FR2619445A1 - Level detection device for a level tube with a translucent wall - Google Patents
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Abstract
Description
invention a trait à la détection dtun niveau de liquide dans une enceinte ou cuve équipée. en principe sur le cote, d'un tube de niveau dans lequel le niveau atteint par le liquide correspond au niveau de remplissage de la cuve. invention relates to the detection of a liquid level in an enclosure or tank equipped. in principle on the side, a level tube in which the level reached by the liquid corresponds to the filling level of the tank.
Pour procéder à la lecture de ce niveau. il peut entre fait usage d'un flotteur de grande visibilité matérialisant le niveau instantané de liquide. Mais un tel flotteur risque de se bloquer dans le cas de certains liquides visqueux. To read this level. it can between made use of a float of great visibility materializing the instantaneous level of liquid. However, such a float may become blocked in the case of certain viscous liquids.
A l'oppose, en l'absence de flotteur. la précision des mesures devient rapidement mediocre du fait des salissures qui apparaissent immanquablement à l'usage sur les parois du tuue. ainsi que du fait des mousses ou des condensations de liquide sur les parois du tube. En outre ce mode de détection nécessite une lumière suffisante (la disposition de ce tube conduit souvent à ne pas pouvoir se contenter de la lumière du jour, ce qui impose de prévoir une source de lumière artificielle). Opposite, in the absence of a float. the accuracy of the measurements quickly becomes mediocre due to the dirt that inevitably appears during use on the walls of the tile. as well as foaming or condensing liquid on the walls of the tube. In addition, this mode of detection requires sufficient light (the arrangement of this tube often results in not being able to be satisfied with daylight, which requires providing an artificial light source).
L invention a pour objet un dispositif qui pallie aux inconvénients précités et qui permette autant que possible une detection indépendante du type de liquide considéré. Elle a également pour objet un dispositif du type précité susceptible d'être fixé sur une règle de niveau preexistante auprès du tube à niveau avec possibilité de réglage manuel à la fois instantané. précis et durable. The subject of the invention is a device which overcomes the above-mentioned drawbacks and which allows as far as possible independent detection of the type of liquid considered. It also relates to a device of the aforementioned type capable of being fixed on a pre-existing level rule near the level tube with the possibility of manual adjustment both instantaneous. precise and durable.
L invention propose ainsi un dispositif de détection de niveau destiné à etre associé à un tube de niveau à paroi translucide dans lequel du liquide peut venir à un niveau variable. caractérisé en ce qu'il comporte une cellule de détection comportant un émetteur infra-rouge et un détecteur infra-rouge, connectés à un circuit électronique d'alimentation et de traitement. ce détecteur étant disposé dans le même plan horizontal que l'émetteur avec une orientation telle qu'il reçoive un rayonnement infra-rouge réfracté par la paroi interne du tube en présence de liquide. The invention thus provides a level detection device intended to be associated with a level tube with a translucent wall in which liquid can come at a variable level. characterized in that it comprises a detection cell comprising an infrared transmitter and an infrared detector, connected to an electronic supply and processing circuit. this detector being arranged in the same horizontal plane as the transmitter with an orientation such that it receives infrared radiation refracted by the internal wall of the tube in the presence of liquid.
Selon des dispositions préférées de l'invention:
- le circuit electronique comporte un étage appliquant à l'émetteur des impulsions de fréquence prédéterminée ainsi qu'un étage de filtrage pour recueillir le rayonnement émis à cette fréquence;
- le circuit electronique comporte un circuit de sécurité résistive dont la sortie est appliquée.According to preferred arrangements of the invention:
- The electronic circuit includes a stage applying to the transmitter pulses of predetermined frequency as well as a filtering stage to collect the radiation emitted at this frequency;
- the electronic circuit includes a resistive safety circuit, the output of which is applied.
conjointement à un signal elaboré à la partie de la sortie du détecteur. à un circuit de traitement;
- la cellule de détection comporte un corps creux muni d'une encoche arrondie destinée à être appliquée contre le tube et dans laquelle rebouchent des canaux contenant respectivement l'émetteur et le détecteur; les - les axes des canaux font un angle d environ 17- par rapport à la surface moyenne d'affrontement de la cellule contre le tube;
- la cellule est assujettie à une structure porteuse enserrant élastiquement le tube à une hauteur.together with an elaborate signal at the output part of the detector. a processing circuit;
- The detection cell comprises a hollow body provided with a rounded notch intended to be applied against the tube and into which the channels are filled respectively containing the emitter and the detector; the - the axes of the channels make an angle of approximately 17- relative to the average surface of confrontation of the cell against the tube;
- The cell is subject to a supporting structure elastically enclosing the tube at a height.
