FR2647899A1 - Device for measuring the level and/or volume of fuel by a capacitive probe with detection of water - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de mesure de niveau et/ou volume de carburant contenu- dans un réservoir de véhicule automobile. The present invention relates to a device for measuring the level and / or volume of fuel contained in a tank of a motor vehicle.
La présente invention concerne plus précisément un dispositif de mesure du type connu en soi comprenant une sonde capacitive comportant au moins deux armatures principales séparées, parallèles, généralement verticales, destinées à être plongées dans le liquide, et un moyen de mesure de capacité possédant une entrée de détection et une masse, I'entrée de détection étant reliée à une première armature principale tandis que la masse est reliée à la seconde armature principale. The present invention more specifically relates to a measuring device of the type known per se comprising a capacitive probe comprising at least two separate, parallel, generally vertical, main armatures intended to be immersed in the liquid, and a capacitance measuring means having an input detection and a mass, the detection input being connected to a first main armature while the mass is connected to the second main armature.
On a déjà proposé divers dispositifs de mesure à sonde capacitive, par exemple dans les documents FR-A-2234555, FR-A-2402195, FR-A-2452G24, FR-A-2500169 et FR-A-2550337. Various capacitive probe measuring devices have already been proposed, for example in the documents FR-A-2234555, FR-A-2402195, FR-A-2452G24, FR-A-2500169 and FR-A-2550337.
Les dispositifs de mesure à sonde capacitive présentent en particulier l'avantage, par rapport aux systèmes classiques à flotteur et réglette résistive, de ne pas posséder de pièces mobiles. In particular, the capacitive probe measuring devices have the advantage, compared to conventional float and resistive strip systems, of not having moving parts.
Cependant, malgré cet avantage indéniable, les dispositifs de mesure à sonde capacitive sont peu utilisés de nos jours car ils ne donnent pas entière satisfaction, notamment sur le plan de la précision. However, despite this undeniable advantage, the capacitive probe measuring devices are little used today because they do not give complete satisfaction, especially in terms of accuracy.
Par ailleurs, des dispositifs de mesure à sonde capacitive donnent généralement une information erronnée lorsqu'un volume non négligeable d'eau s'accumule dans le fond du réservoir. Moreover, capacitive probe measuring devices generally give erroneous information when a significant volume of water accumulates in the bottom of the tank.
Le but principal de la présente invention est de proposer un nouveau dispositif de mesure à sonde capacitive qui élimine les inconvénients de la technique antérieure. The main object of the present invention is to provide a new capacitive probe measuring device which eliminates the disadvantages of the prior art.
Un but auxiliaire de la présente inention est de proposer un dispositif de mesure à sonde capacitive compatible avec tous les types de carburants, en particulier avec les carburants oxygénés, à teneur élevée en méthanol ou méthanol. An auxiliary object of the present invention is to provide a measuring device with capacitive probe compatible with all types of fuels, in particular with oxygenated fuels, high content of methanol or methanol.
Un autre but auxiliaire de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure à sonde capacitive-présentant une grande sensibilité, c'est-à-dire une variation importante de la capacité sur toute l'étendue de la mesure. Another ancillary object of the present invention is to provide a measuring device with capacitive probe-having a high sensitivity, that is to say a significant variation in the capacity over the entire extent of the measurement.
Le but principal précité est atteint selon l'invention grâce aux caractéristiques suivantes - la sonde capacitive possède à sa partie inférieure, des éléments d'armatures auxiliaires qui définissent une capacité de référence permettant de déterminer la permittivité du fluide, - il est prévu des moyens conçus pour comparer la permittivité mesurée du fluide avec un seuil, générer une alarme si la permittivité mesurée dépasse le seuil, et réaliser la mesure de niveau et/ou volume sur la base d'une valeur de permittivité prédéfinie si la permittivité mesurée dépasse le seuil. The above-mentioned main object is achieved according to the invention by virtue of the following features: the capacitive probe has, at its lower part, auxiliary reinforcing elements which define a reference capacitance making it possible to determine the permittivity of the fluid; designed to compare the measured permittivity of the fluid with a threshold, generate an alarm if the measured permittivity exceeds the threshold, and perform the level and / or volume measurement on the basis of a predefined permittivity value if the measured permittivity exceeds the threshold .
