Brevet FR2750772A1 — publié le 19980109

PLWIOMÈTRE La présente invention concerne un pluviomètre destiné à mesurer les précipitations d'eau atmosphérique dans une station météorologique ou bioclimatologique, par exemple. D'une manière générale, les pluviomètres actuels sont basés sur l'utilisation d'un dispositif de récupération d'eau de pluie qui est monté basculant pour évacuer, à chaque basculement, une quantité d'eau déterminée de pluie qui est récupérée entre deux basculements successifs. A partir de cette quantité d'eau de pluie qui définit le seuil de basculement du dispositif de récupération et du nombre de basculements de ce dernier, on peut ainsi déterminer la quantité d'eau tombée et la durée d'une précipitation. Le but de l'invention est d'améliorer la précision des mesures obtenues à partir d'un pluviomètre du type précité en prenant notamment en compte le degré ou l'intensité de la précipitation. A cet effet, l'invention propose un pluviomètre comprenant un premier dispositif de récupération de l'eau de pluie d'une précipitation atmosphérique, monté basculant entre deux positions pour évacuer à chaque basculement, une quantité déterminée d'eau de pluie qui est récupérée entre deux basculements successifs, pluviomètre qui est caractérisé en ce qu'il comprend un second dispositif de récupération monté basculant pour récupérer au moins la quantité d'eau évacuée après chaque basculement du premier dispositif de récupération, le seuil de basculement de ce second dispositif correspondant à une quantité d'eau qui est supérieure à celle nécessaire au basculement du premier dispositif, le pluviomètre comprenant également des moyens de comptage des basculements des deux dispositifs pour déterminer la durée et la quantité de pluie tombée au cours d'une précipitation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le pluviomètre comprend un entonnoir d'entrée fixe pour recevoir et diriger l'eau de pluie vers le premier dispositif de récupération, et le second dispositif de récupération peut être également directement alimenté à partir de cet entonnoir d'entrée lorsque le niveau de l'eau de pluie dans ce dernier dépasse un seuil déterminé, notamment par fortes pluies. Avantageusement, l'eau de pluie évacuée après chaque basculement du premier dispositif de récupération est déversée dans un entonnoir intermédiaire fixe qui alimente le second dispositif de récupération, et l'entonnoir d'entrée et l'entonnoir intermédiaire peuvent communiquer l'un avec l'autre par un conduit de dérivation. D'une manière générale, chaque dispositif de récupération comprend un double auget, de manière à ce que, pour une position de chaque dispositif de récupération, un auget soit dans une position de remplissage alors que l'autre auget est dans une position de vidange, et inversement pour l'autre position de chaque dispositif de récupération. Selon un mode de réalisation, les moyens de comptage des basculements de chaque dispositif de récupération comprennent un capteur de position fixe associé à chaque auget des doubles augets, un compteur relié aux deux capteurs de chaque dispositif de récupération, et une unité de commande et de mesure reliée aux deux compteurs des deux dispositifs de récupération d'une part et à l'ensemble des capteurs d'autre part. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande et de mesure envoie un signal de remise à zéro au compteur associé au premier dispositif de récupération à chaque basculement du second dispositif de récupération. Avantageusement, les deux capteurs de position associés à chaque dispositif de récupération sont dans des états logiques différents pour chaque position stable du dispositif de récupération, et l'unité de commande et de mesure teste régulièrement les états logiques des capteurs pour pouvoir détecter une anomalie de fonctionnement dans les capteurs. L'unité de commande et de mesure peut ainsi pallier le dysfonctionnement d'un capteur et compter elle-même le nombre des basculements du dispositif de récupération associé au capteur défectueux. Ainsi, l'unité de commande et de mesure pourra apporter automatiquement une correction dans le nombre des basculements enregistrés par le compteur associé au capteur en panne. Autrement dit, les mesures pourront se poursuivre jusqu'à ce que le capteur défectueux soit remplacé. Par contre, une telle continuité de fonctionnement ne pourrait pas être obtenue avec l'utilisation d'un seul capteur pour détecter les basculements d'un dispositif de récupération. Selon un autre exemple de