relative ajustable;
- la cellule est portée par un barreau lié à des tiges verticales engagées dans les têtes de boulons traversant une plaque venant en appui élastique sur le tube, à l'opposé de la cellule de détection, sous l'action de ressorts engagés sur les tiges des boulons et comprimés entre la plaque et des écrous engagés sur ces tiges de boulons;
- le barreau est monté coulissant le long des tiges verticales et est muni d'au moins un organe d'immobilisation en position;
- la plaque comporte pour son positionnement latéral une gouttière destinée à recevoir le tube;
- les tiges sont engagées à leurs extrémités inférieures dans des têtes de boulons à la faveur de trous aveugles;
- la cellule et le barreau qui la supporte sont en matériau isolant.relative adjustable;
- the cell is carried by a bar linked to vertical rods engaged in the bolt heads passing through a plate coming into elastic support on the tube, opposite the detection cell, under the action of springs engaged on the rods bolts and tablets between the plate and nuts engaged on these bolt rods;
- The bar is slidably mounted along the vertical rods and is provided with at least one immobilizing member in position;
- The plate comprises for its lateral positioning a gutter intended to receive the tube;
- the rods are engaged at their lower ends in bolt heads by means of blind holes;
- the cell and the bar which supports it are made of insulating material.
Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif de détection conforme à l'invention;
- la figure 2 en est une coupe verticale selon la ligne brisee A-A de la figure t;
- la figure 3 est une vue en élévation du porte-détecteur de la figure 1, vu du cOté tube de niveau;
- la figure 4 en est une vue de dessus;
- la figure 5 est une vue en élévation de la cellule de détection de la figure 1, vue du côté du tube de niveau;
- les figures 6 et 7 en sont des vues de dessus et de dessous, respectivement, et
- la figure 8 est un schéma du circuit électronique associé au détecteur à cellules des figures 5 à 7.Objects, characteristics and advantages of the invention appear from the following description, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 is an elevational view of a detection device according to the invention;
- Figure 2 is a vertical section along the broken line AA of Figure t;
- Figure 3 is an elevational view of the detector holder of Figure 1, seen from the level tube side;
- Figure 4 is a top view;
- Figure 5 is an elevational view of the detection cell of Figure 1, seen from the side of the level tube;
FIGS. 6 and 7 are views from above and from below, respectively, and
FIG. 8 is a diagram of the electronic circuit associated with the cell detector of FIGS. 5 to 7.
Les figures 1 et 2 representent un tube de niveau 1 à paroi translucide équipé d'un dispositif de détection de niveau 2 formé d'une cellule de détection 3 montée sur une structure porteuse 4 portée par le tube 1 lui-meme. Figures 1 and 2 show a level 1 tube with a translucent wall equipped with a level 2 detection device formed by a detection cell 3 mounted on a support structure 4 carried by the tube 1 itself.
La structure porteuse 4 est formée d'un porte-détecteur 5 en forme de barreau transversal horizontal muni en ses extrémités. d'alésages 6 traversés avec jeu par des tiges verticales 7. Ce porte-détecteur est muni d'au moins un perçage transversal 8 fileté intérieurement destiné à recevoir une vis 9 grâce à laquelle il peut etre bloqué en hauteur vis-à-vis des tiges 7. Dans sa partie médiane ce barreau présente (voir figures 2 à 4) une encoche arrondie 10 destinée à rester à distance du tube 1. Il est par ailleurs muni de trous filetés 11 destinés à recevoir des vis pour la fixation du detecteur 3. The supporting structure 4 is formed by a detector holder 5 in the form of a horizontal transverse bar provided at its ends. bores 6 crossed with clearance by vertical rods 7. This detector holder is provided with at least one transverse bore 8 internally threaded intended to receive a screw 9 by means of which it can be locked in height with respect to rods 7. In its middle part this bar has (see FIGS. 2 to 4) a rounded notch 10 intended to remain at a distance from the tube 1. It is moreover provided with threaded holes 11 intended to receive screws for fixing the detector 3 .
