Brevet FR2701130A1 — publié le 19940805

La présente invention concerne un dispositif d'asservissement automatique de basicité d'une piscine Elle s'applique principalement aux piscines de particulièrs et de collectivités. En effet, l'eau des piscines a tendance à avoir un pH croissant au cours du temps à cause d'une part de l'échauffement de l'eau, d'autre part de l'évaporation de dioxyde de carbone et enfin à cause de la présence de produits désinfectants. Les dispositifs d'asservissement automatique de basicité d'eau de piscine connus à ce jour, de type à injection d'acide, par exemple acide chlorhydrique, comportent un analyseur de pH, un réservoir d'acide et une pompe injectant de l'acide depuis le réservoir vers un circuit d'eau en fonction du signal sortant de l'analyseur de pH. Ces dispositifs présentent de nombreux inconvénients, et en particulier, leur utilisation est onéreuse, et provoque l'apparition de vapeurs corrosives et nocives et l'attaque chimique de matériels. L'invention entend remédier à ces inconvénients en présentant un dispositif d'asservissement de la basicité de l'eau d'une piscine et comportant une bouteille de gaz de dioxyde de carbone liquéfié, un détendeur, un clapet anti-retour, une électro-vanne, une sonde de mesure de potentiel hydrogène, ou pH, un calculateur et un filtre qui assure d'une part la fonction de filtrage et d'autre part la fonction de répartiteur et de réacteur chimique. Le dispositif objet de la présente invention est ainsi un dispositif d'asservissement automatique de basicite d'une piscine ne comportant qu'une pompe de filtration reliée à la piscine, un filtre relié à son entrée à la pompe de filtration et en sa sortie à la piscine, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un réservoir de gaz carbonique liquéfié, un détendeur relié audit réservoir, une électro-vanne reliée audit détendeur, un clapet anti-retour, un injecteur relié d'une part à llélectro-vanne et d'autre part à la pompe de filtration et placé entre la pompe de filtration et le filtre, une sonde de mesure de pH parcourue par un flux d'eau provenant de la piscine et un calculateur relié à la sonde et à l'électro-vanne et commandant l'ouverture et la fermeture de 'électro-vanne. La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé dans un but explicatif et nullement limitatif, permet de mieux comprendre les avantages, buts et caractéristiques de l'invention. La figure I représente un mode de réalisation préférentiel du dispositif selon la présente invention. La figure 2 représente un calculateur incorporé au dispositif présenté en figure 1. Dans la figure 1 sont représentés une piscine 1 comportant un bassin 2, une sortie d'eau 3 et une entrée d'eau filtrée 4, une pompe de filtration 5, une canalisation 16, un injecteur 6, une sonde de potentiel hydrogène 7, un filtre 8 comportant une entrée d'eau 9 et une sortie d'eau 10, un réservoir de gaz liquéfié Il, un détendeur 12, une électro-vanne 13, un clapet anti-retour 14 et un calculateur 15. La piscine 1 est reliée hydrauliquement à la sortie d'eau 3 et à l'entrée d'eau filtrée 4. La pompe de filtration 5 est reliée d'une part à la sortie d'eau 3, où elle aspire de l'eau de la piscine 1, et d'autre part à la canalisation 16. L'injecteur 6 ainsi que la sonde de potentiel hydrogène 7 sont connectés et introduits dans la canalisation 16. L'injecteur 6 est, par ailleurs, relié au clapet anti-retour 14, dont il reçoit du gaz de dioxyde de carbone. Le réservoir de gaz de dioxyde de carbone liquéfié Il est relié au détendeur 12, dont la sortie est reliée à 'électro-vanne 13. électro-vanne 13 est reliée au clapet anti-retour 14. Le calculateur 15 est relié, en une de ses entrées, à la sonde de potentiel hydrogène 7 avec entre eux, un amplificateur 50 et, en une de ses sorties, à llélectro-vanne 13 L'amplificateur 50 est adapté à amplifier le signal sortant de la sonde de potentiel hydrogène 7 et à transmettre le signal amplifié au calculateur 15. La canalisation 16 débouche sur le filtre 8 dont la sortie est reliée à l'entrée d'eau filtrée 4. Au cours d'un cheminement complet dans le