Ces dispositions permettent de détecter la présence d'eau dans le fond du réservoir, tout en délivrant une information de précision optimum. These arrangements make it possible to detect the presence of water in the bottom of the tank, while delivering information of optimum precision.
Selon une première variante, la valeur de permittivité prédéfinie est mémorisée dans des moyens appropriés lors de la conception du système. According to a first variant, the predefined permittivity value is stored in appropriate means during the design of the system.
Selon une seconde variante, la valeur de permittivité prédéfinie correspond à la dernière valeur mesurée de la permittivité avant détection du franchissement de seuil. According to a second variant, the predefined permittivity value corresponds to the last measured value of the permittivity before detection of threshold crossing.
D'autres caractérrstiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure I représente une vue schématique latérale. d'une sonde capacitive conforme à la présente invention, - les figures 2 et 3 représentent deux vues schématiques latérales, selon des vues référencées respectivement 2 et 3 sur la figure 1, de deux électrodes composant cette sonde, - les figures 4 et 5 représentent des vues similaires aux figures 2 et 3 respectivement, d'une autre variante de réalisation d'électrodes conformes à la présente invention, - la figure 6 illustre schématiquement le phénomène de capillarité du liquide sur l'une des électrodes, - la figure 7 illustre le même phénomène au niveau d'entretoises prévues entre les électrodes, - la figure 8 représente le schéma des moyens de mesure de capacité conforme à la présente invention, - les figures 9 et 10 représentent deux chronogrammes illustrant schématiquement le fonctionnement des moyens de mesure conformes à la présente invention, - la figure 11 représente, sous forme d'organigramme, le procédé de mesure conforme à la présente invention. Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, and with reference to the accompanying drawings given by way of non-limiting example and in which - Figure I shows a schematic side view . of a capacitive probe according to the present invention, - Figures 2 and 3 show two schematic side views, in views respectively referenced 2 and 3 in Figure 1, two electrodes component of this probe, - Figures 4 and 5 represent views similar to FIGS. 2 and 3, respectively, of another alternative embodiment of electrodes in accordance with the present invention; FIG. 6 diagrammatically illustrates the phenomenon of capillarity of the liquid on one of the electrodes; FIG. the same phenomenon at spacers provided between the electrodes, - Figure 8 shows the diagram of the capacitance measuring means according to the present invention, - Figures 9 and 10 show two timing diagrams schematically illustrating the operation of the measuring means according to In the present invention, FIG. 11 represents, in flow chart form, the measuring method according to the present invention. invention.
On a représenté sur les figures I à 3 annexées une sonde capacitive S conforme à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention. FIGS. 1 to 3 show a capacitive probe S according to a preferred embodiment of the present invention.
Cette sonde S est constituée d'une électrode centrale 100 encadrée par deux électrodes extérieures 200. Les électrodes exterteures 200 sont espacées des électrodes centrales 100 par des entretoises 300. This probe S consists of a central electrode 100 flanked by two external electrodes 200. The external electrodes 200 are spaced from the central electrodes 100 by spacers 300.
L'électrode centrale 100, les electrodes extérieures 200 et les entretoises 300 sont maintenues par des rivets tubulaires 350, traversant les entretoises 300. Les rivets 350 sont formés avantageusement en laiton ou en aluminium.The central electrode 100, the outer electrodes 200 and the spacers 300 are held by tubular rivets 350, passing through the spacers 300. The rivets 350 are advantageously formed of brass or aluminum.
