Brevet FR2801101A1 — publié le 20010518

La présente invention a pour objet un capteur de pression différentielle. Chaque fois que l'on utilise une turbine, une moto-turbine ventilateur permettant de véhiculer de l'air par modification des pressions, par exemple dans le domaine de la ventilation des logements ou dans celui de l'aspiration centralisée, il est intéressant de pouvoir maîtriser performance de l'appareil à partir du phénomène physique qu'elle engendre : la pression ou dépression selon que l'on insuffle de l'air l'extrait. De nombreux capteurs de pression existent, qui peuvent mesurer directement la pression. II s'agit par exemple de capteurs de pression par déplacement d'une membrane élastique mue par les forces engendrées par la pression. tel type de capteur soit est limité à la mesure de pression moyenne l'ordre de 100 à 1000 Pa, soit possède une taille importante afin d'obtenir des efforts suffisants de l'ordre de quelques grammes. Un autre type de capteur est constitué par les capteurs piézo- electriques permettant de mesurer des variations continues. Toutefois ces capteurs sont d'un coût élevé en raison de l'importance de traitement du signal qui en résulte. II est également connu de mesurer la pression, non pas directement, mais par les effets induits qu'elle génère, c'est-à-dire la mise mouvement de l'air qui, dans un conduit, permet d'obtenir un écoulement homogène turbulent ou laminaire selon le nombre de Reynolds. C'est ainsi qu'il est connu, notamment pour réaliser la mesure de faibles pressions différentielles, de réaliser un orifice reliant les deux endroits entre lesquels la différence de pression est à mesurer, et de mesurer le débit d'air passant dans cet orifice. En effet, les lois de la physique relient directement la différence de pression au carré du débit traversant l'orifice reliant les deux chambres. La pression différentielle est donc connue à partir de la mesure du débit. Un procédé connu de mesure du débit d'air par connaissance de la vitesse est le procédé du "fil chaud". Un filament métallique de très faible diamètre, jouant le rôle de résistance, est alimenté en courant. Le filament chauffe comme le filament d'une ampoule électrique, et refroidit selon une loi définie d'échange thermique de convection, qui est fonction du débit d'air au contact du filament. Comme décrit dans le document FR 2 711 , il est possible de mesurer la tension d'alimentation nécessaire pour maintenir le filament à la même température, cette tension étant l'image débit d'air et par conséquent de la pression différentielle. Cette technique a l'inconvénient de nécessiter un jet d'air particulièrement bien orienté sur le filament pour rendre compte de la vitesse de l'air dans l'orifice et donc de la pression différentielle. De plus, si les pressions mesurées sont faibles, le dispositif devra réaliser une accélération du jet d'air par un orifice de très petite taille, particulièrement sensible aux encrassements. but de l'invention est de fournir un capteur de pression différentielle de structure simple, possédant une bonne fiabilité, et permettant mesurer une pression différentielle sur une large plage avec une bonne précision. A effet, le capteur qu'elle concerne comprend un canal isolé thermiquement et reliant les deux endroits entre lesquels la pression différentielle à mesurer, contenant une résistance de chauffage, dont la puissance de chauffage est maîtrisée, au moins une sonde de température montée en aval de la résistance, et des moyens de gestion du capteur commandant l'alimentation en courant de la résistance et réalisant la mesure de température de chaque sonde, et fournissant ces valeurs à un organe calculant le débit à travers le canal et la pression différentielle entre les endroits reliés à l'entrée et à la sortie du canal. En jouant sur le principe d'échange thermique par convection au contact d'une résistance, l'invention rend compte de l'échange thermique se produisant au niveau d'une résistance chauffante dont la puissance est maîtrisée et dans le cas le plus simple est constante. La résistance engendre l'élévation de la température de l'air circulant dans canal, résultant de l'échange par convection ou entre la résistance et l'air, cette élévation de température étant mesurée à l'aide de sondes, telles par exemple des résistances à coefficient de température négatif. En raison de l'isolation thermique du canal, il est possible de mesurer l'échange en terme d'énergie, de manière globale, l'énergie fournie à la résistance étant entièrement restituée à l'air. Cela permet se soustraire à la nécessité de directivité du jet d'air comme tel est le cas dans la technique dite du fil chaud. En outre, afin que la puissance de chauffage soit entièrement dissipée dans l'air, le support de la résistance est isolé thermiquement vis- à-vis du canal et notamment vis-à-vis des sondes de température. Suivant une première forme d'exécution, ce capteur comporte deux sondes de mesure de température disposées en amont et en aval de la résistance, l'organe de calcul du débit d'air calculant le débit à partir de la différence de température des deux sondes. II est possible dans un tel cas d'effectuer une mesure en continu de la pression différentielle. Suivant une autre forme d'exécution de ce capteur, celui-ci comporte une seule sonde de mesure de température disposée en aval de la résistance, les moyens de gestion et l'organe de calcul réalisant successivement une mesure de la température en l'absence d'alimentation de la resistance et une mesure de la température en cours d'alimentation de la résistance et après stabilisation due à l'inertie thermique du canal, différence de ces deux mesures de température permettant de déterminer le débit puis la pression différentielle. Dans ce cas au contraire, il s'agit mesures discontinues, sachant que les prises de températures sont successives, et nécessitent de tenir compte de l'inertie thermique matériau constitutif du canal, avant chaque mesure. Afin de parfaitement