Brevet FR2943414A1 — publié le 20100924

Procédé de mesure d'un niveau de produit dans un contenant et capteur pour la mise en oeuvre du procédé. La présente invention se rapporte aux procédés de mesure de produit dans un contenant, par exemple des produits alimentaires dans un silo. Plus particulièrement, elle concerne un procédé de mesure d'un niveau de produit dans un contenant, le procédé comportant les étapes suivantes : émission par un capteur ultrasonore d'une onde ultrasonore présentant une fréquence déterminée entre 20 et 400 kHz, mise en mode réception du capteur ultrasonore de manière à recevoir le signal reçu en retour, les étapes précédentes étant réalisées de manière récurrente. Il est actuellement connu d'utiliser des systèmes de radar, utilisant des ondes électriques, pour mesurer des niveaux de produits dans un contenant. Toutefois ces systèmes ne sont pas utilisables pour toutes les matières, notamment les matières ayant une faible constante diélectrique, et toutes configurations, notamment dans un environnement poussiéreux, la poussière pouvant se poser sur l'antenne radar et risquant de la désaccorder. Il est aussi possible d'utiliser des capteurs ultrasonores pour mesurer le niveau d'un produit dans des contenant fermés, dont le volume intérieur est difficile ou impossible d'accès. Toutefois les capteurs soumis à des atmosphères remplies de fines particules, notamment de la poussière, s'encrassent rapidement et ne peuvent plus fonctionner correctement. La fiabilité des mesures à long terme est donc très largement diminuée. Le but de la présente invention est de pallier ces inconvénients et de proposer un capteur et un procédé permettant de nettoyer, de manière simple et sans apport d'énergie ou de système mécanique complémentaire, le capteur afin d'obtenir une mesure fiable et durable. A cet effet le procédé tel que décrit précédemment est caractérisé en ce que le capteur ultrasonore est activé pour émettre une onde à forte amplitude comprise entre 40 Volts et 2500 Volts, de manière à nettoyer la tête du capteur du produit disposé dans le contenant. Grâce à ces dispositions le capteur n'est pas encrassé et reste propre en continu, assurant une mesure correcte du niveau de produit dans le contenant, en temps réel. Selon d'autres caractéristiques : - le capteur est activé pour émettre une onde à forte amplitude à intervalle régulier ; - le capteur est activé pour émettre une onde à forte amplitude avant chaque étape d'émission ; - le capteur est activé pour émettre une onde à forte amplitude sur commande de l'utilisateur ; - après émission d'une onde à forte amplitude, le capteur est en mode repos, selon un temps prédéterminé par l'utilisateur correspondant sensiblement au temps d'amortissement de l'onde ultrasonore à forte amplitude. L'invention concerne aussi un capteur pour la mise en oeuvre du procédé et qui comporte un moyen de commande adapté à déclencher l'émission d'une onde à forte amplitude. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit réalisée sur la base des dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente un capteur selon l'invention installé dans un silo contenant un produit alimentaire, La figure 2 illustre un exemple de capteur selon l'invention. Dans la description qui suit, les termes haut, bas, vertical, horizontal, supérieur, inférieur seront utilisés selon leur sens conventionnel dans un bâtiment. La présente invention concerne notamment un procédé pour contrôler, en continu, le niveau de stockage d'un produit 10 dans un contenant 12 présentant un volume déterminé. Tel que représenté sur la figure 1, il s'agit de mesurer le niveau de poudre d'aliment contenue dans un silo 12. Le contenu pourrait être choisi parmi le ciment, des billes plastiques, du sable, des granulats, des copeaux de bois, des céréales, du sucre, des matières minérales, de la farine, des miettes, ou bien des adjuvants ciment, du fioul, de l'eau de la colle, de la mélasse, des huiles et de la graisse, des acides aminés, des acides organiques, des additifs liquides et pâteux, des déchets. Ces produits pouvant être contenus dans des silos, des cuves, des citernes, des conteneurs ou des réservoirs prévus à cet effet. L'invention concerne aussi le contrôle de niveau de flux de matières dans des canalisations. Ces canalisations peuvent être ouvertes ou fermées comme les rivières, les bassins, les canalisations d'eaux usées, d'eau potable ou d'eau de pluie. De préférence, le contenu sera choisi parmi des éléments granulaires, composés de solide en petits morceaux dont l'ensemble présente une surface supérieure 14 qui peut être non plane, telle que visible sur la figure 1. Le procédé comporte une première étape d'émission d'une onde ultrasonore par un capteur ultrasonore 16 et une deuxième étape dans laquelle le capteur ultrasonore 16 reçoit le signal réfléchi et reçu en retour. L'onde émise par le capteur 16 est comprise entre 20 et 400 kHz. La fréquence de l'onde est déterminée en fonction de la distance entre le capteur et la matière sur laquelle l'onde est réfléchie, car plus la distance de mesure augmente, plus la fréquence ultrasonore choisie doit être basse. Le capteur 16 permet de détecter la présence ou non d'objet dans le silo 12, et peut en outre évaluer la distance séparant l'objet du détecteur. Afin d'obtenir une mesure continue du niveau du produit 10 dans le silo 12, les étapes d'émission et de réception sont réalisées de manière récurrente, selon