réalisation, les moyens de comptage des basculements des dispositifs de récupération, ne comprennent pas de compteurs, et c'est l'unité de commande et de mesure qui gère directement le comptage des basculements en testant alors quasiment en permanence les états des capteurs de position. Cependant, dans cette solution, l'unité de commande et de mesure doit être disponible pour effectuer ces tests, ce qui est au détriment des autres tâches qu'elle doit effectuer. Selon un avantage important de l'invention, la combinaison des deux dispositifs de récupération dont les seuils de basculement sont différents, permet d'affiner la précision des mesures de la quantité d'eau tombée au cours d'une précipitation et la durée de celle-ci, quelle que soit l'intensité de cette précipitation. Selon un autre avantage de l'invention, le pluviomètre reste d'une structure simple qui lui permet d'avoir un fonctionnement fiable, et est d'un coût de fabrication peu élevé. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui sont donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale schématique d'un pluviomètre conforme à l'invention, et - la figure 2 est une vue schématique de principe pour illustrer les moyens électriques et électroniques qui contrôlent le fonctionnement du pluviomètre. Le pluviomètre 1 illustré sur la figure 1 comprend un entonnoir d'entrée fixe 3, d'axe vertical X-X pour recevoir et diriger l'eau de pluie d'une précipitation atmosphérique vers un premier dispositif de récupération 5. Ce premier dispositif de récupération 5 comprend un double auget 5a et 5b, monté articulé autour d'un axe horizontal Y1-Y1 et susceptible de basculer entre deux positions stables. Dans l'une de ces deux positions, l'auget 5a occupe une position de remplissage alors que l'auget 5b est dans une position de vidange ou d'évacuation. Inversement, dans l'autre de ces deux positions, l'auget 5a occupe une position de vidange ou d'évacuation alors que l'auget 5b est dans une position de remplissage. Le premier dispositif de récupération 5 est monté au-dessous de l'entonnoir d'entrée 3, de manière à ce que celui des deux augets 5a ou 5b qui est dans une position de remplissage, soit situé sensiblement en regard de l'ouverture de sortie 7 de l'entonnoir d'entrée 3 pour être alimenté en eau de pluie. Le seuil de basculement du premier dispositif de récupération 5 est déterminé par la quantité d'eau de pluie récupérée par celui des augets 5a ou 5b qui est dans une position de remplissage. Les deux augets 5a et 5b ont la même forme et les mêmes dimensions pour que le basculement du premier dispositif de récupération 5 d'une position à l'autre puisse s'effectuer à partir d'un même seuil de basculement correspondant à une quantité d'eau de pluie récupérée qui est de l'ordre de 2 cm3 par exemple. Le pluviomètre 1 comprend également un second dispositif 10 de récupération d'eau de pluie qui a une structure semblable à celle du premier dispositif 5, à savoir qu'il comprend un double auget 10a et lOb, monté articulé autour d'un axe horizontal Y2-Y2 et susceptible de basculer entre deux positions stables pour chacune desquelles un auget est dans une position de remplissage alors que l'autre auget est dans une position de vidange. Le second dispositif de récupération 10 est monté au-dessous du premier dispositif 5, de manière à ce que celui des deux augets 10a ou 10b qui est dans une position de remplissage, puisse récupérer l'eau de pluie qui est déversée, après chaque basculement, par l'auget 5a ou 5b qui est dans une position de vidange. D'une manière générale, le seuil de basculement du second dispositif de récupération 10 correspond à une quantité d'eau récupérée par l'un des deux augets 10a ou 10b, qui est supérieure à la quantité d'eau nécessaire au basculement du premier dispositif de récupération 5. Le seuil de basculement du second dispositif 10 correspond à une quantité d'eau de pluie récupérée qui est de l'ordre de 20 cm3 par exemple. Ainsi, la fréquence des basculements du second dispositif de récupération 10 sera inférieure à celle du premier dispositif 5. Avantageusement, le second dispositif de récupération 10 est alimenté à partir d'un entonnoir intermédiaire 12 qui est monté entre les deux dispositifs de récupération 5 et 10. Cet entonnoir intermédiaire 12 est donc dimensionné de manière à pouvoir recevoir indifféremment l'eau de pluie récupérée dans l'auget 5a ou 5b du premier dispositif de récupération 5. L'orifice de sortie 13 de l'entonnoir intermédiaire 12 est situé sensiblement en