Brevet FR2777348A1 — publié le 19991015

La présente invention concerne un procédé de mesure du niveau d'huile dans un réceptacle, ainsi qu'un dispositif pour la mise-en-oeuvre de ce procédé. Par le brevet francais N 76.30120 (publié sous le N 2 367 276) il est connu un dispositif permettant le contrôle du niveau de liquide contenu dans un réservoir. Ce dispositif utilise un élément métallique résistif immergé dans le liquide à contrôler et traversé par un courant électrique constant provoquant son échauffement, et un comparateur qui confronte la tension aux bornes de l'élément résistif avec t tensions prédéterminées, correspondant à T niveaux d'immersion de l'élément résistif, pour indiquer le niveau du liquide. Selon ce brevet N 76.30120, pour qu'un tel dispositif de contrôle soit d'une précision acceptable malgré sa grande sensibilité aux variations de la température ambiante (ce qui est en particulier le cas dans les véhicules automobiles), il est prévu de mesurer la différence entre la tension à un instant donné aux bornes de l'élément résistif et la tension initiale, et c'est cette différence qu'on compare aux niveaux de tension prédéterminés. Le dispositif connu rappelé ci-dessus présente toutefois l'inconvénient que, quand l'élément résistif formant sonde n'est pas immergé dans l'huile, il est soumis à des puissances de chauffe importantes et peut alors s'altérer très rapidement. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient du dispositif connu et, pour cela, elle propose d'alimenter la sonde pendant un temps inversement lié à la longueur de la partie émergée de la sonde, ainsi moins la sonde est immergée et donc peu refroidie par l'huile, et plus le temps d'alimentation est court. A cet effet, selon l'invention, la sonde est alimentée par une succession d'impulsions de courant, et la tension mesurée aux bornes de la sonde est comparée à une valeur de tension de référence correspondant à la variation de tension enregistrée sur une sonde immergée dans l'huile d'une hauteur correspondant au minimm affiché égal au niveau bas de l'huile, le nombre des dites impulsions de courant étant tel qu'il permet à l'augmentation de la tension aux bornes de la sonde d'atteindre la dite valeur de tension de référence. Avantageusement, l'invention utilise un algorithme d'affichage très simple, et particulièrement adapté à un bargraphe. Les largeurs d'impulsions d'alimentation sont calibrées pour être directement corrélées avec l'affichage, le nombre de segments activés du bargraphe correspondant au nombre d'impulsions générées. Pour bien faire comprendre le dispositif selon l'invention on en décrira ci-après le principe de fonctionnement ainsi que des exemples de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel: la figure 1 est un schéma de principe simplifié du dispositif de mesure de niveau d'huile selon la présente invention; les figures 2 à 4 sont des graphiques de la tension en fonction du temps, pour des exemples de mesure avec des niveaux d'huile différents; et les figures 5 et 6 sont deux exemples de réalisation du dispositif de mesure selon l'invention. En référence à la figure 1, le dispositif de mesure mettant en oeuvre le procédé selon la présente invention comprend un générateur de courant 1 fournissant des impulsions de courant à une sonde 2 partiellement immergée dans l'huile (non représentée) dont le niveau est à mesurer. Un comparateur 3 compare la variation de tension enregistrée sur la sonde 2, (c'est-à-dire l'écart de tension enregistré entre le début et la fin de l'impulsion) lors de l'application d'une impulsion de courant, à un seuil de tension de référence SO. 3 2777348 La sortie du comparateur 3 est appliquée à un dispositif de traitement 4, lui-même relié d'une part à un dispositif d'affichage du niveau mesuré tel qu'un bargraphe et, d'autre part, au générateur de courant 1. Le seuil de tension de référence SO du comparateur 3 est choisi de telle manière qu'il corresponde à la variation de tension enregistrée sur la sonde 2 lorsque celle-ci est immergée dans un niveau d'huile d'une hauteur correspondant au minimum affiché, c'est-à-dire au premier segment du bargraphe 5. On prendra comme valeur de seuil SO la valeur de la tension au-dessus de la valeur d'origine, de manière à compenser l'ensemble des dispersions des composants et de la température. Pour la mesure, le générateur de courant 1 produit une impulsion de courant de durée T1. Si celle-ci permet d'atteindre le seuil de tension SO (la hauteur de l'huile étant faible et donc l'échauffement de la sonde 2 élevé), à cette génération de la première impulsion correspond l'affichage du premier segment du bargraphe 5. Si par contre le seuil de tension SO n'est pas atteint avec la première impulsion Tl (car le niveau