Brevet FR2753792A1 — publié le 19980327

La présente invention concerne la détection du niveau d'un liquide. La présente invention s'applique en particulier, mais non exclusivement, à la détection d'un niveau d'huile dans un carter de moteur de véhicules automobiles. La Demanderesse a déjà proposé dans le document FR-A-2367276 un dispositif permettant le contrôle du niveau d'un liquide contenu dans un réservoir. Ce dispositif comporte une sonde résistive partiellement immergée dans le liquide, des moyens d'alimentation capables d'appliquer de l'énergie électrique à ladite sonde, de préférence un courant constant, des moyens sensibles à l'une au moins des grandeurs électriques tension ou courant dans la sonde, et des moyens pour surveiller l'évolution de ladite grandeur à partir de sa valeur initiale, au début de l'application d'énergie électrique, afin d'en déduire des informations sur le niveau de liquide. L'indication de niveau obtenue selon ce document est assez fiable pour permettre, par exemple une alerte lorsqu'un seuil de niveau est atteint. La Demanderesse a ensuite proposé de nombreux perfectionnements à ce dispositif. Le but de la présente invention est de perfectionner encore les dispositifs connus de mesure de niveau de liquide à sonde résistive. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention, grâce à un dispositif du type comprenant: - une sonde résistive destinée à être au moins partiellement immergée dans un liquide, - un shunt résistif associé à la sonde, et - des moyens d'alimentation électrique contrôlés de la sonde et du shunt, caractérisé par le fait que les moyens d'alimentation électrique sont adaptés pour délivrer un courant pulsé et sont commandés par un asservissement piloté par la valeur du courant mesuré dans le shunt pour imposer une valeur de courant moyen carré constante dans la sonde résistive. Selon l'invention, le courant pulsé peut par exemple avoir une période constante. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif conforme à la présente invention, - la figure 2 représente un chronogramme du courant pulsé de période constante conforme à la présente invention, - la figure 3 représente la courbe d'évolution de la résistance d'une sonde résistive conforme à l'invention en fonction du temps, et - la figure 4 illustre un détail de cette courbe. On aperçoit sur la figure 1 annexée, une sonde résistive 10 connectée en série d'une résistance shunt 20 sur le trajet principal émetteur/collecteur d'un transistor interrupteur 30. Plus précisément, la sonde 10 et le shunt 20 sont connectés en série entre l'émetteur du transistor 30 et la masse. Le collecteur du transistor 30 est relié à une borne d'alimentation positif +APC. Dans le cadre de la présente invention, le transistor 30 est attaqué sur sa base par un courant pulsé par exemple de période constante de sorte que le transistor 30 délivre sur son émetteur, soit à travers le shunt 20 et la sonde résistive 10, un courant pulsé de période constante. En outre, selon l'invention, comme indiqué précédemment, le module 40 qui commande la base du transistor 30 est contrôlé par un asservissement piloté par la valeur du courant mesuré dans le shunt 20 pour imposer une valeur de courant moyen carré constante dans la sonde résistive 10. La sonde 10 peut être conforme aux dispositions décrites dans le document FR-A-2367276, ou encore conforme aux sondes de mesure de niveau d'huile commercialisées par la Demanderesse depuis de nombreuses années. Pour ces raisons, la structure et la nature de la sonde 10 ne seront pas décrites en détail par la suite. On a schématisé sur la figure 2, un courant pulsé de période constante T appliqué pendant un temps prédéterminé K à la résistance shunt 20 et à la sonde résistive 10 par le transistor interrupteur 30. A titre d'exemple non limitatif, le temps K d'application du courant pulsé de période constante est typiquement compris entre 0,2 et 2,5 secondes, très préférentiellement de l'ordre de 1,75 seconde. Sur la figure 2, la durée variable des impulsions carrées de courant appliqué à la sonde résistive 10, sont référencées ti. Dans le cadre de l'invention, la durée ti des impulsions de courant est modulée de telle sorte que la valeur du courant moyen carré dans la sonde résistive 10 soit constante, c'est-à-dire que (imoyen)2 = (imes) 2 (ti/T) = constante, relation dans laquelle imes représente le courant traversant la sonde résistive 10. (imes) est obtenu en mesurant la tension Ushunt aux bornes du shunt 20 et en divisant la valeur de cette tension obtenue, par la valeur connue de la résistance du shunt 20. De façon typique mais non limitative, (imoyen)2 peut être égale à ( 190mA + O,lmA)2. Selon la vitesse de l'asservissement, on peut moduler la durée ti de l'impulsion de courant pulsé correspondant à la mesure effectuée, ou bien l'impulsion de courant postérieure à la mesure effectuée. Par ailleurs, la période T du courant pulsé appliquée à la sonde résistive 10 est de préférence compris entre îms et ohms. De façon connue en soi, la sonde résistive 10 est constituée d'un fil résistif a sa résistance qui augmente par auto-échauffement lors de l'application d'un courant électrique. La courbe résultante de la résistance R(t) de la sonde résistive 10 est illustrée sur la figure 3. Comme on le voit sur cette figure, lors de l'application d'un courant électrique, la résistance R de la sonde résistive 10 évolue progressivement à partir d'une valeur initiale R0, en raison de cet autoéchauffement. En outre, la résistance de la sonde 10 augmente moins lorsque la sonde 10 est plongée dans un liquide, par exemple de l'huile, que lorsque la sonde 10 est dans l'air. En effet, la sonde résistive 10 est plus refroidie lorsqu'elle est plongée dans un liquide. On a ainsi illustré sur la figure 3, deux courbes typiques d'évolution de la résistance R de la sonde 10 respectivement dans l'huile et dans l'air. On a en outre tracé sur la figure 3 un seuil théorique d'alerte compris entre les valeurs finales Rlhuile et Rlair obtenues après le temps K d'application du courant pulsé. Plus précisément encore, sur la figure 4, on a représenté une partie de cette courbe d'évolution de la résistance R en fonction du temps à échelle agrandie, superposée aux créneaux de courant pulsé appliqués par le transistor 30 à la résistance shunt 20 et à la sonde résistive 10. Comme on le comprend à l'examen de la figure 4, la sonde résistive 10 connaît un auto-échauffement (tronçons de courbe référencés a sur la figure 4) pendant les créneaux de courant pulsé, suivi séquentiellement de périodes de refroidissement (référencées b sur la figure 4) entre ces crénaux de courant. Les courbes théoriques de la figure 3 correspondent par conséquent à un lissage de ces tronçons de courbe a et b représentés sur la figure 4. En pratique, le dispositif conforme à la présente invention peut mettre de préférence en oeuvre le processus suivant à t = 0, c'est-à-dire à l'origine de l'application du courant pulsé de période constante sur la sonde résistive 10, l'électronique ou module 40 fait l'acquisition de la tension Uosonde aux bornes de la sonde 10 et de la tension Uoshunt aux bornes du shunt 20. On en déduit, d'une part le courant Io à travers le shunt 20 et la sonde résistive 10 par la relation lo = Uoshunt/Rshunt et d'autre part la résistance de la sonde 10 par la relation Ro = Uosonde/Io. De façon typique la résistance de la sonde Ro est comprise entre 4 et 10 ohms. A la fin du temps K (par exemple 1,75 secondes) l'électronique fait l'acquisition de la tension Unsonde aux bornes de la sonde 10 et de la tension Unshunt aux bornes du shunt 20. On en déduit, d'une part le courant In dans le shunt 20 et dans la sonde 10 par la relation In = Unshunt/Rshunt et d'autre part la résistance Rn de la sonde résistive 10 par la relation Rn = Unsonde/In. Après le temps K le générateur de courant est arrêté. L'électronique calcule alors la différence Rn - R0 entre la résistance finale de la sonde 10 et sa valeur initiale. Si cet écart est supérieur à un seuil, on considère que la sonde résistive 10 est dans l'air et un seuil d'alerte peut être déclenché. De façon typique mais non limitative, ce seuil peut être déclenché pour un écart (Rn-Ro) supérieur à 1,29 ohms. Sur la figure 1, le module qui commande le transistor 30, mesure les tensions Ushunt, Usonde, calcule le courant I et la résistance R et exploite le résultat, est référencé 40. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. Ainsi dans le cadre de l'invention, on peut exploiter au moins une table de correspondance entre la valeur de résistance Rn calculée pour la sonde résistive (ou bien l'écart Rn-Ro de résistance calculée) et le niveau de liquide, au lieu d'une simple comparaison avec une valeur seuil. Cette variante permet de délivrer une information analogique ou numérique du niveau et non pas simplement délivrer une alerte lors du franchissement d'un seuil. La présente invention offre en particulier l'avantage de réduire la dissipation thermique dans le transistor 30 et le shunt 20 grâce à la commande à courant pulsé, par rapport à une alimentation continue, et permet par exemple l'intégration des moyens de commande dans un corps de connecteur de la sonde. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de niveau de liquide, en particulier de niveau d'huile dans un carter de moteur de véhicule automobile, du type comprenant une sonde résistive (10), destinée à être au moins partiellement immergée dans le liquide, un shunt résistif (20) associé à la sonde (10), des moyens d'alimentation électrique contrôlés de la sonde (10) et du shunt (20), caractérisé par le fait que les moyens d'alimentation électrique (30) sont adaptés pour délivrer un courant pulsé et sont commandés par un asservissement piloté par la valeur du courant mesuré dans le shunt (20) pour imposer une valeur de courant moyen carré constante dans la sonde résistive (10). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour mesurer la tension aux bornes du shunt (20) et la tension aux bornes de la sonde résistive (10) et déduire le courant dans le shunt (20) et la sonde résistive (10) en divisant la tension mesurée aux bornes de la résistance shunt (20) par la résistance de celle-ci et des moyens pour calculer la résistance de la sonde résistive (10) en divisant la tension mesurée aux bornes de celle-ci par la valeur calculée du courant. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre au moins une table de correspondance entre la valeur de résistance calculée pour la sonde résistive (10) et le niveau de liquide. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens adaptés pour mesurer la tension aux bornes de la résistance shunt (20) et la tension aux bornes de la sonde résistive (10) à l'instant d'origine de l'application du courant pulsé de période constante pour déduire le courant circulant dans le shunt (20) et dans la sonde résistance (10) en divisant la tension mesurée aux bornes de la résistance shunt par la résistance de celle-ci et la valeur de la résistance d'origine de la sonde résistive (10) en divisant la tension mesurée aux bornes de celle-ci par le courant calculé. 5. Dispositif selon les revendications 2 et 4 prises en combinaison, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens aptes à calculer la variation de résistance de la sonde résistive (10) entre l'instant d'origine d'application du courant pulsé de période constante et la fin de cette application et des moyens de comparaison de cet écart à une valeur seuil prédéterminée. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les moyens de commande sont adaptés pour moduler la durée ti des impulsions de courant pour imposer une valeur constante de courant moyen carré dans la sonde résistive (10). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le temps d'application du courant pulsé est compris entre 0,2 et 2,5 secondes. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le temps d'application du courant pulsé est de l'ordre de 1,75 secondes. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le courant pulsé a une période constante. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la période du courant pulsé est comprise entre 1 et ohms. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que les moyens de commande imposent un courant moyen carré constant dans la sonde résistive sensiblement égal à (1 90mA + 0,1 mA) 2 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que l'asservissement est adapté pour moduler la durée d'une impulsion de courant pulsé correspondant à la mesure effectuée. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que l'asservissement est adapté pour moduler la période ti d'une impulsion de courant pulsé postérieure à la mesure effectuée. 14. Application du dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 13, à la mesure de niveau d'huile dans le carter d'un moteur de véhicule automobile.