homogénéiser le flux d'air et notamment température de celui-ci, tant en amont de la résistance qu'en aval de celle ci, le canal comporte un parcours sinueux en amont et en aval de résistance. Selon une autre caractéristique de l'invention, le canal possède une longueur et une section importante par rapport aux orifices mis en oeuvre dans les techniques connues de mesure de débit, et possède une perte charge linéaire sur sa longueur. Cette caractéristique permet limiter l'encrassement, surtout pour des mesures de faible pression, comme tel est cas lorsque l'orifice au niveau duquel est réalisée la mesure est très faible section. Selon une forme d'exécution de ce capteur, le canal est délimité par deux demi-coquilles, réalisées en matériau isolant, dans lesquelles sont ménagees des rainures symétriques qui, après assemblage, délimitent canal. Les moyens de gestion du capteur ainsi que l'organe de calcul peuvent être constitués par une carte électronique qui est solidaire des deux demi-coquilles. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexe représentant, à titre d'exemple une forme d'exécution de ce capteur. Figure 1 est une vue en perspective éclatée des principaux éléments constitutifs de ce capteur ; Figure 2 en est une vue de dessus après retrait d'une partie capteur. Le capteur représenté au dessin comprend un corps constitue deux demi-coquilles 2 réalisées en matériau isolant thermique. Les deux demi-coquilles délimitent un canal 3 dont les extrémités 4 et communiquent avec les deux endroits, tels que deux chambres, entre lesquels la pression différentielle doit être mesurée. Le canal 3 comporte une section constante et une longueur relativement importante, et comporte en son centre une résistance de chauffage 6. Les supports 7 la résistance de chauffage 6 sont isolées thermiquement vis-à-vis du canal. amont et en aval de la résistance de chauffage, sont disposées deux chicanes 8 et 9 qui ont pour fonction d'homogénéiser l'air s'écoulant dans canal 3. Des sondes de température 10 et 12 sont disposées dans canal 3, respectivement en amont de la chicane 8 et de la résistance de chauffage 6 et en aval de la chicane 9 et de la résistance de chauffage 6. Une carte électronique 13 solidaire des deux demi-coquilles 2 assure la commande de l'alimentation en courant de la résistance de chauffage 6, mesures de températures à l'aide des sondes 10 et 12, ainsi que le calcul la pression différentielle qui est obtenue à partir du débit, une relation directe existant entre l'écart de température mesurée et la pression différentielle, puisque les calories fournies par la résistance sont entièrement restituées à l'air dont on mesure l'élévation de température. Un tel capteur de pression différentielle peut trouver multiples applications pour les ventilateurs, les turbines d'aspiration, par exemple dans le domaine de la ventilation des logements ou dans le domaine de l'aspiration centralisée. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique en fournissant un capteur différentiel de structure simple, fournissant des resultats précis, d'une grande fiabilité compte tenu de l'absence de sensibilité à l'encrassement. Comme il va de soi l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce capteur décrit ici ' titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que le capteur pourrait ne comporter qu'une seule sonde de température, la sonde 12 disposée en aval de la résistance de chauffage 6, cette sonde de température étant utilisée successivement pour mesurer la température du flux d'air en l'absence de chauffage par la résistance 6, puis lorsque la résistance chauffante est alimentée courant, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.Capteur de pression différentielle, caractérisé en ce qu'il comprend un canal (3) isolé thermiquement et reliant les deux endroits entre lesquels la pression différentielle est à mesurer, contenant une résistance de chauffage (6), dont la puissance de chauffage est maîtrisée au moins une sonde de température (10, 12) montée en aval de résistance et des moyens (13) de gestion du capteur commandant l'alimentation en courant de la résistance et réalisant la mesure température chaque sonde, et fournissant ces valeurs à un organe calculant débit à travers le canal et la pression différentielle entre endroits reliés à l'entrée et à la sortie du canal. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que support (7) la résistance (6) est isolé thermiquement vis-à-vis du canal (3) et notamment vis-à-vis des sondes de température (10, 12). Capteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux sondes de mesure de température (10, 12) disposées en amont et en aval de la résistance, l'organe de calcul du débit d'air calculant le débit à partir de la différence de température des deux sondes. 4. Capteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une seule sonde de mesure de température (12), disposée en aval de la résistance (6), les moyens (13) de gestion l'organe de calcul réalisant successivement une mesure de la température en l'absence d'alimentation de la résistance et une mesure de température en cours d'alimentation de la résistance et après stabilisation due à l'inertie thermique du canal, la différence de ces deux mesures température permettant de déterminer le débit puis la pression différentielle. Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le canal (3) comporte un parcours sinueux (8, 9) en amont et aval de la resistance (16). 6. Capteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé ce que le canal (3) possède une longueur et une section importante par rapport aux orifices mis en oeuvre dans les techniques connues de mesure de débit, et possède une perte de charge linéaire sur sa longueur. 7. Capteur selon l'une revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le canal (3) est délimité deux demi-coquilles (2) réalisées en matériau isolant, dans lesquelles sont ménagées des rainures symétriques qui, après assemblage, délimitent canal.