FR2535842A1 - Device for detecting the thickness of ice - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un detecteur d'épaisseur de givre ou de glace sur les ailettes d'un évaporateur d'une machine thermodynamique (Pompe à chaleur ou réfrigérateur). The present invention relates to a frost or ice thickness detector on the fins of an evaporator of a thermodynamic machine (heat pump or refrigerator).
Dans les évaporateurs de pompe à chaleur, lthumidíté atmosphérique se dépose sous forme de givre ou de glace. Lorsque le dépit de givre dépasse une certaine épaisseur, il réduit de façon importante la transmission calorifique aux ailettes de ltévaporateur d'où un rendement plus faible du cycle thermodynamique. Par exemple, sur les pompes à chaleur actuelles, le dégivrage est effectué automatiquement par inversion du fonctionnement, ce qui détermine une consommation accrue d'énergie électrique à production d'énergie thermique égale. In heat pump evaporators, atmospheric humidity is deposited in the form of frost or ice. When the frost despite exceeds a certain thickness, it significantly reduces the heat transfer to the fins of the evaporator, resulting in a lower efficiency of the thermodynamic cycle. For example, on current heat pumps, defrosting is performed automatically by reversing the operation, which determines an increased consumption of electrical energy with equal thermal energy production.
Actuellement, le cycle de dégivrage est déclenché par la surveillance d'une combinaison de capteurs, de température et/ou de pression, et/ou d'humidité, déterminant une présomption de givrage des ailettes. Le dégivrage peut donc être déclenché sans nécessité, ce qui accrolt encore la consommation d'énergie en raison des cycles inutiles, ne tenant pas compte de la présence effective de givre. Le brevet USA 3 229 271 du 11.01.1966 décrit une telle combinaison de capteurs. L'ensemble est difficilement utilisable dans le cas précis décrit ci-dessus, il est onéreux et ne donne pas une indication tangible de la présence de givre.Currently, the defrost cycle is triggered by monitoring a combination of sensors, temperature and / or pressure, and / or humidity, determining a presumption of icing of the fins. Defrosting can therefore be triggered unnecessarily, which further increases energy consumption due to unnecessary cycles, ignoring the actual presence of frost. US patent 3,229,271 of January 11, 1966 describes such a combination of sensors. The assembly is difficult to use in the precise case described above, it is expensive and does not give a tangible indication of the presence of frost.
D'autres brevets, tels que les brevets USA 3 540 025 du 20.01.1967 et 2 359 787 du 10.10.1944 décrivent des systèmes utilisant un prisme, et un ensemble émetteur-récepteur de lumière. Le faisceau émis et normalement réfléchi sur la face du prisme utilisée comme détecteur de givre. La présence de givre, modifie l'indice de réfraction et le faisceau est alors dévié en dehors de la zone de détection du capteur photo-électrique. Cet ensemble est nécessairement fragile à cause de l'utilisation du prisme en verre. Un contact intime, entre la plaque de l'évaporateur et le capteur ne peut être réalisé facilement et le prisme renchérit le cout du dispositif. Other patents, such as US Patents 3,540,025 of 20/01/1967 and 2,359,787 of 10/10/1944 describe systems using a prism, and a light emitter-receiver assembly. The beam emitted and normally reflected on the face of the prism used as a frost detector. The presence of frost changes the refractive index and the beam is then deflected outside the detection zone of the photoelectric sensor. This assembly is necessarily fragile because of the use of the glass prism. An intimate contact between the evaporator plate and the sensor cannot be easily achieved and the prism increases the cost of the device.
L'invention a pour objet un capteur beaucoup plus simple et peu onéreux permettant de signaler efficacement la présence d'une épaisseur de givre ou de glace sur un évaporateur lorsqutelle atteint une valeur déterminée nécessitant une opération de dégivrage, puis d'indiquer l'absence de ruisselement ou de gouttelettes d'eau et provoquer ainsi la fin de l'opération de dégivrage au moment optimal. The subject of the invention is a much simpler and inexpensive sensor making it possible to effectively signal the presence of a thickness of frost or ice on an evaporator when it reaches a determined value requiring a defrosting operation, then to indicate the absence runoff or water droplets and thus cause the end of the defrosting operation at the optimal time.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, une ou plusieurs sources lumineuses émettent par réflexion sur la surface à surveiller ; celle-ci qui doitêtre la plus réfléchissante possible renvoie le signal lumineux en provenance de la source vers le récepteur, en l'ab sence de givre, de glace ou d'eau. Le récepteur délivre alors un signal. According to an essential characteristic of the invention, one or more light sources emit by reflection on the surface to be monitored; the latter, which must be as reflective as possible, returns the light signal from the source to the receiver, in the absence of frost, ice or water. The receiver then delivers a signal.
La présence d'un de ces éléments altère l'état réfléchissant de la surface à surveiller et diffuse le signal lumineux, ce qui modifie l'amplitude du signal en sortie de récepteur. De plus, le point de réflexion se déplace en fonction de l'épaisseur du givre, entratnant également une modification de l'intensité du signal lumineux reçu par le récepteur.The presence of one of these elements alters the reflective state of the surface to be monitored and diffuses the light signal, which modifies the amplitude of the signal at the receiver output. In addition, the reflection point moves as a function of the thickness of the frost, also causing a change in the intensity of the light signal received by the receiver.