d'huile est plus haut que dans le cas précédent), le dispositif génère alors une seconde impulsion calibrée T2 pour correspondre au second niveau d'affichage du bargraphe 5, et ainsi de suite jusqu'à analyser toute la dynamique de la sonde 2. A la figure 2, on a représenté le graphique correspondant à un exemple de mesure avec un niveau d'huile bas. Compte tenu de ce niveau, l'échauffement de la sonde 2 est rapide et le seuil de tension SO est atteint dès la première impulsion Tl. Le premier segment du bargraphe 5 est seul activé, affichant un niveau d'huile minimum. Le graphique représenté à la figure 3 correspond à un exemple de mesure avec un niveau d'huile intermédiaire. L'échauffement de la sonde 2 étant donc moins rapide que 4 2777348 dans l'exemple de la figure 2, le seuil de tension SO n'est atteint qu'à la seconde impulsion T2 et les premier et second segments du bargraphe 5 sont alors activés. A la figure 4 on a représenté le graphique d'un exemple de mesure avec un niveau d'huile encore supérieur à celui de la figure 3. L'échauffement de la sonde 2 est alors encore moins rapide que dans cet exemple précédent et, comme on le voit, le seuil de tension SO n'est atteint qu'à la quatrième impulsion T4. Les premier, second, troisième et quatrième segments du bargraphe 5 sont alors activés. A la figure 5, on a représenté un premier exemple de réalisation du dispositif de mesure selon l'invention qui utilise comme mémorisation de la tension d'origine, un condensateur C disposé entre la sonde 2 et le comparateur 3, et commandé par un commutateur 6. Un transistor 7 est connecté entre le dispositif de traitement 4 et de générateur de courant 1 et, conformément à la description de la figure 1, le dispositif génère une impulsion T1 en pilotant le transistor 7. Dans la phase du début de l'impulsion Tl, le commutateur 6 est fermé et le condensateur C se charge à la valeur UO qui correspond aux conditions initiales de la mesure (température ambiante, résistance de la sonde...). Après mémorisation des conditions initiales, on libère le commutateur 6 et l'on retrouve alors sur l'entrée du comparateur 3 une tension correspondant à la valeur différentielle U-UO. Si au bout du temps T1 cette tension dépasse la valeur SO du seuil de comparaison, alors l'information transmise au dispositif de traitement 4 est enregistrée comme niveau d'huile 1 sur le bargraphe 5. Dans le cas contraire, le dispositif de traitement pilote le transistor 7 pour produire une seconde impulsion T2, en conservant toujours la mémorisation des conditions initiales dans le condensateur C, et le processus se déroule de la façon décrite en référence aux figures 1 à 4. 2777348 Pour s'affranchir des problèmes aux limites de niveau entre chaque segment du bargraphe, et afin d'éviter des instabilités d'affichage, on utilise avantageusement une solution, connue en soi, qui consiste à inclure une hystérésis sur le niveau de tension de seuil SO de manière à garantir une stabilité d'affichage. Selon le niveau réel obtenu, cette hystérésis H sera gérée en plus ou en moins par rapport à SO. Ainsi, si le niveau de tension réel atteint, par exemple pour une émission de trois impulsions, est de peu supérieur à SO, le seuil de discrimination devra être porté à SO-H de manière à obtenir un affichage sûr des trois premiers segments du bargraphe. Par contre, si le niveau atteint pour ces trois mêmes impulsions est largement supérieur à SO (sans pour autant que les deux premières impulsions ne permettent d'atteindre ce seuil), le seuil devra alors être porté à SO+H. Le seuil de comparaison prendra donc les valeurs SO+H et SO-H en fonction du niveau réel de tension. On réalise cette adaptation en faisant varier le seuil du comparateur 3 de la figure 5, ou bien en ajoutant à celui-ci un second comparateur. En référence à la figure 6, on a représenté une seconde forme de réalisation du dispositif de mesure selon l'invention, comprenant un microcontrôleur 13 utilisant un convertisseur analogique numérique qui assure les fonctions de mémorisation des conditions initiales, de mesure de tension et de génération de l'hystérésis. Dans ce dispositif, on utilise un générateur de courant constant 8 constitué par un transistor NPN polarisé par une chaîne d'amplification qui asservit le courant produit à une référence. A cet effet, comme on l'a représenté, une chute de tension est prélevée aux bornes d'une résistance de mesure 9. Après amplification par l'amplificateur 10, cette chute de tension est comparée, par l'amplificateur 11, à une tension de référence 12, et le 6 2777348 résultat de cette comparaison va asservir la polarisation du transistor pour maintenir constant le courant produit. Comme pour l'exemple de la figure 5, un transistor (non représenté à la figure 