L'électrode centrale 100 est formée d'un corps support en matériau électriquement isolant, stratifié, métallisé deux faces. Ce stratifié est avantageusement réalisé soit à base de polyimide soit à base de résine époxy chargé de tissus de fibre de.verre. Le corps support 150 porte sur chacune de ses deux faces principales 102, 104, les armatures illustrées sur la figure 2. The central electrode 100 is formed of a support body of electrically insulating material, laminated, metallized two faces. This laminate is advantageously made either based on polyimide or based on epoxy resin loaded with fiberglass fabrics. The support body 150 bears on each of its two main faces 102, 104, the armatures illustrated in FIG.
Ces armatures sont avantageusement réalisées en cuivre et, par méthode soustractive. These reinforcements are advantageously made of copper and, by subtractive method.
Les stratifiés à base de polyimide ou de résine époxy chargés de fibres de verre présentent une parfaite tenue dimensionnelle et géométrique (vrillage et flèche), ainsi qu'une excellente adhérence du cuivre, après immersion dans tout type de carburant). The polyimide or epoxy resin laminates loaded with glass fibers have a perfect dimensional and geometric hold (twisting and deflection), as well as an excellent adhesion of the copper, after immersion in any type of fuel).
Sur chacune des faces 102, 104 de l'électrode 100, sont réalisées par méthode soustractive, une armature principale 110, une armature auxiliaire 120 associée à une piste de connexion 122, une armature secondaire 130 et un anneau de garde 140. On each of the faces 102, 104 of the electrode 100, a main armature 110, an auxiliary armature 120 associated with a connection track 122, a secondary armature 130 and a guard ring 140 are produced by subtractive method.
Les liaisons électriques entre les armatures.ll0, 120, 130, 140 et les moyens de mesure représentés sur la figure 8 , sont assurées en partie supérieure de l'électrode 100. The electrical connections between the plates 110, 120, 130 and 140 and the measuring means shown in FIG. 8 are provided in the upper part of the electrode 100.
Les électrodes extérieures 200 peuvent être réalisées sous forme d'un corps support d'un matériau électriquement isolant stratifié, à base de polyimide ou de résine époxy chargé de fibres de verre, métallisé une face, pour définir une seconde armature principale 210, comme représentée sur la figure 3. Cette armature 210 doit s'étendre en regard de la première armature principale 110, de l'armature auxiliaire 120, de la piste de connexion 122, de la piste auxiliaire 130 et de l'anneau de garde 140. Le cas échéant, les électrodes 200 peuvent cependant être formées tout simplement d'une feuille unique de fer étamé ou d'acier inoxydable. The outer electrodes 200 may be made in the form of a support body of a laminated electrically insulating material, based on polyimide or epoxy resin filled with glass fibers, metallized on one side, to define a second main reinforcement 210, as shown in FIG. 3. This armature 210 must extend facing the first main armature 110, the auxiliary armature 120, the connecting track 122, the auxiliary track 130 and the guard ring 140. however, the electrodes 200 may be formed simply of a single sheet of tin-plated iron or stainless steel.
Les deux électrodes extérieures 200 sont avantageusement de structure identique. La sonde présénte ainsi un plan de symétrie correspondant au plan moyen de l'électrode centrale 100. Cette symétrie permet, à encombrement sensiblement identique, de doubler la valeur capacitive de la sonde, en connectant électriquement respectivement deux à deux les armatures 110, 122, 130, 140 ménagées sur chacune des deux faces principales de l'électrode centrale 100 d'une part, et en reliant entre elles les deux électrodes extérieures 200 d'autre part. The two outer electrodes 200 are advantageously of identical structure. The probe thus presents a plane of symmetry corresponding to the mean plane of the central electrode 100. This symmetry makes it possible, with a substantially identical size, to double the capacitive value of the probe, respectively electrically connecting the reinforcements 110, 122, 130, 140 formed on each of the two main faces of the central electrode 100 on the one hand, and connecting the two outer electrodes 200 on the other hand.