L'amplitude de ce signal est donc représentative de l'épais- seur de givre ou de glace et peut etre exploitée par un système à seuil commandant le début et la fin du cycle de dégivrage. The amplitude of this signal is therefore representative of the thickness of frost or ice and can be exploited by a threshold system controlling the start and end of the defrosting cycle.
La source lumineuse peut être réalisée à partir de tout élément rayonnant que l'on trouve habituellement sur le marché. A savoir, lampe à incandescence LED (Light Emissive Diode), Diode laser, etc
Le récepteur est constitué par une photo diode ou un photo transistor.The light source can be produced from any radiating element that is usually found on the market. Namely, LED (Light Emissive Diode) incandescent lamp, Laser diode, etc.
The receiver consists of a photo diode or a photo transistor.
Le faisceau lumineux est modulé en fréquence, puis le signal reçu est filtré à cette fréquence afin de protéger le système contre les sources de lumière parasites. The light beam is frequency modulated, then the received signal is filtered at this frequency to protect the system from stray light sources.
D'autres caractéristiques et avantages de ltinvention seront mieux compris à l'aide des dessins annexés sur lesquels
-- la fig. 1 représente le capteur proprement dit.Other characteristics and advantages of the invention will be better understood with the aid of the appended drawings in which
- fig. 1 represents the sensor itself.
- la fig. 2, montre son implantation dans un évaporateur. - fig. 2, shows its location in an evaporator.
- la fig. 3 est un synoptique de la partie électronique
donné à titre d'exemple de réalisation.- fig. 3 is a block diagram of the electronic part
given as an exemplary embodiment.
Le capteur (fig. 1) est constitué d'un bloc métallique 1 dans lequel vient s'encastrer un tiroir 4 comprenant une cellule émettrice 6 et une cellule réceptrice 7. Ce tiroir 4, amovible, est fixé dans le bloc 1 par deux vis 5. La surface 3 est maintenue en contact avec l'ailette de l'évaporateur par une bride. La face 2serte réflecteur et c'est sur celui-ci que se forme le givre, altérant de ce fait la transmission du faisceau vers la cellule réceptrice. The sensor (fig. 1) consists of a metal block 1 in which is fitted a drawer 4 comprising a transmitting cell 6 and a receiving cell 7. This removable drawer 4 is fixed in the block 1 by two screws 5. The surface 3 is kept in contact with the fin of the evaporator by a flange. The side 2 is reflective and it is on this that ice is formed, thereby altering the transmission of the beam to the receiving cell.
La fig. 2 représente l'implantation du ou des capteurs 1 dans ltévaporateur 2. Le plan du réflecteur est parallèle au plan des ailettes de façon à permettre une bonne circulation de l'air dans l'intervalle réflecteur - cellules. Fig. 2 shows the location of the sensor (s) 1 in the evaporator 2. The plane of the reflector is parallel to the plane of the fins so as to allow good air circulation in the reflector - cell interval.
Le schéma synoptique du dispositif électronique est donné fig. 3 à titre d'exemple non limitatif. The block diagram of the electronic device is given in fig. 3 by way of nonlimiting example.
Il comprend une alimentation 1, un émetteur de lumière 2 (LED par exemple) alimenté de préférence à courant constant, et modulé à une fréquence F. Unrécepteur de lumière 3 (Photo transistor par exemple), un amplificateur de tension 11,un filtre 9 ne laissant passer que la fréquence utile, un détecteur 10 délivrant une tension continue proportionnelle à la crête de la tension alternative appliquée à l'entrée, 2 comparateurs 4 et 5 et un cir- cuit logique 6 sur les 2 entrées duquel sont appliquées les tensions C1 et
C2 issues des comparateurs 4 et 5. La sortie du circuit logique, lorsqu'elle est active, déclenche la mise en route du dégivrage et son arrêt dans le cas contraire.It includes a power supply 1, a light emitter 2 (LED for example) preferably supplied with constant current, and modulated at a frequency F. A light receiver 3 (Photo transistor for example), a voltage amplifier 11, a filter 9 allowing only the useful frequency to pass, a detector 10 delivering a direct voltage proportional to the peak of the alternating voltage applied to the input, 2 comparators 4 and 5 and a logic circuit 6 on the 2 inputs of which the voltages are applied C1 and
C2 from comparators 4 and 5. The output of the logic circuit, when it is active, triggers the start of defrosting and its termination in the opposite case.