dispositif, l'eau de piscine rencontre donc, successivement, le bassin 2, la sortie d'eau 3, la pompe de filtration 5, I'a canalisation ~6, l'injecteur 6, la sonde de potentiel hydrogène 7, le filtre 8 et l'entrée d'eau 4. Les molécules de dioxyde de carbone suivent, parallèlement, le cheminement menant successivement du réservoir de gaz liquéfié Il au détendeur 12, à l'électro-vanne 13, au clapet anti-retour 14, à l'injecteur 6, à la canalisation 16, à la sonde de potentiel hydrogène 7, au filtre 8 et enfin à l'entrée d'eau 4 donnant sur le bassin 2. La pompe de filtration 5 est de type connu. Elle est adaptée à aspirer de l'eau dans la sortie d'eau 3 et à refouler cette eau dans la canalisation 16. L'injecteur 6 est par exemple constitué d'un filtre microporeux en métal fritté. Il est adapté à injecter du gaz de dioxyde de carbone dans l'eau présente dans la canalisation 16. La sonde de potentiel hydrogène 7 est de type connu. Elle est adaptée à fournir au calculateur 15 un signal représentatif du potentiel hydrogène de l'eau qui l'environne. Le filtre 8 est de type connu. Il est adapté à filtrer l'eau lui provenant de la canalisation 16 -et à fournir l'eau ainsi filtrée à l'entrée d'eau 4. Il est, de plus adapté à assurer la répartition de la densité de dioxyde de carbone dans l'eau en circulation sur l'ensemble de sa surface et à servir de réacteur chimique. Le réservoir de gaz liquéfié 11 est de type connu. Le détendeur 12 est de type connu et est adapté à permettre la passage de la phase liquide à la phase gazeuse du gaz de dioxyde de carbone qui le traverse. L'électro-vanne 13 est de type connu. Elle est adaptée à recevoir un signal de commande du calculateur 15 et à s'ouvrir ou se fermer en fonction du dit signal de commande. Le clapet anti-retour 14 est de type connu et est adapté à empêcher tout retour de liquide depuis l'injecteur 6 vers l'électro-vanne 13. Enfin, le calculateur 15 est de type connu, par exemple constitué d'un micro-ordinateur, d'un microprocesseur, d'un micro-contrôleur ou d'un circuit électronique de traitement de signal ou de traitement d'informations. Un exemple de calculateur 15 est présenté en figure 2.Le calculateur 15 est adapté à recevoir le signal lui parvenant de la sonde de potentiel hydrogène 7, à mémoriser ce signal en dehors des moments d'ouverture de l'électro-vanne 13, à effectuer la moyenne sur une durée de plusieurs dizaines,centaines de milliers de seconde, du signal mémorisé, à comparer cette moyenne avec une valeur de consigne préalablement fixée par l'installateur ou l'utilisateur et, au cas où la valeur moyenne est supérieure à la valeur de consigne, à commander l'ouverture de l'électro-vanne 13. D'autres fonctions du calculateur 15 sont présentées plus loin en regard de la figure 2.Dans la figure 2 sont représentés la sonde de potentiel hydrogène 7 et le calculateur 15 comportant un convertisseur analogique numérique 20, une mémoire 21, un circuit additionneur 22, une mémoire 23, un circuit multiplicateur 24, une mémoire 25 comportant une entrée de commande de mémorisation 36, microprocesseur 26, un circuit comparateur 27, une mémoire 28, un amplificateur 29 et 'électro-vanne 13. La sonde de potentiel hydrogène 7 est reliée à l'entrée du convertisseur analogique-numérique 20. Le circuit additionneur 22 est relié, en ses entrées, au convertisseur analogique-numérique 20, d'une part, et à la mémoire 21, d'autre part. Le circuit multiplicateur 24 est relié en ses entrées d'une part à la sortie du circuit additionneur 22 et d'autre part à la mémoire 23. L'entrée de données de la mémoire 25 est reliée à la sortie du circuit multiplicateur 24. Le microprocesseur 26 est relié à la sortie de donnée de la mémoire 25. Le circuit comparateur 27 est relié d'une part à la sortie du microprocesseur 26 et d'autre part à la mémoire 28. La sortie du comparateur 27 donnant un signal positif lorsque la valeur sortant du microprocesseur 26 est supérieur à la valeur mémorisée dans la mémoire 28 est reliée à l'entrée de commande de mémorisation 36. L'autre sortie du comparateur 27 est reliée à l'amplificateur 29. L'amplificateur 