regard et au-dessus de l'auget 10a ou 10b du second dispositif de détection 10 qui est dans une position de remplissage. Lorsque l'auget 10a ou 10b du second dispositif de récupération 10 est dans une position de remplissage, il peut être également alimenté à partir de l'entonnoir d'entrée 3 lorsque le niveau d'eau de pluie atteint dans cet entonnoir 3 dépasse un seuil déterminé. A cet effet, une extrémité d'un conduit de dérivation 15 débouche dans l'entonnoir d'entrée 3 à une hauteur de ce dernier qui correspond à une quantité d'eau déterminée, alors que l'autre extrémité du conduit de dérivation 15 débouche en regard de l'entonnoir intermédiaire 12 pour diriger l'eau de pluie vers le second dispositif de récupération 10 sans passer par le premier dispositif 5. En se reportant à la figure 2, le pluviomètre 1 est équipé de moyens 20 électriques et électroniques qui sont destinés à mesurer la durée d'une précipitation d'eau et la quantité d'eau tombée à partir des basculements des deux dispositifs de récupération 5 et 10. A titre d'exemple, ces moyens 20 comprennent deux capteurs de position associés à chaque dispositif de récupération 5 et 10 pour détecter leurs basculements entre leurs deux positions stables. Plus précisément, deux capteurs 22a et 22b sont situés au voisinage des deux positions stables du premier dispositif de récupération 5. Chaque capteur 22a et 22b est dans un état logique 0 ou 1 et change d'état à chaque basculement du premier dispositif de récupération 5. Avantageusement, les deux capteurs 22a et 22b sont dans des états logiques différents pour chaque position stable du premier dispositif de récupération 5. Ainsi, à titre d'exemple, pour une position stable du premier dispositif de récupération 5 qui correspond à l'auget 5a dans une position de remplissage et à l'auget 5b dans une position de vidange, les deux capteurs 22a et 22b sont respectivement dans des états logiques 0 et 1 , et inversement pour l'autre position stable du premier dispositif de récupération 5. Les deux capteurs de position 24a et 24b associés au second dispositif de récupération 10 fonctionnent suivant le même principe que celui des capteurs de position 22a et 22b. Les deux capteurs de position 22a et 22b sont électriquement reliés à un premier compteur C1, alors que les deux capteurs de position 24a et 24b sont électriquement reliés à un second compteur C2. Les deux compteurs C1 et C2 sont à leur tour électriquement reliés à une unité de commande et de mesure 25 qui a notamment pour fonction de remettre à zéro le premier compteur C1 après chaque basculement du second dispositif de récupération 10. L'unité 25 reçoit également les signaux émis par tous les capteurs pour des raisons qui seront explicitées plus loin. En se reportant à nouveau à la figure 1 et selon un mode préférentiel de réalisation du pluviomètre 1, l'orifice de sortie 7 de l'entonnoir d'entrée 3, l'axe de basculement Y1-Y1 du premier dispositif de récupération 5, l'orifice de sortie 13 de l'entonnoir intermédiaire 12 et l'axe de basculement Y2-Y2 du second dispositif de récupération 10, sont axialement alignés suivant l'axe vertical X-X défini par l'entonnoir d'entrée 3. L'entonnoir d'entrée 3 et l'entonnoir intermédiaire 12 sont montés sur un même support 30, qui supporte également les axes de basculement Y1-Y1 et Y2-Y2 des deux dispositifs de récupération 5 et 10. Ce support 30 repose sur une embase 31 par l'intermédiaire de pieds 32 réglables en hauteur, et comporte un niveau à bulle 35 par exemple, de manière à faciliter l'alignement précité suivant l'axe vertical X-X. Enfin, comme cela est imposé dans les stations météorologiques, le pluviomètre 1 est surmonté d'un grand entonnoir 40 qui récupère en réalité l'eau de pluie et dont l'orifice de sortie 42 est utilisé pour alimenter l'entonnoir d'entrée 3 du pluviomètre 1. Ce grand entonnoir 40 peut avoir une section d'entrée qui est de 2 400, 1000 ou 2000 cm2 selon les normes en vigueur, par exemple. Le positionnement de ce grand entonnoir 40 n'est pas critique, il faut simplement que son orifice de sortie 42 soit situé en regard de l'entonnoir d'entrée 3. La précision du positionnement de cet entonnoir 40 portera essentiellement sur son horizontalité. Le grand entonnoir 40 est monté de manière démontable sur un support 45 qui peut être indépendant du support 30 du pluviomètre 1. En fonctionnement, l'eau résultant d'une précipitation atmosphérique, tombe à l'intérieur du grand entonnoir 40 et s'écoule par l'orifice de sortie 42 dans l'entonnoir d'entrée 