En l'absence de givre, le faisceau lumineux émis par 2 est réfléchi et capté par le récepteur 3. La tension résultante est maximale et l'amplificateur il ayant un gain constant, délivre une tension alternative filtrée puis détectée par 9 et 10 qui est appliquée à l'entrée 2 de chacun des comparateurs 4 et 5, lesquels recoivent par ailleurs sur leurs entrées 1 une tension de référence R.Le seuil de déclenchement est réglable pour chacun dieux et celui du comparateur 4 est ajusté de telle sorte qu'il bascule pour une tension supérieure à celle du comparateur 5. Le circuit logique 6 comporte 2 portes : la porte 7 est une porte "ET", la porte 8, une porte "OU". Telles qu'elles sont connectées, si Ct o" rrgir et C2 = la sortie S est également à "o". In the absence of frost, the light beam emitted by 2 is reflected and picked up by the receiver 3. The resulting voltage is maximum and the amplifier, having a constant gain, delivers an alternating voltage filtered and then detected by 9 and 10 which is applied to input 2 of each of comparators 4 and 5, which also receive a reference voltage on their inputs 1. The trigger threshold is adjustable for each god and that of comparator 4 is adjusted so that it switches for a voltage greater than that of the comparator 5. The logic circuit 6 has 2 doors: door 7 is an "AND" door, door 8, an "OR" door. As they are connected, if Ct o "rrgir and C2 = the output S is also at" o ".
Donc, en l'absence de givre, la tension est maximale à l'entrée des 2 comparateurs, et, aucun des deux tétant commuté, leurs 2 sorties sont à "o" ainsi que la sortie S du circuit 6. Therefore, in the absence of frost, the voltage is maximum at the input of the 2 comparators, and, neither of the two being switched, their 2 outputs are at "o" as well as the output S of circuit 6.
Lorsque le givre commence tout juste à se former, la transmission est légérement affectée et la tension appliquée diminue sur les comparateurs ce qui provoque le basculement du comparateur 1 . C1 ="l"et
C2 =oS
Dans le circuit 6, la sortie de la porte "ET" demeure à '!o" puisque son entrée 2 est toujours à "o". When the frost just starts to form, the transmission is slightly affected and the applied voltage decreases on the comparators which causes the comparator 1 to tip over. C1 = "l" and
C2 = oS
In circuit 6, the output of gate "AND" remains at '! O "since its input 2 is always at" o ".
Le givre augmentant, la tension issue de l'amplificateur 4 continu à baisser jusqu'au moment où le comparateur 2 commute à son tour. As the frost increases, the voltage from the amplifier 4 continues to drop until the comparator 2 switches in turn.
On a alors : C1 = "1" et C2 = "1". La sortie S du circuit 6 passe également à "1" déclenchant la mise en route du système de dégivrage. Ceci est dû au passage à l'état "1" de l'entrée 2 de la porte 7.We then have: C1 = "1" and C2 = "1". The output S of circuit 6 also changes to "1" triggering the start of the defrosting system. This is due to the transition to state "1" of input 2 of door 7.
Suite à la mise en route de l'opération dégivrage, l'épaisseur de givre diminue, et le comparateur C2 repasse à "o". Following the start of the defrosting operation, the thickness of frost decreases, and the comparator C2 returns to "o".
On a : Cî = 1, C2 = o et grace au rebouclage de la sortie
S sur l'entrée 1 de la porte 8, la sortie S demeure à 1, maintenant de ce fait, le dégivreur en fonctionnement. Lorsque la tension à la sortie de l'amplificateur 4 atteint une valeur suffisante, correspondant à l'absence de givre, le comparateur C1 repasse également à "o", ainsi que la sortie S interrompant le fonctionnement du système de dégivrage.We have: Cî = 1, C2 = o and thanks to the looping of the output
S on the input 1 of door 8, the output S remains at 1, thus maintaining the defroster in operation. When the voltage at the output of amplifier 4 reaches a sufficient value, corresponding to the absence of frost, the comparator C1 also returns to "o", as does the output S interrupting the operation of the defrosting system.
Par la description qui précéde, on voit qu'il est ainsi possible de régler avec précision le seuil d'enclenchement du dégivreur (comparateur C2) et son seuil de declenchemBnt. (comparateur C1). By the description which precedes, one sees that it is thus possible to regulate with precision the threshold of engagement of the defroster (comparator C2) and its threshold of triggering. (comparator C1).
Dans un autre ordre dtidée, et tout en restant dans les limites de l'invention, il est loisible d'imaginer un système identique comportant n comparateurs, chacun basculant pour une épaisseur de givre déterminée. Si le passage à "li' de chaque comparateur allume une lampe, il est possible d'obtenir, en superposant chaque lampe, une représentation lumineuse de l'épaisseur de givre. In another order of thought, and while remaining within the limits of the invention, it is possible to imagine an identical system comprising n comparators, each tilting for a determined thickness of frost. If the passage to "li 'of each comparator lights a lamp, it is possible to obtain, by superimposing each lamp, a luminous representation of the thickness of frost.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8218527A FR2535842A1 (en) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | Device for detecting the thickness of ice |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR8218527A FR2535842A1 (en) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | Device for detecting the thickness of ice |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR2535842A1 true FR2535842A1 (en) | 1984-05-11 |
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ID=9278910
Family Applications (1)
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| FR8218527A Pending FR2535842A1 (en) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | Device for detecting the thickness of ice |
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