un intervalle de temps prédéterminé. A cet effet le capteur 16 ultrasonore comporte un boîtier 18, visible sur la figure 2, dans lequel sont disposés l'émetteur et le récepteur de l'onde ultrasonore. Le temps que l'onde met pour revenir vers le capteur 16 permet de déterminer la distance de l'objet détecté par rapport au détecteur. Les ondes ultrasonores sont créées grâce aux vibrations de matériaux auxquels une tension a été appliquée. Ainsi lorsque le capteur 16 est alimenté en tension, un élément piézo-électrique se met à vibrer. La vibration est transmise à l'air ambiant grâce à une tête 20 du capteur 16. Dans des environnements poussiéreux, des types décrits précédemment, le capteur 16 peut être encrassé par des dépôts de poussière ou de produit 10 et peut ne plus émettre ou recevoir l'onde ultrasonore de manière fiable. Afin d'éviter de tels inconvénients, le procédé selon l'invention comporte une étape de nettoyage de la tête 20 du capteur 16, dans laquelle le capteur 16 ultrasonore est activé pour émettre une onde de forte amplitude. Grâce à l'émission d'une onde de forte amplitude, les dépôts de poussière ou de produit 10 adhérents à la surface de la tête 20 du capteur 16 sont arrachés de celle-ci. Ce résultat est obtenu grâce au phénomène de vibration mécanique provoquant une lame d'air entre le dépôt de poussières et la tête 20 du capteur 16, facilitant ainsi leur détachement. Plus la fréquence est basse, plus les forces d'arrachement seront élevées. Dans un milieu très poussiéreux, le choix de la fréquence sera de préférence comprise entre 20 et 40 kHz. A cet effet, le capteur 16 selon l'invention comporte en outre un moyen de commande adapté à déclencher l'émission d'une onde de forte amplitude. Le moyen de commande permet d'appliquer au capteur 16 ultrasonore une tension comprise entre 40V et 2500V provoquant l'émission d'une onde de forte amplitude et un déplacement de la tête du capteur ultrasonore de quelques micromètres (10 à 500pm) Le moyen de commande permet en outre que le déclenchement de l'émission d'une onde de forte amplitude soit réalisé à un instant prédéterminé. Selon une première variante, l'onde de forte amplitude est émise avant chaque étape d'émission de l'onde ultrasonore émise pour détecter le niveau de matériau.. Selon une deuxième variante de réalisation, l'onde basse fréquence est émise selon un intervalle régulier prédéterminé. Selon une troisième variante de réalisation, l'onde ultrasonore est émise sur commande de l'utilisateur. Dans tous les cas, après émission d'une onde forte amplitude, le capteur 16 est en mode repos, et n'émet et ne reçoit aucune onde ultrasonore de sorte à ce que la vibration de la tête 20 du capteur 16 soit amortie et n'interfère pas avec une valeur à capter. La période de temps pendant laquelle le capteur 16 est en mode repos est calculée en fonction de la fréquence d'onde émise et du matériau constituant la partie vibrante du capteur 16. Tel que représenté sur la figure 1, le capteur 16 est relié à un ordinateur distant, par exemple par ligne téléphonique ou GPRS. L'utilisateur peut donc consulter à partir de son ordinateur les données fournies par le capteur 16 et vérifier le niveau des stocks de produits 10 dans les contenants. De manière générale, la présente invention permet un nettoyage automatique des têtes 20 de capteurs ultrasonores 16, et facilite ainsi la maintenance de ces derniers. De plus grâce aux mesures réalisées en continu, les stocks sont mesurés en temps réel, ce qui évite les déplacements pour les inventaires d'une entreprise. Enfin la présente invention permet d'améliorer la sécurité des utilisateurs, car elle permet de limiter les interventions dans les silos et par conséquent les risques de chute dans les silos. Elle permet en outre d'éviter les ruptures de stock ou les surcharges dans les silos et permet de surveiller l'état des silos (anomalie de stock, de température, de livraison...). Revendications1. Procédé de mesure d'un niveau de produit (10) dans un contenant, le procédé comportant les étapes suivantes : - émission par un capteur ultrasonore (16), comprenant une tête (20), d'une onde ultrasonore présentant une fréquence déterminée entre 20 et 400 kHz, - mise en mode réception du capteur ultrasonore (16) de manière à recevoir le signal reçu en retour, - les étapes (a) et (b) étant réalisées de manière récurrente, caractérisé en ce que le capteur ultrasonore (16) est activé pour émettre une onde de forte amplitude comprise entre 40V et 2500V, de manière à nettoyer la tête (20) du capteur (16) du produit (10) disposé dans le contenant. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le capteur (16) est activé pour émettre une onde de forte amplitude à intervalle régulier. 3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le capteur (16) est activé pour émettre une onde de forte amplitude avant chaque étape d'émission (a). 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le capteur (16) est activé pour émettre une onde de forte amplitude sur commande de l'utilisateur. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel après émission d'une onde forte amplitude, le capteur (16) est en mode repos, selon un temps prédéterminé par l'utilisateur correspondant sensiblement au temps d'amortissement de l'onde forte amplitude. 6. Capteur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de commande adapté à déclencher l'émission d'une onde forte amplitude comprise entre 20 et 400 kHz.5