Les tiges 7 sont engagées à leurs extrémités dans des alésages ménages dans des têtes de boulons inférieures 12A et supérieures 128 prolongées horizontalement par des tiges de boulons 13 filetées sur au moins leur partie terminale. Les alesages ménagés dans les têtes inférieures 12A sont aveugles grâce à quoi les tiges 7. engagées à fond dans ces alésages, ont une position prédéterminée par rapport aux têtes 12A. Les têtes supérieures 128 ont par contre des alésages qui les traversent complétement, ce qui permet un ajustement de la distance entre les têtes inférieures et supérieures. ou permet un démontage rapide du detecteur 3, du barreau 5 et des tiges T sans avoir a déplacer les têtes 12A et 128. The rods 7 are engaged at their ends in household bores in the lower 12A and upper bolt heads 128 extended horizontally by bolt rods 13 threaded on at least their terminal part. The bores made in the lower heads 12A are blind whereby the rods 7. fully engaged in these bores have a predetermined position relative to the heads 12A. The upper heads 128, on the other hand, have bores which completely pass through them, which allows an adjustment of the distance between the lower and upper heads. or allows rapid disassembly of the detector 3, the bar 5 and the rods T without having to move the heads 12A and 128.
Des vis 14 sont prévues pour le blocage des tiges 7 vis-å-vis des tetes.Screws 14 are provided for blocking the rods 7 vis-à-vis the heads.
Les tiges filetées 13 des tetes de boulons 12 sont engagées dans des perçages ménagés dans une plaque 15 de préférence munie en sa partie médiane d'une gouttiére verticale 15A épousant globalement la paroi extérieure du tube 1 à l'opposé du détecteur 3 en vue de son positionnement latéral vis-a-vis du tube. The threaded rods 13 of the bolt heads 12 are engaged in holes provided in a plate 15 preferably provided in its middle part with a vertical gutter 15A generally conforming to the external wall of the tube 1 opposite the detector 3 in order to its lateral positioning with respect to the tube.
Sur ces tiges de boulons 13 sont engagés des écrous 16 sur lesquels viennent prendre appui des ressorts 17 par ailleurs comprimés par appui sur la plaque 15 à l'opposé des tetes 12; leur règle apparaîtra plus loin. On these bolt rods 13 are engaged nuts 16 on which are supported springs 17 also compressed by pressing on the plate 15 opposite the heads 12; their rule will appear later.
Tel que représentée aux figures 5 à 7. la cellule de détection 3 comporte un corps creux de détection 18 comportant un évidement 19 destiné à être fermé par le barreau 5 après fixation à celui-ci par des vis traversant le corps à la faveur d'alésages 20 et vissées dans les trous filetés 11 du barreau 5. As shown in FIGS. 5 to 7. the detection cell 3 comprises a hollow detection body 18 comprising a recess 19 intended to be closed by the bar 5 after fixing to the latter by screws passing through the body by means of bores 20 and screwed into the threaded holes 11 of the bar 5.
Le corps creux 18 présente une encoche arrondie 21 destinée à être appliquée élastiquement contre le tube 1 sous l'action des ressorts 17. Il ressort en effet de la figure 2 que. lorsque la cellule de détection 3 est assujettie au barreau 5. le tube 1 est enserré transversalement entre la gouttière 15A et la cellule de détection 3 avec une pression déterminée par l'ensemble des ressorts 17 associés aux boulons 12-13. Cela suffit pour assurer une immobilisation en hauteur de la structure porteuse 4 par rapport au tube 1, et vice-versa. The hollow body 18 has a rounded notch 21 intended to be applied elastically against the tube 1 under the action of the springs 17. It is apparent from FIG. 2 that. when the detection cell 3 is subject to the bar 5. the tube 1 is clamped transversely between the gutter 15A and the detection cell 3 with a pressure determined by the set of springs 17 associated with the bolts 12-13. This is sufficient to ensure immobilization in height of the supporting structure 4 relative to the tube 1, and vice versa.
L'évidement 19 du corps creux 18 a globalement la forme d un U (voir figure 7) dont les branches encadrent une partie massive dans laquelle sont ménagés les alésages 20 ainsi que l'encoche 21. The recess 19 of the hollow body 18 generally has the shape of a U (see FIG. 7) whose branches frame a massive part in which the bores 20 and the notch 21 are formed.