La première armature principale 110 constitue avec la seconde armature 210 la capacité de mesure proprement dite. Pour cela, la première armature 110 est formée pour l'essentiel d'une plage métallisée allongée verticalement. L'armature auxiliaire 120 est formée d'une plage métallisée prévue en partie inférieure de l'électrode centrale 100. L'armature auxiliaire 120 est séparée électriquement de l'armature principale 110.The first main frame 110 constitutes with the second frame 210 the measurement capacity itself. For this, the first armature 110 is formed essentially of a metallized beach elongated vertically. The auxiliary armature 120 is formed of a metallized zone provided in the lower part of the central electrode 100. The auxiliary armature 120 is electrically separated from the main armature 110.
L'armature auxiliaire 120 constitue avec l'armature 210 placée en regard une capacité de référence placée au fond du réservoir et, par conséquent plongée en permanence dans le liquide, et, la surface de l'armature auxiliaire 120 étant connue, servant de capacité de référence pour déterminer la permittivité exacte du liquide concerné.The auxiliary reinforcement 120 constitutes, with the reinforcement 210 placed opposite, a reference capacity placed at the bottom of the reservoir and consequently permanently immersed in the liquid, and the surface of the auxiliary reinforcement 120 being known, serving as a capacity reference for determining the exact permittivity of the liquid concerned.
Selon la représentation donnée sur la figure 2 I'armature auxiliaire est de contour rectangulaire, allongée horizontalement. Cette disposition n'est cependant pas limitative. According to the representation given in FIG. 2, the auxiliary armature is of rectangular shape, elongated horizontally. This provision is however not limiting.
L'armature auxiliaire 120 se prolonge par une piste de connexion 122. Cette piste de connexion 122 présente une faible largeur. The auxiliary armature 120 is extended by a connecting track 122. This connection track 122 has a small width.
Elle s'étend sur toute la hauteur de la première électrode 100, parallèlement à l'armature principale 110, pour autoriser une liaison avec les moyens de mesure, en partie supérieure de l'électrode.It extends over the entire height of the first electrode 100, parallel to the main armature 110, to allow a connection with the measuring means, in the upper part of the electrode.
On remarque cependant que la valeur de cette capacité de référence évolue en fonction du niveau du liquide dans le réservoir, en raison de la présence de la piste de connexion 122. Note however that the value of this reference capacity changes depending on the level of the liquid in the tank, due to the presence of the connecting track 122.
Pour s'affranchir de cette difficulté, il est prévu l'armature secondaire 130. Celle-ci présente la même géométrie, la meme surface et la même disposition que la piste de connexion 122. Ainsi, l'armature secondaire 130 délimite avec l'armature principale 210, une capacité identique à celle définie par la piste de connexion 122 et l'armature principale 210, quel que soit le niveau du liquide dans le réservoir. To overcome this difficulty, there is provided the secondary armature 130. It has the same geometry, the same surface and the same layout as the connection track 122. Thus, the secondary armature 130 defines with the main frame 210, a capacity identical to that defined by the connection track 122 and the main frame 210, regardless of the level of the liquid in the tank.
En effet, en soustrayant la valeur de capacité déterminée par les éléments d'armature 130, 210, de la valeur de capacité déterminée par les éléments d'armature 120, 122 et 210, on obtient une valeur de capacité de référence indépendante du niveau de liquide dans le réservoir. By subtracting the capacitance value determined by the armature elements 130, 210 from the capacitance value determined by the armature elements 120, 122 and 210, a reference capacitor value is obtained that is independent of the capacitance level. liquid in the tank.
Cette capacité de référence permet de connaitre la permittivité du liquide.This reference capacity makes it possible to know the permittivity of the liquid.
En effet, la capacité de référence est égale à ES/d, relation dans-laquelle E désigne la permittivité du liquide, S représente la surface de l'armature auxiliaire 120 et d représente la distance séparant l'armature auxiliaire 120 de l'armature principale 210.In fact, the reference capacity is equal to ES / d, in which relation E denotes the permittivity of the liquid, S represents the surface of the auxiliary reinforcement 120 and d represents the distance separating the auxiliary reinforcement 120 from the reinforcement. main 210.