6) connecté en amont du générateur de courant 8 permet de piloter le dispositif en impulsion. On remarquera que le transistor du générateur de courant 8 peut indifféremment être un transistor NPN, comme décrit en référence à la figure 6, ou un transistor PNP. Dans ce dernier cas, le sens de branchement de l'amplificateur 11 est alors à permuter, et il y a lieu d'ajouter une résistance de base. On notera aussi que, pour améliorer la précision de l'ensemble de mesure, il est avantageux d'associer la référence 12 du générateur de courant 8 à la référence du convertisseur analogique numérique, ce qui permet d'annuler toute dérive de l'une d'entre elles. On comprendra que le signal prélevé aux bornes de la sonde de mesure peut être amplifié pour augmenter la précision de la mesure. De plus, une partition de la zone de mesure peut permettre d'accentuer cette précision. Dans ce dernier cas, un dispositif de commutateur d'offset est alors nécessaire pour faire coïncider la dynamique de tension avec la plage du convertisseur analogique numérique. 7 2777348 REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure du niveau d'huile dans un réceptable, comprenant les opérations qui consistent: - à immerger partiellement une sonde résistive (2) dans l'huile liquide dont on désire mesurer le niveau, - à alimenter en courant électrique la dite sonde résistive (2), - à mesurer l'augmentation de résistance de la sonde résistive (2) due à l'échauffement, par comparaison de l'augmentation de la tension aux bornes de la sonde résistive (2) à une valeur de tension de référence (SO), et à transformer la dite mesure d'augmentation de la résistance de la sonde (2) en une expression du niveau d'huile, caractérisé en ce que la sonde (2) est alimentée par une succession d'impulsions de courant (Tl, T2,........) et en ce que la dite valeur de tension de référence (SO) correspond à la variation de tension enregistrée sur la sonde immergée dans l'huile d'une hauteur permettant l'affichage du niveau minimum d'indication de niveau, le nombre des dites impulsions de courant (T1, T2,.....) étant tel qu'il permet à l'augmentation de la tension aux bornes de la sonde (2) d'atteindre le dit seuil de tension de référence (SO). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions d'alimentation (T1,T2,....) ont leurs largeurs calibrées pour être directement corrélées avec l'indication du niveau d'huile. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'indication exprimée du niveau d'huile correspond au nombre d'impulsions de courant (T1,T2,.....) générées. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une hystérésis (H) est incluse sur le niveau de tension de référence (SO), cette hystérésis (H) étant gérée en plus ou en moins par rapport au dit seuil (SO) selon le niveau de tension réel obtenu. 8 2777348 5. Dispositif de mesure d'un niveau d'huile liquide dans un réceptacle pour la mise-en-oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 4, comprenant une sonde résistive (2) partiellement immergée dans l'huile contenue dans le réceptacle, un générateur de courant électrique (1,8) alimentant la dite sonde (2), et un comparateur (3) auquel est appliquée l'augmentation de la tension aux bornes de la sonde (2) pour la comparer à une valeur de tension de référence (SO), caractérisé en ce que le dit générateur de courant (8) fournit des impulsions de courant (T1,T2,.. .), et par un dispositif électronique de traitement (4) de la sortie du comparateur (3) qui, si l'augmentation de tension atteint la dite valeur de tension de référence (SO), commande la visualisation du niveau d'huile sur un dispositif d'affichage (5) et, si l'augmentation de tension est inférieure à la dite valeur de tension de référence (SO), commande par un transistor (7) l'envoi d'une nouvelle.. CLMF: impulsion (T2,......) de courant d'alimentation. 6. Dispositif de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un condensateur (C) de mémorisation des conditions d'origine disposé entre la dite sonde (2) et l'entrée du comparateur (3). 7. Dispositif de mesure selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que le générateur de courant (8) est constitué par un transistor polarisé par une chaîne d'amplification (10,11) qui asservit le courant d'alimentation produit à une référence (12). 8. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'augmentation de la tension aux bornes de la sonde (2) est appliquée à un microcontrôleur (13) possédant un convertisseur analogique numérique qui assure les fonctions de mémorisation, de mesure de tension et de génération de l'hystérésis. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la référence (12) du générateur de courant (8) est 9 2777348 associée à la référence du convertisseur analogique numérique.