Brevet FR2690740A1 — publié le 19931105

Procédé et dispositif optiques indicateurs du niveau d'un liquide contenu dans un récipient. La présente invention concerne un procédé et un dispositif optiques indicateurs du niveau d'un Liquide contenu dans un récipient. Elle vise également les récipients faisant application de ce procédé et de ce dispositif. Selon une application particulièrement intéressante bien que nullement limitative, le procédé et le dispositif optiques suivant L'invention sont notamment utilisables pour indiquer ou mesurer le volume d'eau présent dans le fond des pots ou bacs de culture à réserve d'eau. On connait un indicateur de niveau de liquide optique (FR-A-2.451.023), en particulier pour appareils ménagers tels que lave-vaisselle et machines à laver, comportant un barreau optique qui fait saillie à partir du haut dans un réservoir à liquide et comporte, dans sa section d'extrémité supérieure, une surface plane d'incidence de lumière et dans sa section d'extrémité inférieure, une surface oblique réfléchissant La lumière lorsqu'il n'est pas plongé dans un liquide. De la sorte, lorsque L'extrémité inférieure du barreau optique n'est pas immergée dans le liquide, les rayons lumineux le traversant à partir de la surface d'incidence de la lumière, sont réfléchis par les surfaces obliques de ladite extrémité inférieure et ramenés à la surface d'incidence qui apparait brillante.Par contre, lorsque L'extrémité inférieure du barreau optique plonge dans le liquide, les rayons lumineux le traversant à partir de la surface d'incidence de La lumière, sont réfractés sur les surfaces obliques de ladite extrémité inférieure et pénètrent dans le Liquide, si bien que la surface d'incidence de La lumière apparait sombre et presque noire. Si un tel dispositif permet, en principe, de vérifier la présence ou L'absence d'une quantité minimum prédéterminée de liquide, il ne permet pas d'obtenir des indications sur le niveau du liquide contenu dans le récipient. D'autre part, il est souvent difficile de juger si la surface d'incidence brille suffisamment pour indiquer une absence de liquide ou si elle est assez sombre pour signaler la présence d'une quantité satisfaisante dudit liquide. Un objet de la présente invention est donc de remédier à ces insuffisances des indicateurs de niveau optiques du genre susmentionné. Selon L'invention, cet objectif est réalisé grâce à un procédé et à un dispositif suivant lesquels les récipients sont munis d'une pluralité de barreaux optiques placés parallèlement et comportant, chacun, d'une part, à leur partie supérieure, une surface d'incidence ou surface d'entrée de la lumière et, d'autre part, à leur extrémité inférieure, une surface apte à réfléchir la lumière, les extrémités inférieures de ces barreaux optiques étant disposées de manière décalée les unes par rapport aux autres, de préférence selon un décalage régulier. D'autre part, suivant une autre disposition caractéristique de L'invention, l'un des barreaux de l'ensemble de barreaux optiques est dimensionné et/ou disposé de manière que son extrémité inférieure dotée d'une surface réfléchissante ne soit jamais immergée dans le liquide, ce barreau remplissant ainsi la fonction de témoin ayant, par exemple, une longueur beaucoup plus réduite que celle des autres barreaux optiques indicateurs de niveau. Lorsque le dispositif équipe un récipient, les extrémités supérieures des barreaux optiques sont placées de manière visible, hors de celui-ci, et les extrémités inférieures des barreaux optiques indicateurs de niveau se trouvent disposées à des distances croissantes du fond dudit récipient. On comprend que lorsque le niveau du liquide est maximum, les extrémités inférieures de tous les barreaux optiques indicateurs de niveau sont immergées, de sorte que leurs surfaces d'incidence de lumière apparaissent toutes sombres. Par contre, L'extrémité inférieure du barreau optique-témoin ne plonge pas dans le liquide, de sorte que sa surface d'entrée de lumière demeure toujours brillante et sert de surface de comparaison permettant de savoir, sans erreur de jugement possible, si les surfaces d'entrée de lumière des barreaux optiques indicateurs de niveau sont toutes brillantes ou toutes sombres. Au fur et à mesure de la baisse du niveau de liquide, Les extrémités inférieures d'un nombre croissant de barreaux optiques indicateurs de niveau ne plongent plus dans ledit liquide, de sorte que leur surface d'incidence de lumière apparait brillante. En portant des indications volumétriques en regard des surfaces d'incidence ou surfaces d'entrée de la lumière