Brevet FR2714728A1 — publié le 19950707

TRANSDUCTEUR ELECTRIQUE DE PRESSION, EN PARTICULIER POUR MACHINES A LAVER La présente invention se rapporte à un transducteur électrique de pression pouvant être utilisé en particulier dans des machines à laver. Plus spécifiquement, l'invention a pour but un transducteur électrique de pression comprenant: une enveloppe rigide présentant une ouverture pour l'admission d'un fluide dont on souhaite mesurer la pression, un enroulement monté de manière fixe dans l'enveloppe, un équipement mobile dans l'enveloppe incluant une membrane destinée à être emplie par ledit fluide et à se déplacer dans l'enveloppe en fonction de la pression dudit fluide, et un noyau en matériau ferromagnétique, dont le fonctionnement est associé à celui de la membrane, de telle sorte que l'impédance, et en particulier l'inuctance, dudit enroulement varie en fonction de la pression du fluide emplissant la membrane; et des moyens élastiques disposés dans l'enveloppe et tendant à contrer élastiquement le déplacement de l'équipement mobile induit par la pression du fluide agissant sur ladite membrane. Un transducteur de ce type est décrit par exemple dans la demande de brevet italienne T092A000294 au nom du même déposant. L'enroulement d'un transducteur de ce type est généralement relié à un circuit conçu pour générer un signal dont la fréquence varie en fonction de l'inductance dudit enroulement, et donc de la pression du fluide ou de la course de l'équipement mobile du transducteur. Au stade de la fabrication, au terme de l'assemblage, il convient d'avoir la possibilité d'étaLonner le transducteur, de telle manière que celui- ci présente une caractéristique fréquence/pression ou une caractéristique fréquence/course (de l'équipement mobile) prédéterminée. D'une façon générale, pour obtenir La caractéristique souhaitée de fréquence/pression ou de fréquence/course, le circuit électrique/éLectronique qui doit être associé au transducteur spécifique peut être réalisé de manière à pouvoir être étalonné, en fonction des caractéristiques du transducteur. Cette solution, par Laquelle il est possible d'obtenir, par voie électronique, la caractéristique de transduction souhaitée, est généralement pLutôt coOteuse et de réalisation peu simple. Le but de la présente invention est de réaliser un transducteur du type mentionné ci-dessus, qui permette de réaLiser l'étalonnage de manière simple ou d'obtenir la caractéristique de transduction désirée, par voie mécanique, et donc sans qu'il soit nécessaire de modifier Les paramètres électriques du circuit électrique/ électronique spécifique associé à tout transducteur spécifique. Ce but est atteint selon l'invention, par l'intermédiaire d'un transducteur éLectrique de pression du type indiqué précédemment, caractérisé en ce qu'iL comprend en outre des seconds moyens élastiques pLacés dans l'enveloppe, et qui agissent sur l'équipement mobile en sens contraire par rapport auxdits premiers moyens élastiques; lesdits premiers et/ou seconds moyens élastiques présentent une caractéristique charge/ déformation de type non linéaire; auxdits premiers et seconds moyens élastiques sont associés des moyens - 3- respectifs de régLage en mesure de permettre une modification de leur charge initiale. D'autres caractéristiques et avantages de L'invention vont apparaître à La lecture de la description détailLée qui suit, effectuée avec référence aux dessins annexes, donnés à pur titre d'exemple non Limitatif, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un transducteur selon l'invention, la figure 2 est une vue en perspective écLatée du transducteur montré à la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe selon La ligne III- III de la figure 1, La figure 4 est une vue en coupe partielle selon la Ligne IV-IV de La figure 3, et la figure 5 est un graphique qui illustre un exemple d'évolution de La caractéristique fréquence/pression désirée pour Le transducteur. En se reportant aux dessins, un transducteur électrique de pression seLon l'invention, dans la réaLisation illustrée à titre d'exemple, comprend une enveloppe rigide 1, formée de deux demi- coques 2 et 3 couplées l'une à L'autre par enclenchement. La demi-coque 3 s'étend partiellement à l'intérieur d'une partie annuLaire de la demi-coque 2, et, comme on peut mieux le voir aux figures 1, 2 et 4, cette dernière demi-coque présente une pluralité de languettes d'accrochage et de maintien 4, sensiblement en forme de U, qui s'accrochent à des saillies périphériques externes 5 de la demi-coque 3. A L'intérieur de l'enveloppe 1, entre les demi- coques 2 et 3, sont fixées les périphéries d'une membrane élastique 6 et d'une bague d'extrémité 7a d'une bobine tubulaire 