Brevet FR2885695A1 — publié le 20061117

L'invention concerne un circuit comportant au moins un élément de mesure catalytique. Dans le domaine de la technique de mesure des gaz, s'est établi l'usage d'appareils fonctionnant avec des éléments de mesure catalytiques, pour effectuer des mesures de gaz. En particulier, on utilise beaucoup les pellistors. A partir du constat que les propriétés électriques de ce type d'éléments de mesure catalytiques peuvent varier au cours de la mesure et que leur utilisation peut entraîner un risque d'explosion, on se heurte à des contraintes portant sur la technique de montage, dont il faut tenir compte lorsqu'on utilise ce type d'éléments de mesure. En particulier, dans les circuits traditionnels équipés de pellistors, les pellistors sont considérés comme des composants semi-conducteurs. Etant donné que leur résistance peut considérablement varier en fonction de la température, on travaille généralement avec des résistances additionnelles et avec des coupe-circuits thermiques, afin de limiter la puissance maximale du pellistor et, simultanément, de limiter le courant maximum à des valeurs où un allumage par étincelles, dans un environnement soumis à un risque d'explosion, est exclu. Un circuit de ce type présente cependant l'inconvénient qu'une résistance additionnelle, ainsi qu'un coupe-circuit thermique, représentent des dissipateurs séparés et consomment de la puissance électrique, ce qui représente un inconvénient considérable, en particulier dans le cas d'appareils portables fonctionnant à piles, car la durée d'utilisation en est considérablement réduite. Il faut donc mettre à disposition nettement plus d'énergie que ce ne serait nécessaire pour faire fonctionner le pellistor seul. Les réservoirs d'énergie requis pour cela, par exemple les accumuateurs ou les batteries, augmentent défavorablement le poids de ce type d'appareils. L'invention a pour but de fournir un circuit équipé d'éléments de mesure catalytiques pouvant fonctionner avec des besoins énergétiques particulièrement réduits. Ce but est atteint grâce à un circuit comprenant au moins un élément de mesure catalytique, dans lequel cet élément de mesure catalytique, au nombre minimum d'un, est raccordé, sans résistance additionnelle et sans coupe-circuit thermique monté en amont, à la tension d'alimentation. L'invention part du principe qu'il est possible de donner, à un élément de mesure catalytique, des dimensions telles que sa résistance représente une valeur qui dépend, certes, de la température, mais qui varie cependant dans des limites garantissant à tout moment une limitation suffisante du courant et, par conséquent, empêche efficacement un allumage par étincelles, dans un environnement soumis à un risque d'explosion. En outre, il faut que les dimensions de l'élément de mesure catalytique soient telles qu'il puisse assurer la fonction de coupe-circuit thermique, limitant la puissance qui est acheminée en direction de l'élément de mesure. Par conséquent, l'élément de mesure catalytique assure simultanément la fonction de protection d'un dispositif électronique éventuellement rnonté en série, comme par exemple d'une électronique de puissance, grâce à laquelle il est possible de faire passer le flux de courant nécessaire aux mesures à travers l'élément de mesure catalytique. Conformément à l'invention, il est donc possible de se passer de résistance additionnelle ou de coupe-circuit thermique monté en amont. Avantageusement, l'invention peut être utilisée dans des circuits comportant plusieurs, mais cependant au moins deux éléments de mesure catalytiques. En particulier, les circuits contenant au moins un pellistor, peuvent être équipés conformément à l'invention. Dans ce cas, avantageusement, au moins un pellistor est dimensionné de telle sorte qu'il limite le courant, à tout instant, à une valeur empêchant un allumage par étincelles dans un environnement soumis à un risque d'explosion. Conformément à l'invention, cette fonction est assurée, quelle que soit la température de service à laquelle le pellistor est utilisé pour des mesures. Avantageusement, le même pellistor peut présenter des dimensions telles qu'il serve de coupe-circuit thermique pour limiter la puissance qui peut être acheminée vers le pellistor. Les pellistors présentant un filament métallique en platine ou en alliage de platine et une perle catalytique en y-oxyde d'aluminium ou en un mélange d'y-oxyde d'aluminium et de dioxyde de zirconium, avec des catalyseurs en particules de métaux précieux peuvent, en particulier, être dimensionnés et utilisés selon l'invention. De préférence, au moins un pellistor présente un filament métallique en platine ou en alliage de platine présentant un diamètre de 0,01 mm à 0,08 mm et une perle catalytique en y-oxyde d'aluminium ou en un mélange d'yoxyde d'aluminium et de dioxyde de zirconium, avec des catalyseurs en particules de métaux précieux et est dimensionné de telle sorte que sa résistance, dans le cas d'une tension appliquée de 500 mV à 2500 mV, se situe dans la plage entre 3 Ohm et 25 Ohm. Les rnatériaux qui constituent avantageusement les particules de métaux précieux du catalyseur sont le platine, le rhodium, le palladium ou des combinaisons de ces métaux précieux. Le circuit selon l'invention est utilisé, en outre, de façon avantageuse, lorsque deux pellistors sont utilisés pour effectuer la mesure. L'invention va maintenant être expliquée de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple d'exécution. Les figures associées représentent: la figure 1 représente un circuit équipé de deux pellistors, selon l'état de la technique; la figure 2 représente un circuit selon l'invention, équipé