des barreaux optiques de l'ensemble de barreaux optiques indicateurs de niveau, il est possible de mesurer et de connaître le volume de liquide contenu dans un récipient, avec une précision qui sera fonction du nombre de barreaux optiques inclus dans ledit ensemble. Dans l'application intéressante aux pots ou bacs de culture à réserve d'eau, le procédé et le dispositif selon L'invention permettent de supprimer les fenêtres transparentes qui équipent ces matériels et qui ont pour inconvénients de compliquer leur fabrication et de perdre plus ou moins rapidement leur transparence au contact de L'eau stagnante sans qu'iL soit possible de les nettoyer. La fabrication des bacs ou pots de culture équipés ou destinés à être équipés du dispositif selon L'invention peut être simplifiée et ce dispositif peut être conçu et agencé pour pouvoir être facilement retiré des bacs ou pots. Afin de Les nettoyer, par exemple pour le débarrasser du dépôt d'algues microscopiques qui se forme à la longue sur les surfaces en contact avec L'eau de culture. Selon une autre disposition caractéristique de L'invention, les barreaux optiques sont reliés les uns aux autres, latéralement, sans solution de continuité, de façon à constituer un conduit par L'intermédiaire duquel le liquide peut être introduit dans le récipient. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue de face d'un premier exemple d'exécution du dispositif optique indicateur de niveau selon L'invention. La figure 2 est une vue de dessus de ce dispositif. La figure 3 est une vue partielle, en coupe transversale et à plus grande échelle d'un ensemble de barreaux transparents assemblés par des languettes de liaison. Les figures 4 et 5 sont, respectivement des vues de face et en plan, à plus grande échelle, illustrant un exemple de mise en oeuvre du procédé et du dispositif selon L'invention, La figure 4 étant une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 5. Les figures 6 et 7 sont des vues comparables aux figures 4 et 5 et illustrant un bac de culture à réserve d'eau équipé d'un dispositif indicateur de niveau selon L'invention, comprenant un barreau optique-témoin. La figure 8 est une vue de face d'un autre mode d'exécution du dispositif de L'invention. La figure 9 est une vue de côté de la figure 6. La figure 10 est une vue en perspective d'une troisième forme de réalisation du dispositif optique indicateur de niveau selon L'invention. La figure 11 est une vue en plan de ce dispositif. On se reporte auxdits dessins pour décrire des exemples intéressants de mise en oeuvre du procédé et de réalisation du dispositif selon L'invention. On se réfère, dans la suite du présent exposé, à une application plus particulièrement avantageuse de ce procédé et de ce dispositif à L'indication ou à la mesure du niveau de L'eau contenue dans la réserve d'eau des bacs ou pots de culture, mais on souligne encore que L'invention n'est pas limitée à cette application et qu'elle peut s'appliquer à L'indication ou à la mesure du niveau de différents liquides contenus dans des récipients de nature diverse. Le dispositif d'indication optique de niveau de liquide selon L'invention est remarquable par le fait qu'il comprend une pluralité de barreaux optiques conducteurs de la lumière la, lb, îc, 1d, ..., 1n, de préférence placés parallèlement et comportant, chacun, d'une part, à leur partie supérieure, une surface d'incidence ou surface d'entrée de la lumière 2a, Zb, 2c, 2d, ..., 2n, et, d'autre part, à leur extrémité inférieure, une surface réfléchissant la lumière 3a, 3b, 3c, 3d, ..., 3n, les extrémités inférieures de ces barreaux optiques étant disposées de manière décalée les unes par rapport aux autres, de préférence selon un décalage régulier, correspondant à une progression arithmétique croissante ou décroissante, suivant que l'on considère L'extrémité la plus basse la ou L'extrémité la plus haute ln. Selon une autre disposition caractéristique du procédé et du dispositif de L'invention, l'un des barreaux optiques de l'ensemble de barreaux optiques est dimensionné et/ou disposé de manière que son extrémité inférieure ne soit jamais immergée dans le liquide. Ce barreau lx a, par exemple, une longueur beaucoup plus réduite que celle des autres barreaux optiques la, lb, lc, ld (figure 6). L'ensemble de barreaux optiques selon L'invention peut être réalisé en toute matière transparente convenable, rigide ou souple, telles que verre, polyméthacrylate de méthyle, polycarbonate, polystyrène cristal ou autre. Cette matière transparente peut être incolore ou Légèrement teintée. Les barreaux transparents