7 portant un enroulement ou bobine 8. -4- La référence 9 indique un organe de support comprenant une partie à disque 9a, qui appuie contre la portion centrale de la membrane 6 du côté opposé à la demi-coque 2 par rapport à Ladite membrane. L'organe de support 9 présente en outre une portion à tige 9b, sur laquelle est placé, à côté de La portion à disque 9a, un noyau annulaire 10 en matériau ferromagnétique, tel que par exemple une ferrite. Sur cette portion à tige 9b de l'organe 9 est en outre placé un élément d'écartement tubulaire 11, dont Le diamètre extérieur est réduit. La demi-coque 3 du côté opposé à la demi-coque 2 présente une ouverture centrale fiLetée 3a, dans laqueLLe est vissée la portion cylindrique 12a, filetée en correspondance, d'un organe de réglage 12, sensiblement en forme d'entonnoir. La portion 12a de l'organe de réglage 12 présente un filetage interne dans lequel est vissé un bouton de réglage indiqué par la référence 13. Dans la réaLisation illustrée, La paroi de la demi- coque 2 faisant face à la membrane 6 forme un réceptacle central 2a de forme essentiellement cylindrique. Entre la paroi de fond de ce réceptacle et la membrane 6, est interposé un ressort héLicoïdaL 14. La référence 15 indique un ressort à Lame, essentiellement circulaire, interposé entre l'organe d'écartement 11 et L'organe de réglage 12. Dans une réalisation préférée, que l'on peut mieux voir à la figure 2, le ressort 15 présente une portion circulaire centrale 15a présentant une ouverture à travers laquelle s'étend l'extrémité de la tige 9b de l'organe de support 9, et une portion annulaire périphérique 15b, qui appuie contre un épaulement interne 12b de L'organe de réglage 12. Entre les portions 15a et 15b, le ressort 15 présente une pluralité de branches courbes 15c (voir en particulier la figure 2). Pour Les motifs qui seront explicités dans la suite du texte, le ressort 15 présente avantageusement une caractéristique charge/déformation de type non Linéaire. La référence 16 indique un autre ressort hélicoYdal cylindrique, placé entre Le bouton de réglage 13 et la portion centrale 15a du ressort 15. Comme on le voit aux figures 1, 3 et 4, dans la surface annulaire d'extrémité de la portion 12a de L'organe de réglage 12 sont prévues des encoches 12c, accessibles par L'extérieur de la demi-coque 3. Ces encoches permettent L'encliquetage d'un outiL (non iLLustré) par L'intermédiaire duquel l'organe de réglage 12 peut être tourné par rapport à la demi-coque 3, pour modifier La charge initiale du ressort à lame 15. Le bouton fileté 13 présente un siège 13a, également accessible depuis l'extérieur de la demi-coque 3, pour l'engagement d'un outil par l'intermédiaire duquel ce bouton peut être tourné pour modifier la charge initiale des ressorts. La référence 17 indique une plaque porte-circuits de forme annulaire, pLacée autour de la bobine 7. Cette plaque présente un appendice radial extérieur 17a (figures 2 et 3), qui s'étend à travers l'enveloppe 1, dans un appendice tubulaire 3b faisant partie intégrante de La demi-coque 3, pour permettre le branchement à des circuits extérieurs. A cette plaque sont reliées les bornes ou rhéophores de l'enroulement 8, comme cela est indiqué dans la partie inférieure de la figure 2. Comme on le voit aux figures 1, 2 et 4, la demi- coque 2 forme un raccord tubulaire 2b, qui communique avec La zone comprise entre cette demi-coque et la membrane 6. Lors du fonctionnement, un fluide, dont on veut mesurer la pression, est admis par l'intermédiaire du raccord 2b. La pression du fluide provoque une - 6 - déformation ainsi qu'un déplacement de la membrane 6, dans un sens qui coïncide avec l'action de poussée du ressort 14, et contre l'action des ressorts 15 et 16. La membrane provoque par conséquent un déplacement axial du noyau 10, à l'intérieur de l'enroulement 8 porté par la bobine 7, dans une proportion qui dépend de La pression du fluide. En correspondance, l'impédance de cet enroulement varie, et en particuLier son inductance. L'enroulement 8 est relié à des circuits portés par la plaque 17. Ces circuits sont réalisés, selon une technique connue en soi, pour générer, lors du fonctionnement, un signal dont la fréquence varie en fonction de la variation de l'inductance de cet enroulement. Le comportement du transducteur de pression, dans son intégralité, peut donc être défini en utilisant une caractéristique fréquence/pression du fluide, ou une caractéristique fréquence/course du noyau mobile 10. Une évolution typique de cette caractéristique est montrée à la figure 5, dans laquelle l'ordonnée indique la fréquence f du signal généré par le transducteur, et l'abscisse indique la pression p du fluide ou la course c du noyau