3 du pluviomètre 1. L'eau s'écoule ensuite par l'orifice de sortie 7 de l'entonnoir d'entrée 3 pour remplir progressivement l'auget 5a du premier dispositif de récupération 5 qui est dans une position de remplissage. Dès que la quantité d'eau emmagasinée dans l'auget 5a correspond au seuil de basculement du premier dispositif de récupération 5, ce dernier bascule vers son autre position stable où l'auget 5a se trouve dans une position d'évacuation et l'auget 5b dans une position de remplissage pour récupérer à son tour l'eau de pluie s'écoulant par l'orifice de sortie 7 de l'entonnoir d'entrée 3. Par suite du basculement du premier dispositif de récupération 5, les deux capteurs de position 22a et 22b vont changer d'état logique, c'est-àdire prendre respectivement les états logiques 1 et 0 , et le compteur C1 associé aux deux capteurs 22a et 22b va être incrémenté d'une unité. Plus précisément, si on suppose que le compteur C1 est sensible à un front montant, son incrémentation résultera du passage de l'état logique 0 à l'état 1 du capteur 22a. L'eau de pluie qui est évacuée par l'auget 5a du premier dispositif de récupération 5, est déversée dans l'entonnoir intermédiaire 12 et s'écoule par l'orifice de sortie 13 de cet entonnoir 12 pour remplir progressivement l'auget 10a du second dispositif de récupération 10 qui est dans une position de remplissage. Dès que la quantité d'eau stockée par l'auget 10a correspond au seuil de basculement du second dispositif de récupération 10, ce dernier bascule vers son autre position. Par suite du basculement du second dispositif de récupération 10, les deux capteurs de position 24a et 24b vont changer d'état logique, c'est-à-dire prendre respectivement les états logiques 1 et 0 par exemple, et le compteur C2 associé aux deux capteurs 24a et 24b va être incrémenté d'une unité par suite de la détection du front montant du capteur qui passe de l'état logique 0 à l'état logique 1 . A la suite de l'incrémentation du compteur C2, l'unité de commande et de mesure 25 envoie un signal RAZ de remise à zéro au compteur C1. La détection des basculements des deux dispositifs de récupération 5 et 10 au moyen des capteurs de détection 22a, 22b, 24a et 24b, offre un avantage supplémentaire par rapport à des systèmes qui n'utiliseraient qu'un seul capteur pour chaque dispositif de récupération. En effet, selon l'invention, l'unité de commande et de mesure 25 peut tester régulièrement l'état des capteurs, sachant que les deux capteurs 22a et 22b d'une part et les deux capteurs 24a et 24b d'autre part, doivent être dans des états logiques différents en dehors de la phase de basculement proprement dite. Dans ces conditions, si les capteurs 22a et 22b ou les capteurs 24a et 24b sont dans un même état logique après le basculement du dispositif de récupération associé, l'unité de commande et de mesure 25 détectera automatiquement un basculement alors que ce basculement ne sera pas comptabilisé par le compteur C1 ou C2. Ainsi, l'unité de commande et de mesure 25 apportera automatiquement la correction nécessaire, à un basculement prêt, au nombre de basculements comptabilisé par les compteurs C1 et C2. Autrement dit, en cas de panne d'un capteur 22a ou 22b et/ou d'un capteur 24a ou 24b, l'unité de commande et de mesure 25 peut elle-même compter les basculements car elle est en mesure de détecter un basculement indépendamment des compteurs. En outre, par la connaissance des états logiques des capteurs, elle peut déterminer celui des capteurs qui est en panne. Dans ces conditions, selon un autre exemple de réalisation des moyens de comptage des basculements, on supprime les compteurs C1 et C2. Dans ce cas, l'unité de commande et de mesure 25 assure elle-même le comptage mais cela se fait au détriment des autres tâches qu'elle peut exécuter. D'une manière générale, dans le cas d'une faible pluie qui entraîne le basculement du second dispositif de récupération 10, le nombre de basculements du premier dispositif de récupération 5 permettra d'apporter une meilleure précision sur la mesure. Dans le cas d'une forte pluie, le second dispositif de récupération 10 sera également alimenté par le conduit de dérivation 15 dès que la quantité d'eau de pluie reçue par l'entonnoir d'entrée 3 atteindra un niveau déterminé. Sans cette disposition, la précision de la mesure serait altérée. L'intérêt du premier dispositif de récupération 5 réside alors dans le fait qu'il donne plus une information temporelle sur le début de la précipitation qu'une information quantitative. Cette