la, lb, lc, ld, ..., ln, lx, peuvent être rectilignes ou non. Ils peuvent avoir une section circulaire, ou carrée, ou autre. Ils peuvent être entièrement exécutés dans le même matériau ou comporter une âme en matière transparente très réfringente enrobée dans une matière transparente d'indice plus faible pour permettre la réflexion totale de la lumière sur la surface de séparation des deux matières transparentes. Les extrémités supérieures des barreaux pourvues des surfaces d'entrée de la lumière 2a, 2b, 2c, 2d, ..., 2n, 2x, sont, de préférence, disposées au même niveau, pour des raisons pratiques, mais elles peuvent tout aussi bien être placées à des niveaux différents, l'important étant que leurs extrémités inférieures dotées des surfaces réfléchissantes soient disposées à des niveaux décalés les unes par rapport aux autres. Les surfaces d'entrée de la lumière 2a, 2b, 2c, 2d, ..., zon, 2x, sont de préférence planes, mais elles peuvent aussi être convexes, ou obliques (figures 8 et 9)en présentant, dans ce cas, une inclinaison de 45 degrés par rapport à l'axe du barreau. Lorsque les barreaux transparents la, lb, lc, ld, ln, lx, sont exécutés avec une section circulaire, leur extrémité inférieure 3a, 3b, 3c, 3d, ..., 3n, 3x, a la forme d'un cône de révolution ou cône circulaire droit dont les génératrices forment un angle d'environ 45 degrés par rapport à l'axe des barreaux. Les surfaces réfléchissantes constituées par la surface latérale de ce cône de révolution présentent donc une inclinaison d'environ 45 degrés par rapport à l'axe des barreaux. Lorsque les barreaux transparents ont une section carrée ou rectangulaire, leur extrémité inférieure peut avoir la forme d'un prisme à réflexion totale orienté pour renvoyer le faisceau lumineux parallèlement à lui-même, ou comporter, sur sa face plane orientée parallèlement à l'axe des barreaux, un revêtement constituant un miroir-plan permettant de renvoyer ledit faisceau lumineux vers la surface inclinée à 45 degrés permettant de réfléchir ces derniers soit vers ledit miroir-plan inférieur, soit vers la surface d'entrée supérieure (FR-A-2.394.069). L'ensemble de barreaux transparents peut être constitué par des éléments exécutés individuellement et assemblés ensuite par tout procédé ou moyen adéquat, ou montés sur un support commun ; il peut aussi avantageusement être formé d'une seule pièce par tout procédé (moulage, extrusion et usinage, etc.), chaque barreau étant relié latéralement à au moins un barreau voisin par une languette longitudinale de Liaison 4 de faible largeur et épaisseur. Les languettes de liaison 4 peuvent avantageusement comporter des gorges longitudinales décalées 4a sur leurs faces opposées, ou interruptions analogues, de façon à créer une solution de continuité entre les différents barreaux s'opposant au passage des rayons lumineux d'un barreau optique à un autre. Comme le montrent les figures 8 et 9, l'ensemble de barreaux transparents peut être muni, dans sa partie supérieure, d'un moyen d'accrochage 5 qui peut être constitué par un large crochet formé d'une seule pièce avec ledit ensemble et permettant L'accrochage de ce dernier sur le bord supérieur d'un récipient, par exemple sur le bord supérieur de la cheminée 6 qui équipe les pots ou bacs de culture 7 à réserve d'eau, pour l'introduction de L'eau dans lesdits pots ou bacs. On conçoit bien le fonctionnement du dispositif et la mise en oeuvre du procédé optique d'indication de niveau de liquide selon L'invention que l'on décrit d'abord en se référant, à titre d'exemple, aux figures 4 et 5. L'ensemble de barreaux transparents la, lb, lc, ld, est logé ou enfoncé dans le récipient 7 de manière que - d'une part, son extrémité supérieure pourvue des surfaces d'entrée de la lumière 2a, 2b, 2c, 2d, fasse saillie ou soit visible à partir du haut du récipient ;; - d'autre part, sa partie inférieure plonge dans La partie du récipient qui est destinée à recevoir le liquide et soit disposée à une distance plus ou moins réduite du fond 8 dudit récipient 7, selon Les appLications Dans l'application à L'indication du niveau d'eau contenue dans les pots ou bacs de culture à réserve d'eau, la partie La plus basse de l'ensemble de barreaux constituée par L'extrémité inférieure de l'un des barreaux (barreau la), est disposée à faible distance du fond 8, tandis que les intervalles séparant ledit fond de L'extrémité inférieure des autres barreaux 2b, 2c, Zd, augmentent progressivement. Les figures 4 et 5 illustrent une situation dans laquelle le niveau N du liquide L contenu dans le récipient 7 est descendu au-dessous du niveau