mobile. La courbe A montrée à la figure 5 représente un exemple de caractéristique du transducteur. En particulier, lorsque la pression (relative) du fluide admis dans le raccord d'entrée 2b du transducteur est égale à zéro, la fréquence f des signaux générés par le transducteur doit être égale à une valeur prédéterminée fo. En outre, lorsque la pression du fluide arrive à une valeur p1, la fréquence du signal généré doit être sensiblement égale à une valeur prédéterminée f1. A la fin de L'assemblage, le transducteur décrit ci- dessus doit être calibré, afin que la caractéristique qu'il présente soit la plus proche possible de celle souhaitée, par exemple la caractéristique montrée à la figure 5. Le caLibrage est effectué en agissant sur les organes de réglage 13 et 12, par l'intermédiaire desquels iL est possible de modifier les paramètres de charge initiaLe des ressorts 14, 15 et 16. Le calibrage est effectué en utilisant une méthode d'approximations successives. Initialement, la chambre comprise entre la membrane 6 et la demi-coque 2 du transducteur est laissée à la pression atmosphérique, ou à une pression relative égale à zéro. Dans ces conditions, on relève la fréquence des signaux générés par le transducteur. Si cette fréquence est différente de la fréquence fo, on agit sur le bouton 13, en modifiant La charge initiale des ressorts 14 et 16. Cette opération, en conséquence, fait varier la position au repos du noyau 10, et donc l'inductance au repos de l'enroulement 8. En agissant donc sur Le bouton 13, iL est possible de faire en sorte que La fréquence, au repos, ait la valeur fo. Le raccord d'entrée 2b du transducteur reçoit donc un fluide à la pression pl, et la fréquence du signal généré dans ces conditions est mesurée par le transducteur. Si cette fréquence est différente de f1, il faut agir sur l'organe de réglage 12 en modifiant la charge initiale du ressort à Lame 15, jusqu'à ce que La fréquence soit amenée à la valeur f1. Cette opération comporte d'ailleurs une variation de La charge initiale des ressorts 14 et 16, pour laquelle il convient d'effectuer de nouvelLes vérifications successives de la fréquence générée par le transducteur au repos, et, si cela est nécessaire, il faut de nouveau agir sur le bouton de réglage 13. Etant donné que les ressorts 14 et 16 présentent une caractéristique charge/déformation essentiellement de 8 - type Linéaire, alors que le ressort à lame 15 présente une caractéristique non linéaire, il est possible, par L'intermédiaire d'un petit nombre d'interventions successives sur les organes de réglage 12 et 13, d'obtenir la caractéristique fréquence/pression (course) désirée. Les opérations d'étalonnage décrites ci-dessus peuvent être rapidement effectuées au moyen d'appareillages automatiques incluant des organes de commande en mesure d'agir sur les organes de réglage 12 et 13, ainsi que des appareils de mesure de la fréquence reliés au transducteur. Naturellement, le principe de l'invention restant le même, les formes de mise en application ainsi que les détails de réalisation pourront être amplement modifiés par rapport à ce qui a été décrit et illustré à pur titre d'exemple non limitatif, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Dans la réalisation décrite ci-dessus, le transducteur comprend deux ressorts hélicoYdaux cylindriques 14 et 16 et un ressort à lame 15, dont la charge initiale peut être modifiée en agissant sur le bouton fileté 13 et sur l'organe de réglage 12. Dans une variante de réalisation non illustrée, l'extrémité du ressort hélicoYdal 16 opposée à la membrane peut être appuyée sur un épaulement annulaire interne faisant partie intégrante avec la portion tubulaire 12a de l'organe de régLage 12. L'extrémité du ressort 16 tournée vers la membrane peut être alors appuyée sur un organe de réglage monté, par un couplage fileté, sur la tige 9b de l'organe de support 9, et pouvant être avantageusement atteinte par un outil, pour effectuer l'opération de calibrage, à travers l'organe de réglage 12. _9- Dans la réalisation précédemment iLlustrée, et dans les variantes décrites jusqu'à présent, le transducteur comprend deux ressorts hélicoïdaux cylindriques. IL est d'ailleurs possible de supprimer L'un de ces ressorts, en particulier le ressort 16, tout en prévoyant une possibilité de réglage de la charge initiale du ressort 14, par exemple au moyen d'un bouton vissé de façon étanche à la pression, dans une ouverture filetée préalablement placée dans un réceptacle 2a de la demi- coque 2. - 10 - REVENDICATIONS 1. Transducteur électrique de pression, en particulier pour machines à laver, comprenant une enveloppe rigide (1, 3) présentant une ouverture (2a) pour l'admission d'un fluide dont on