Des canaux 22 sont ménagés dans l'épaisseur de cette partie massive, qui mettent en communication les branches du U et cette encoche 21. Ces canaux sont symétriques par rapport à un plan vertical de symétrie du boitier 18. en présentant un angle par rapport à la face du boitier en regard de la plaque 15 qui est par exemple de 17 mais qui peut varier avec le type de liquide considere. Channels 22 are provided in the thickness of this massive part, which bring the branches of the U and this notch 21 into communication. These channels are symmetrical with respect to a vertical plane of symmetry of the housing 18. by presenting an angle with respect to the face of the housing opposite the plate 15 which is for example 17 but which may vary with the type of liquid considered.
Les canaux sont adaptés å recevoir (voir figure 7). orientés selon leurs axes, d'une part, un émetteur infra-rouge E et, d'autre part. un détecteur infra-rouge
D. reliés à un circuit de traitement. Ces éléments sont connus en soi.The channels are adapted to receive (see figure 7). oriented along their axes, on the one hand, an infrared emitter E and, on the other hand. an infrared detector
D. connected to a processing circuit. These elements are known per se.
En l'absence de liquide dans le tube dans le plan des axes des' canaux 22, le rayonnement infra-rouge émis par l'émetteur E se perd à l'intérieur du tube et aucun rayonnement n'est détecté par le détecteur D. In the absence of liquid in the tube in the plane of the axes of the channels 22, the infrared radiation emitted by the emitter E is lost inside the tube and no radiation is detected by the detector D.
Lorsque par contre du liquide est présent. When, on the other hand, liquid is present.
celui-ci modifie les caractéristiques de diffraction du rayonnement infra-rouge à l'interface tube (paroi interne)-liquide en sorte que. compte tenu de l'angle une fraction substantielle du rayonnement infra-rouge est renvoyee par la paroi interne du tube vers le détecteur 0.this modifies the diffraction characteristics of infrared radiation at the tube (internal wall) -liquid interface so that. taking into account the angle, a substantial fraction of the infrared radiation is returned by the internal wall of the tube to the detector 0.
A cet effet, les axes des canaux sont disposés en sorte de se couper sensiblement sur la paroi interne du tube 1.To this end, the axes of the channels are arranged so as to substantially intersect on the internal wall of the tube 1.
La figure 8 montre le schéma électrique associé à E et D. Il comporte principalement un étage G de génération d'impulsions connecté à l'émetteur E .tou IE1), un étage de filtrage F connecté au détecteur D ou IR1, suivi d'un étage R de redressement et d'un étage B à bascule. La sortie de l'étage B est appliquée, conjointement avec la sortie d'un étage R de sécurité résistive, à un étage T de traitement. FIG. 8 shows the electrical diagram associated with E and D. It mainly comprises a stage G of generation of pulses connected to the transmitter E (all IE1), a filtering stage F connected to the detector D or IR1, followed by a rectification stage R and a rocking stage B. The output of stage B is applied, together with the output of a resistive safety stage R, to a processing stage T.
L'étage G comprend un circuit IC1 du type 555, monté en multivibrateur astable, centré sur la fréquence de 2 kHz, avec un rapport cyclique de 113 qui attaque un transistor de puissance T1 chargé par la diode émettrice
IE1.Stage G comprises an IC1 circuit of type 555, mounted as an astable multivibrator, centered on the frequency of 2 kHz, with a duty cycle of 113 which attacks a power transistor T1 charged by the emitting diode
IE1.
Le photo transistor IR1 transmet par l'intermédiaire du filtre F constitué par c2lRB, le signal seul émis par IE1. (La composante continue ou BF qui pourrait être captée par IR1, est éliminée par ce filtre). The photo transistor IR1 transmits via the filter F constituted by c2lRB, the only signal emitted by IE1. (The DC component or LF which could be picked up by IR1, is eliminated by this filter).
Ce signal est appliqué au redresseur parfait R, constitué de 114 de 1C2, D1, D2, D3, R9, pour commander ensuite une bascule B a hystérésis réglable par P1. Le signal est disponible après le passage par la diode D4. This signal is applied to the perfect rectifier R, consisting of 114 of 1C2, D1, D2, D3, R9, to then control a flip-flop B with hysteresis adjustable by P1. The signal is available after passing through diode D4.