maximum, de sorte que les extrémités inférieures de certains barreaux (barreaux la, lb) se trouvent encore immergées dans le liquide, tandis que les extrémités inférieures des autres barreaux (barreaux lc, 1d) ne le sont plus. Les rayons Lumineux R qui entrent par Les surfaces d'entrée de lumière 2c, 2d, dans les barreaux optiques lc, ld, dont les extrémités inférieures ne sont pas immergées dans le liquide L, traversent longitudinalement lesdits barreaux et sont ensuite réfléchis par les surfaces réfléchissantes 3c, 3d, qui leur infligent successivement deux déviations à 90 degrés de sorte qu'ils se trouvent ramenés vers les surfaces d'entrée de lumière 2c, 2d qui apparaissent brillantes. D'autre part, Les rayons lumineux R' qui entrent, par les surfaces d'entrée de lumière 2a, 2b, dans Les barreaux optiques la, lb dont les extrémités inférieures sont immergées dans le liquide L, traversent longitudinalement lesdits barreaux et sont réfractés dans le liquide L lorsqu'ils traversent la surface de séparation entre les surfaces obliques 3a, 3b, des extrémités inférieures des barreaux et ledit liquide. Compte tenu de L'absence de réflexion des rayons lumineux R', les surfaces d'entrée de lumière 2a, 2b apparaissent sombres, presques noires. Lorsque le niveau du Liquide baissera, c'est la surface d'entrée de lumière 2b du barreau optique lb qui apparaitra également brillante lorsque L'extrémité inférieure dudit barreau ne plongera plus dans le liquide, en application du phénomène décrit ci-dessus, et ainsi de suite. Lorsque le récipient ne contient plus de liquide ou seulement une très faible quantité de celui-ci, les surfaces d'entrée de lumière 2a, 2b, 2c, 2d, ..., 2n, de tous les barreaux optiques la, lb, lc, Id, ..., ln, apparaissent brillantes, tandis que Lorsque le récipient est plein, les surfaces d'entrée de lumière de tous Les barreaux optiques apparaissent sombres. On comprend qu'en portant des repères volumétriques (tels que 1/10, 4/10, 7/10, 10/10 : figure 7) en regard des surfaces d'entrée de lumière 2a, 2b, 2c, 2d, ..., 2n des différents barreaux optiques la, lb, lc, ld, ..., ln, (figure 5), il est possible d'obtenir une indication assez précise sur le niveau du liquide contenu dans les récipients tels que les pots ou bacs de culture à réserve d'eau. Suivant la figure 6, l'ensemble de barreaux optiques comprend une pluralité de barreaux indicateurs de niveau la, lb, lc, ld et un barreau-témoin lx de Longueur sensiblement plus réduite, et cet ensemble est conçu et monté sur un bac ou pot de culture 7 à réserve d'eau 9, de façon que L'extrémité inférieure 3x de ce barreau-témoin lx soit disposée au-dessus et à distance du niveau maximum N' de L'eau pouvant être contenue dans ladite réserve d'eau, lequel est déterminé par la situation de la grille horizontale 10 qui délimite les volumes destinés à recevoir la terre et L'eau de culture respectivement, de sorte que ladite extrémité inférieure 3x ne soit jamais immergée dans l'eau. Le barreau-témoin lx comporte, comme les barreaux indicateurs de niveau la, lb, lc, Id, une extrémité supérieure pourvue d'une surface d'entrée de lumière 2x et une extrémité inférieure dotée d'une surface réfléchissante 3x. Compte tenu du fait que son extrémité inférieure ne plonge jamais dans le liquide, les rayons lumineux R qui entrent par sa surface d'entrée de lumière 2x sont toujours réfléchis, par sa surface réfléchissante 3x, en direction de ladite surface d'entrée de lumière qui apparait brillante en permanence.Cette surface constamment brillante 3x sert de témoin permettant de juger, sans risque d'erreur, si les surfaces d'entrée de lumières 2a, 2b, 2c, 2d des autres barreaux optiques la, lb, lc, ld, sont brillantes ou sombres. Selon une autre disposition caractéristique de L'invention, les barreaux optiques la, lb, lc, ld, ..., ln, sont reliés les uns aux autres, latéralement, sans solution de continuité, de façon à former un cylindre creux (figures 10 et 11) qui peut être utilisé pour constituer le conduit par l'intermédiaire duquel le Liquide peut être introduit dans le récipient. Par exemple, dans l'application aux pots ou bacs de culture à réserve d'eau, l'ensemble de barreaux optiques réalisé sous forme de cylindre creux peut remplacer la cheminée traditionnelle par laquelle L'eau est introduite dans lesdits pots ou bacs. REVENDICATIONS 1. - Procédé optique d'indication du niveau d'un Liquide contenu dans un récipient, caractérisé en ce que l'on plonge dans ledit récipient un ensemble constitué d'une pluralité de barreaux optiques (la, lb, lc, ld, ..., ln) comprenant, chacun, d'une