souhaite mesurer la pression, un enroulement (8) monté de manière fixe dans l'enveloppe (1, 3), un équipement mobile incluant une membrane (6) montée dans l'enveloppe (1, 3) et destinée à être emplie par ledit fLuide et à se déplacer dans l'enveloppe (1, 3) en fonction de la pression dudit fluide, et un noyau (10) en matériau ferromagnétique, dont le fonctionnement est associé à celui de la membrane (6), de telle sorte que l'impédance, et en particulier l'inductance, dudit enroulement (8) varie en fonction de la pression du fluide emplissant la membrane (6); et des premiers moyens élastiques (15) disposés dans l'enveloppe (1, 3) et tendant à contrer élastiquement le déplacement de l'équipement mobile (6, 9, 10) induit par La pression du fluide agissant sur ladite membrane (6); caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des seconds moyens élastiques (14) placés dans l'enveLoppe (1, 3), et qui agissent sur l'équipement mobile (6, 9, 10) en sens contraire - auxdits premiers moyens élastiques (15); lesdits premiers et/ou seconds moyens élastiques (15, 14) présentent une caractéristique charge/ déformation de type non linéaire; auxdits premiers et seconds moyens élastiques (15, 14) étant associés des moyens respectifs de réglage (12, 13) en mesure de permettre une modification de leur charge initiale. 2. Transducteur électrique de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens élastiques comprennent un ressort à lame (15) à - 11 - caractéristique non linéaire, et en ce que Lesdits seconds moyens élastiques comprennent un ressort hélicoïdaL cylindrique (14) à caractéristique sensiblement linéaire. 3. Transducteur électrique de pression selon La revendication 2, caractérisé en ce que Lesdits seconds moyens élastiques comprennent un premier et un second ressorts hélicoïdaux cylindriques (14, 16) à caractéristique sensiblement Linéaire, agissant sur Ledit équipement mobile (6, 9, 10) depuis des parties se faisant face; à l'un (16) desdits ressorts héLicoïdaux sont associés des moyens de réglage de La charge initiale (13). 4. Transducteur électrique de pression selon la revendication 3, caractérisé en ce que L'enveloppe (1) comprend deux demi-coques (2, 3) entre lesquelles est enserrée la périphérie de La membrane (6); un premier ressort hélicoïdal (14) est placé entre une demi-coque (2) et la membrane (6); le second ressort hélicoïdal (16) et Le ressort à lame (15) sont placés dans l'autre demi- coque (3), chacun des deux ayant sa première portion respective qui appuie contre ledit équipement mobile (6, 9, 10) et une seconde portion qui appuie contre un organe de réglage (12, 13) respectif monté mobile dans une ouverture (3a) de ladite autre demi-coque (3). 5. Transducteur électrique de pression selon La revendication 4, caractérisé en ce que l'ouverture (3a) de ladite autre demi-coque (3) est filetée, et le ressort à Lame (15) a une portion centrale (15a) qui appuie sur ledit équipement mobile (6, 9, 10) et sa périphérie (15b) qui appuie sur un premier organe de réglage (12) essentiellement tubuLaire, vissé dans ladite ouverture (3a); La portion (12a) dudit organe de réglage (12) qui est vissée dans ladite ouverture (3a) est filetée dans sa partie intérieure; ledit second ressort hélicoïdal (16) - 12 - appuie contre un second organe de réglage (13) vissé dans Ladite portion à l'intérieur fiLeté (12a) du premier organe de réglage (12). 6. Transducteur électrique de pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau (10) a une forme annulaire et est monté autour d'une portion à tige (9b) d'un organe mobile de support (9) associé à la membrane (6), et qu'il est mobile dans une bobine tubulaire (7) fixée dans l'enveLoppe (1, 3) et qui porte ledit enrouLement (8). 7. Transducteur électrique de pression selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce qu'autour de la portion à tige (9b) de l'organe de support (9) est placé un organe d'écartement (11) qui s'étend du côté opposé à la membrane (9) par rapport au noyau (10), et contre lequel appuient le ressort à lame (15) et l'un desdits ressorts hélicoïdaux (16). 8. Transducteur électrique de pression selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la bobine (7) présente une portion périphérique (7a) adjacente à la périphérie de la membrane (6), et enserrée avec celle-ci entre lesdites deux demi-coques (2, 3). 9. Transducteur électrique de pression selon La revendication 8, caractérisé en ce que dans L'enveloppe (1, 3) est fixée une plaque (17), qui porte des circuits électriques et/ou électroniques auxquels est relié Ledit enroulement (8); à ladite plaque (17) sont associés des moyens de connexion électrique (17a, 3b) accessibles depuis l'extérieur de l'enveloppe (1, 3).