L'étage de sécurité résistive S comprend un capteur résistif ayant la particularité de ne pas polariser l'électrode de détection, ce qui évite les phénomènes d'électrolyse qui pourraient se produire pour cette dernière. Pour 1 cela, un enroulement du transformateur d'alimentation est utilisé pour alimenter cette électrode, en série avec la résistance R17. Le produit continu est detecté par le pont redresseur DRl, amplifié par 114 de IC2. aprés adaptation au niveau par le potentiométre P2. Le signal est ensuite appliqué sur une bascule dont la sortie est disponible après le passage par la diode D6. The resistive safety stage S comprises a resistive sensor having the particularity of not polarizing the detection electrode, which avoids the electrolysis phenomena which could occur for the latter. For this, a winding of the supply transformer is used to supply this electrode, in series with the resistor R17. The continuous product is detected by the DR1 rectifier bridge, amplified by 114 of IC2. after adaptation to the level by potentiometer P2. The signal is then applied to a flip-flop whose output is available after passing through the diode D6.
Les signaux de détecteur venant de 8 et de la partie sécurité S sont appliqués ensemble sur l'entrée d'une porte OU exclusif 1C4, la deuxième entrée de cette porte étant portée au positif par la résistance R29. The detector signals coming from 8 and from the safety part S are applied together to the input of an exclusive OR gate 1C4, the second input of this gate being brought to positive by the resistor R29.
Une position du cavalier 51152 permet de polariser cette entrée en négatif et donc d'inverser la fonction de sortie. La sortie de la porte attaque un transistor T2 qui alimente un relais de sortie RL ainsi qu'une diode LED servant de voyant. A position of the jumper 51152 makes it possible to bias this input in negative and therefore to reverse the output function. The output of the door drives a transistor T2 which supplies an output relay RL as well as an LED diode serving as indicator.
Une alimentation continue 0/12 volts 0,8 VA suffit pour alimenter l'ensemble, Le circuit intégré IC3 permet de fournir la tension régulée + 5 volts necessaire au fonctionnement du circuit TTL IC4. A continuous 0/12 volts 0.8 VA supply is enough to power the assembly. The integrated circuit IC3 provides the regulated voltage + 5 volts necessary for the operation of the TTL circuit IC4.
Ainsi, selon ce circuit, un système de filtre passe-bas permet d éliminer la fréquence de 50 Hz du secteur, et donc de ne pas tenir compte d'un parasite extérieur, avant d'appliquer le signal issu d'un detecteur du type photo transistor sur l'entrée d'un filtre passe bande centré sur la fréquence de l'émetteur. On ne détecte donc que des impulsions provenant de l'émetteur. ce qui élimine radicalement toute ambiance lumineuse parasite ou toute impulsion étrangère au système. Le signal est ensuite redressé, amplifié, filtré. et actionne un relais par l'intermédiaire d'un système inverseur. De plus. un système de sécurité de niveau maximum est intégré au même boitier et permet par un systeme résistif de constater à l'aide d'une simple sonde. le mauvais fonctionnement du système et d'agir en conséquence. Thus, according to this circuit, a low-pass filter system makes it possible to eliminate the frequency of 50 Hz from the sector, and therefore to ignore an external noise, before applying the signal from a detector of the type photo transistor on the input of a band pass filter centered on the frequency of the emitter. Therefore, only pulses from the transmitter are detected. which radically eliminates any stray light environment or any impulse foreign to the system. The signal is then rectified, amplified, filtered. and actuates a relay via an inverter system. Furthermore. a maximum level security system is integrated into the same box and allows a resistive system to observe using a simple probe. malfunction of the system and act accordingly.
De manière préférée le corps 18 de la cellule 3 et le barreau sont en materiau isolant (par exemple du PVC gris) pour éviter les problèmes de masse entre émetteur et détecteur. Les autres éléments de la structure porteuse peuvent être en acier inoxydable. Preferably the body 18 of the cell 3 and the bar are made of insulating material (for example gray PVC) to avoid the problems of mass between emitter and detector. The other elements of the supporting structure can be made of stainless steel.
Il va de soi que la description qui précède n'a été propose qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that the above description has been offered only by way of nonlimiting example and that numerous variants can be proposed by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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