29 est relié, à sa sortie, à l'électro-vanne 13. Le convertisseur analogique numérique 20 est adapté à recevoir le signal provenant de la sonde de potentiel hydrogène 7 et à fournir une information numérique représentative de ce signal au circuit additionneur 22. La mémoire 21 est adaptée à conserver une information de calibration de la sonde de potentiel hydrogène 7 correspondant à un facteur additionnel à affecter à la valeur numérique sortant du convertisseur analogique-numérique 20. Le circuit additionneur 22 est adapté à additionner la valeur sortant du convertisseur analogique numérique 20 et l'information numérique sortant de la mémoire 21. La mémoire 23 est adaptée à conserver une information de calibration de la sonde de potentiel hydrogène 7 correspondant à un facteur multiplicatif à affecter à la valeur numérique sortant du circuit additionneur 22. Le circuit multiplicateur 23 est adapté à multiplier la valeur sortant du circuit additionneur 22 l'information numérique sortant de la mémoire 23. La memoire 25 comportant une entrée de commande de mémorisation 36, est adaptée à mémoriser toutes les informations sortant du circuit multiplicateur 23, lorsque son entrée de commande de mémorisation reçoit un signal logique "0". Le microprocesseur 26 est adapté à effectuer la moyenne de certaines valeurs mémorisées dans la mémoire 25, lesdites valeurs étant des valeurs mémorisées successivement dans cette mémoire pendant une durée donnée. Le circuit comparateur 27 est adapté à comparer la valeur de la moyenne sortant du microprocesseur 26 avec la valeur numérique sortant de la mémoire 28 et à afficher une valeur logique "1" sur l'entrée de l'amplificateur 29 et sur l'entrée de commande de mémorisation 36 de la mémoire 25 lorsque la valeur sortant de la mémoire 28 est inférieure à la valeur moyenne sortant du microprocesseur 26.La mémoire 28 est adaptée à conserver une consigne de fonctionnement correspondant au seuil du potentiel hydrogène admissible par l'utilisateur. L'amplificateur 29 est adapté à amplifier le signal logique sortant du circuit comparateur 27 et à appliqué le signal amplifier à l'électro-vanne 13. L'électro-vanne 13 est adaptée à être ouverte lorsque l'amplificateur 29 lui applique un signal logique "1" amplifié et à être fermée lorsque l'amplificateur 29 lui applique un signal logique "0". De cette manière, lorsque le potentiel hydrogène de l'eau circulant autour de la sonde de potentiel hydrogène 7 dépasse une valeur de consigne, l'injecteur 6 injecte du dioxyde de carbone dans l'eau traversant la canalisation 16. Pendant l'injection de dioxyde de carbone, la mémoire 25 ne mémorise pas la valeur du potentiel hydrogène et ne fausse donc pas la mesure de moyenne effectuee par le microprocesseur 26 . Il est à noter que le dispositif selon l'invention possède un moyen de temporisation adapté à bloquer en position ouverte l'électro-vanne 13 pendant une durée prédéterminée et à provoquer la fermeture de ladite électro-vanne 13 à la fin de cette durée prédéterminée. D'autres modes de réalisation du dispositif selon les modes de fonctionnements décrits ci-dessus sont conformes à l'esprit de l'invention. En particulier et de manière préférentielle, le convertisseur-analogique numérique 20 peut être directement relié à une entrée de donnée du microprocesseur 26 et celui-ci peut être associé, par exemple dans un microcontrôleur, à une mémoire conservant les données présentées ci-dessus pour les mémoires 21, 23, 25 et 28 et réaliser les fonctions d'addition, de multiplication, de calcul de moyenne et de comparaison. Le dioxyde de carbone mis en contact de l'eau se transforme en acide carbonique, cette réaction provoquant la baisse de potentiel hydrogène de l'eau. Le mode de réalisation du dispositif présenté en figure 2 présente l'avantage que la sonde de potentiel hydrogène 7 peut être placée n'importe où dans le cheminement de l'eau, indépendamment de la position de l'injecteur 6 A la mise en service du dispositif, l'installateur plonge la sonde de potentiel hydrogène 7 dans différentes solutions étalons et le microprocesseur 26, géré par un