de deux pellistors, sans résistance additionnelle, dimensionnés conformément à l'invention, et sans coupe-circuit thermique. La figure 1 représente un circuit comportant deux pellistors qui servent d'éléments de mesure catalytiques 1, 1'. Ceux-ci sont montés en série avec un module formant électronique de puissance 2, une résistance additionnelle 3 et un coupe-circuit thermique 4 qui sert à protéger la résistance additionnelle 3 et tous les éléments montés en série. La tension de sortie d'une source de tension 5 est appliquée à ce montage en série. Un module électronique comportant une électronique d'évaluation 6 sert à évaluer les signaux de mesure qui sont envoyés par l'ensemble des pellistors. Un module comportant une électronique d'excitation 7 sert à exciter le module formant électronique de puissance 2. L'électronique d'évaluation et l'électronique d'excitation sont également alimentées par la source de tension 5, mais sont cependant reliées à la source de tension 5, au signal de sortie des pellistors et au module formant électronique de puissance 2, par l'intermédiaire de résistances à haute impédance R1, R2, R3. La figure 2 représente un circuit selon l'invention, équipé de deux pellistors dimensionnés conformément à l'invention, sans résistance additionnelle et sans coupe-circuit thermique. Le montage en série qui est alimenté par la tension de sortie de la source de tension 5 ne contient plus, maintenant, qu'un ensemble de deux pellistors qui servent d'éléments de mesure catalytiques 1, 1' et un module formant électronique de puissance 2, qui est nécessaire pour faire fonctionner les pellistors. Sont également prévus un module comportant l'électronique d'excitation 7 et un module comportant l'électronique d'évaluation 6, qui sont, eux, découplés du reste du circuit par des résistances à haute impédance RI, R2, R3. Selon l'invention, les pellistors sont conçus de telle sorte qu'ils servent, d'une part, de coupe-circuit thermique pour limiter la puissance qui peut être acheminée vers les pellistors et, d'autre part, pour qu'ils présentent une résistance minimum qui empêche à tout moment un allumage par étincelles. Simultanément, ils remplissent la fonction de protection du module formant électronique de puissance 2, monté en série. Cette fonctionnalité permet, pour la première fois, de se passer de résistance additionnelle et de coupe-circuit thermique. Ce dispositif selon l'invention est rendu possible par la spécification des pellistors. Chaque pellistor contient un filament métallique en alliage de platine, présentant un diamètre de 0,01 millimètre à 0,08 millimètre. Le matériau qui constitue la perle catalytique est soit de l'y-oxyde d'aluminium, soit un mélange d'y-oxyde d'aluminium et de dioxyde de zirconium, des catalyseurs en particules de métaux précieux, tels que le platine, le rhodium, le palladium ou des combinaisons de ces métaux précieux, étant utilisés. Chaque pellistor présente des dimensions telles que sa résistance, lorsque la tension appliquée est de 500 millivolts à 2500 millivolts, se situe dans une plage comprise entre 3 et 25 Ohms. Même lorsque les températures de service, qui peuvent être requises pour mesurer les gaz à détecter, sont différentes, les valeurs ne dépassent pas cette plage, ou ne se situent pas en dessous de celle-ci. On peut ainsi s'assurer qu'on empêche efficacement un allumage par étincelles, dans n'importe quel état de fonctionnement. Grâce au circuit selon l'invention, les pellistors dont on a besoin pour effectuer la mesure représentent les seuls dissipateurs qui consomment de l'énergie de façon notable. Grâce à ce circuit, il est possible de concevoir des appareils de mesure de gaz portables présentant des besoins énergétiques nettement moindres, ce qui signifie, à l'inverse que, pour un poids donné, on peut disposer d'une durée d'utilisation nettement plus longue. Revendications 1. Circuit comprenant au moins un élément de mesure catalytique (1), dans lequel cet élément de mesure catalytique (1), au nombre minimum d'un, est raccordé, sans résistance additionnelle et sans coupe-circuit thermique monté en amont, à la tension d'alimentation. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux éléments de mesure catalytiques (1, 1') sont prévus. 3. Circuit selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un pellistor est prévu comme élément de mesure catalytique (1). 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins un pellistor est dimensionné de telle sorte qu'il limite le courant, à tout instant, à une valeur empêchant un allumage par étincelles dans un environnement soumis à un risque d'explosion. 5. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins un pellistor présente des dimensions telles qu'il sert de coupe-circuit thermique pour limiter la puissance qui peut être acheminée vers le pellistor. 6. Circuit selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un pellistor présente un filament métallique en platine ou en alliage de platine présentant un diamètre de 0,01 mm à 0,08 mm et une perle catalytique en y-oxyde d'aluminium ou en un mélange d'y-oxyde d'aluminium et de dioxyde de zirconium, avec des catalyseurs en particules de métaux précieux et est dimensionné de telle sorte que sa résistance, dans le cas d'une tension appliquée de 500 mV à 2500 mV, se situe dans la plage entre 3 Ohm et 25 Ohm. 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que les catalyseurs constitués en particules de métaux précieux comprennent des particules de platine, rhodium, palladium ou des combinaisons de ces métaux précieux. 8. Circuit selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que deux pellistors sont prévus.