part, à leur partie supérieure, une surface d'entrée de la lumière (2a, Zb, 2c, 2d, ..., 2n) et, d'autre part, à leur extrémité inférieure, une surface réfléchissante (3a, 3b, 3c, 3d, ..., 3n) apte à réfléchir la lumière en direction de ladite surface d'entrée, et dont les extrémités inférieures des différents barreaux optiques sont disposées de manière décalées les unes par rapport aux autres, de sorte que les barreaux optiques (lc, ld) dont Les extrémités inférieures (3c, 3d) ne sont pas immergées dans le liquide (L) permettent une réflexion de la lumière vers leur surface d'entrée de lumière (2c, 2d) qui apparait brillante, tandis que les barreaux (la, lb) dont les extrémités inférieures (3a, 3b) plongent dans le liquide permettent une réfraction de la lumière dans ledit liquide, de sorte que leur surface d'entrée de lumière apparait sombre. 2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'un (lux) des barreaux optiques de l'ensemble de barreaux optiques (la, lb, lc, ld, ..., ln) est dimensionné et/ou disposé de manière que son extrémité réfléchissante (3x) ne soit jamais immergée dans le liquide, de sorte que ce barreau remplit la fonction de témoin présentant en permanence une surface d'entrée de lumière (2x) brillante. 3. - Dispositif optique indicateur du niveau d'un liquide contenu dans un récipient, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par une pluralité de barreaux optiques (la, lb, lc, ld, ..., ln) comprenant, chacun, d'une part, à leur partie supérieure, une surface d'entrée de la lumière (2a, 2b, 2c, 2d, ..., 2n) et, d'autre part, à leur extrémité inférieure une surface réfléchissante (3a, 3b, 3c, 3d, ..., 3n) apte à réfléchir la lumière en direction de Ladite surface d'entrée, les extrémités des différents barreaux optiques étant disposées de manière décalée les unes par rapport aux autres. 4. - Dispositif optique indicateur de niveau, selon La revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un barreau optique (lux) de longueur beaucoup plus réduite que celles des autres barreaux optiques indicateurs de niveau (la, lb, lc, ld), ce barreau optique plus court étant destiné à servir de témoin. 5. - Dispositif optique indicateur de niveau selon L'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'ensemble de barreaux optiques (la, lb, lc, ld, ..., ln, lx) est formé d'une seule pièce, les différents barreaux optiques constituant ledit ensemble étant assemblés les uns aux autres, latéralement, au moyen de languettes longitudinales de liaison (4). 6. - Dispositif optique indicateur du niveau d'un liquide contenu dans un récipient, selon L'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les barreaux optiques (la, lb, lc, ld, ..., ln) sont reliés les uns aux autres, latéralement, sans solution de continuité, de façon à former un cylindre creux qui peut être utilisé pour constituer le conduit par l'intermédiaire duquel te liquide peut être introduit dans le récipient. 7. - Dispositif optique indicateur de niveau suivant L'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le décalage des extrémités inférieures (3a, 3b, 3c, 3d, 3n) des barreaux optiques indicateurs de niveau (la, lb, lc, Id, ..., 1n) correspond à une progression arithmétique. 8. - Dispositif optique indicateur de niveau selon L'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les barreaux optiques (la, lb, lc, ld, ..., ln) ont une section circulaire et en ce que leur extrémité inférieure (3a, 3b, 3c, 3d, ..., 3n) a la forme drun cône circulaire droit dont les génératrices forment un angle d'environ 45 degrés par rapport à l'axe desdits barreaux. 9. - Dispositif optique indicateur de niveau suivant L'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que L'ensemble de barreaux optiques transparents (la, lb, lc, ld, ..., ln) est muni, dans sa partie supérieure, d'un moyen d'accrochage (5). 10. - Récipient, par exemple pot ou bac de culture à réserve d'eau, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif indicateur de niveau selon l'une quelconque des revendications 3 à 9. 11. - Récipient constitué par un pot ou bac de culture à réserve d'eau, selon la revendication 10, caractérisé en ce que le barreau-optique témoin (six) est dimensionné ou disposé de manière que sa surface réfléchissante (3x) soit placé au-dessus et à distance du niveau de remplissage maximum (N') de la réserve d'eau. 12.- Récipient selon L'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il est pourvu de repères volumétriques, en regard, des surfaces d'entrée de lumière (2a, 2b, 2c, 2d) des différents barreaux optiques (la, lb, lc, 1d).