logiciel non développé ici, mémorise dans les mémoires 21 et 23 les valeurs des coefficients additionnels et multiplicatifs nécessaires à la correction de la courbe de réponse de la sonde de potentiel hydrogène 7. Selon une première variante, le dispositif comporte une alarme commandée par le microprocesseur 26 qui est commandée par un maintien du potentiel hydrogène audessus d'un seuil donné qui est supérieur au seuil de consigne mémorisé. Cette alarme a pour avantage d'indiquer que la bouteille de gaz liquéfié est vide ou que la circulation d'eau dans la canalisation 16 est interrompue. Il est à noter que le dispositif peut aussi comporter un écran de contrôle affichant le mode de fonctionnement, étalonnage de la sonde et utilisation, la valeur du potentiel hydrogène, l'état de la sonde de potentiel hydrogène 7, la présence de dioxyde de carbone ou non. Les avantages du dispositif selon l'invention sont les suivants: L'utilisation du dioxyde de carbone rend plus souple la régulation du potentiel hydrogène par rapport à l'utilisation d'acides,le milieu aqueux est sauvegardé et ne présente pas de formation de composés tels que les chlorures, les sulfates, par exemples;les ouvrages et composants de l'ensemble de la piscine et de ces systèmes complémentaires ne risquent pas d'attaque chimique; le dioxyde de carbone est inerte et non corrosif et ne provoque pas de vapeurs toxiques ou nocives; -la manipulation de bouteilles ou de bombones de dioxyde de carbone n'est pas dangereuse; l'utilisation de la moyenne sur une durée de plusieurs secondes, plusieurs dizaines, plusieurs centaines ou plusieurs milliers de secondes élimine les changements brutaux de potentiel hydrogène; et aucune qualification n'est nécessaire pour installer le dispositif selon l'invention. Le dispositif objet de la présente invention s'adapte à tous types et toutes dimensions de piscines. REVENDICATIONS Il Dispositif d'asservissement automatique de la basicité d'une piscine (I) comportant une pompe de filtration (5) reliée à la piscine, un filtre (8) relié en son entrée à la pompe de filtration et en sa sortie à la piscine, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un réservoir de gaz carbonique liquéfié (11), un détendeur (12) relié audit réservoir, une électro-vanne (13) reliée audit détendeur, un clapet anti-retour (14), un injecteur (6) relié d'une part à l'électro- vanne et d'autre part à la pompe de filtration et placé entre la pompe de filtration et le filtre, une sonde de mesure de potentiel hydrogène (7) parcourue par un flux d'eau provenant de la piscine et un calculateur (15) relié à la sonde et à l'électro-vanne et commandant l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne en fonction du signal lui provenant de la sonde de potentiel hydrogène. 2/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le calculateur effectue la moyenne, sur une durée supérieure à une heure, des valeurs de potentiel hydrogène transmises par la sonde et calcule le temps d'ouverture de l'électro-vanne proportionnellement à la moyenne de la valeur de pH calculée. 3/ Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la sonde est placée entre l'injecteur et le filtre et en ce que le calculateur ne prend pas en compte les valeurs de potentiel hydrogène transmises par la sonde pendant l'ouverture de l'électro-vanne pour le calcul de la moyenne de la valeur de pH calculée. 4/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le calculateur comporte au moins une mémoire (21,23) conservant des caractéristiques de correction de la courbe de réponse de la sonde de pH. 5/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la réaction de transformation du gaz carbonique en acide carbonique se réalise sensiblement dans le filtre. 6/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur (27) adapté à comparer la valeur de la moyenne calculée et une valeur de consigne de pH et à commander l'ouverture de l'électro-vanne lorsque la valeur de consigne est inférieure à la valeur de la moyenne calculée. 71 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une alarme commandée par le calculateur.