivibrateur monostable et instable (19) un oscillateur (21) et comparateur de phase ainsi qu'un circuit quadruple amplificateurs opérationnels (22).