information temporelle donnée par le premier dispositif de récupération 5 intervient également en présence de rosée ou d'une pluie fine qui aura pour conséquence une fréquence de basculement assez faible du premier dispositif de récupération 5. Enfin, dans le cas d'une pluie intermittente, le second dispositif de récupération 10 pourra contenir dans son auget 10a ou 10b une quantité d'eau de pluie insuffisante pour déclencher son basculement, ce qui peut être la source d'une imprécision sur la mesure. Dans ce cas, la présence du premier dispositif de récupération 5 permet d'atténuer cette imprécision du fait que son seuil de basculement est plus bas. Dans l'exemple décrit précédemment, il existe un facteur 10 entre les seuils de basculement des deux dispositifs de récupération 5 et 10. Bien entendu, ce facteur n'est pas limité à cette valeur. REVENDICATIONS 1.- Pluviomètre comprenant un premier dispositif de récupération (5) d'une précipitation d'eau atmosphérique, monté basculant entre deux positions stables pour évacuer, à chaque basculement, une quantité déterminée d'eau de pluie qui est récupérée entre deux basculements successifs, caractérisé en ce qu'il comprend un second dispositif de récupération (10), monté basculant et destiné à récupérer au moins la quantité d'eau évacuée après chaque basculement du premier dispositif de récupération (5), le seuil de basculement de ce second dispositif de récupération (10) correspondant à une quantité d'eau qui est supérieure à celle nécessaire au basculement du premier dispositif de récupération (5), et des moyens (20) de comptage des basculements des deux dispositifs (5,10) pour déterminer la durée et la quantité de pluie tombée au cours d'une précipitation. 2.- Pluviomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un entonnoir d'entrée fixe (3) pour recevoir et diriger l'eau de pluie vers le premier dispositif de récupération (5), et en ce que le second dispositif de récupération (10) est également directement alimenté à partir de cet entonnoir d'entrée (3) lorsque le niveau de pluie atteint dans ce dernier dépasse un seuil déterminé. 3.- Pluviomètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'eau de pluie évacuée après chaque basculement du premier dispositif de récupération (5) est déversée dans un entonnoir intermédiaire fixe (12) qui alimente le second dispositif de récupération (10). 4.- Pluviomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'entonnoir d'entrée (3) et l'entonnoir intermédiaire (12) communiquent l'un avec l'autre par un conduit de dérivation (15). 5.- Pluviomètre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque dispositif de récupération (5;10) comprend un double auget (5a,5b 5b 10a,10b) et en ce que, pour une position de chaque dispositif de récupération (5;10), un auget (5a;10a) est dans une position de remplissage alors que l'autre auget (5b;10b) est dans une position de vidange, et inversement pour l'autre position de chaque système de récupération (5solo). 6.- Pluviomètre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de comptage (20) des basculements des deux dispositifs de récupération (5solo) comprennent - deux capteurs de position (22a,22b ;24a,24b) associés à chaque dispositif de récupération (5;10) pour détecter les deux positions stables du dispositif de récupération associé (5;10), - un compteur (Cl;C2) associé à chaque dispositif de récupération (5;10) et relié aux deux capteurs de position (22a,22b;24a,24b) du dispositif de récupération associé (5;10), et - une unité de commande et de mesure (25) reliée au compteur (Cl;C2) de chaque dispositif de récupération (5;10). 7.- Pluviomètre selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de commande et de mesure (25) envoie un signal de remise à zéro au compteur (C1) du premier dispositif de récupération (5) à chaque basculement du second dispositif de récupération (10). 8.- Pluviomètre selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les capteurs de position (22a,22b 24a,24b) associés à chaque dispositif de récupération (5solo) sont dans des états logiques différents pour chaque position stable du dispositif de récupération associe. 9. Pluviomètre selon la revendication 8, caractérisé en ce que les capteurs de position (22a,22b 24a,24b) associés à chaque dispositif de récupération (5;10) sont également reliés à l'unité de commande et de mesure (25), ladite unité (25) contrôlant le nombre de basculements effectifs des deux dispositifs de récupération (5solo) en cas de panne d'un capteur.