On aperçoit enfin sur la figure 2 I'anneau de garde 140. On notera que celui-ci entoure complètement l'armature principale 110, qu'il entoure complètement l'armature auxiliaire 120 et sa piste de connexion 122 associée et, qu'il entoure également complètement l'armature secondaire 130. Finally, FIG. 2 shows the guard ring 140. It will be noted that it completely surrounds the main armature 110, that it completely surrounds the auxiliary armature 120 and its associated connection track 122 and that it also completely surrounds the secondary armature 130.
L'anneau de garde 140 permet de supprimer tout effet dit de bord, tant au niveau du condensateur de mesure formé par l'armature principale 110 et l'armature 210, qu'au niveau du condensateur de référencée formé par l'armature auxiliaire 120, la piste de connexion associée 122 et l'armature principale 210, ou encore au niveau du condensateur de compensation formé par l'armature secondaire 130 et l'armature principale 210. The guard ring 140 makes it possible to eliminate any edge effect, both at the level of the measuring capacitor formed by the main armature 110 and the armature 210, and at the reference capacitor formed by the auxiliary armature 120. , the associated connection track 122 and the main armature 210, or at the compensation capacitor formed by the secondary armature 130 and the main armature 210.
Les entretoises 300 précitées sont conçues pour permettre la pénétration du liquide à mesurer dans l'espace d'épaisseur d compris entre l'électrode centrale 100 et les deux électrodes extérieures 200. La
Demanderesse a déterminé que la distance d séparant les électrodes extérieures 200 de l'électrode centrale 100 doit être comprise entre 0, & mm et 1,2 mm. En effet, si l'écart d est supérieur à 1,2 mm, la sonde capacitive perd de sa sensibilité (la capacitance étant inversement proportionnelle à la distance des armatures).The aforementioned struts 300 are designed to allow the penetration of the liquid to be measured in the space of thickness d between the central electrode 100 and the two external electrodes 200.
Applicant has determined that the distance d separating the external electrodes 200 from the central electrode 100 must be between 0.1 mm and 1.2 mm. Indeed, if the difference d is greater than 1.2 mm, the capacitive probe loses its sensitivity (the capacitance being inversely proportional to the distance of the reinforcements).
Au contraire, si l'écart d est inférieur à 0,8 mm, la sonde présente des erreurs importantes dues à l'effet de capillarité et la rétention de gouttelettes de liquide entre les électrodes. On the contrary, if the difference d is less than 0.8 mm, the probe has significant errors due to the capillary effect and the retention of liquid droplets between the electrodes.
L'effet de capillarité subsiste pour un écart d compris entre 0,8 et 1,2 mm. Cependant pour cette fourchette de valeur, l'effet de capillarité est aisément maîtrisable. Il répond à la relation h=A/F , relation dans laquelle
A représente la tension superficielle du liquide, d représente l'écart entre les armatures, p représente la masse volumique du liquide et, g représente l'accélaration de la pesenteur.The capillary effect remains for a difference of between 0.8 and 1.2 mm. However for this value range, the capillarity effect is easily controllable. It answers the relation h = A / F, relation in which
A represents the surface tension of the liquid, d represents the gap between the reinforcements, p represents the density of the liquid and, g represents the acceleration of the weight.
Cet effet de capillarité est illustré schématiquement sur la figure 6 annexée. This capillary effect is illustrated schematically in the appended FIG.
On aperçoit en effet sur cette figure 6 une face de l'électrode centrale 100. Le niveau libre du liquide, à distance de l'électrode centrale 100 est référencé 10. Le niveau du liquide au regard de l'électrode 100 est référencé 12. On notera que les niveaux 10 et 12 sont séparés d'une distance h. This figure shows a face of the central electrode 100. The free level of the liquid, at a distance from the central electrode 100 is referenced 10. The level of the liquid with respect to the electrode 100 is referenced 12. Note that levels 10 and 12 are separated by a distance h.
L'effet de capillarité h est indépendant du volume des liquides et peu variable en température. Il suffit par conséquent pour s'en affranchir de disposer de moyens permettant de soustraire de la valeur de niveau obtenue selon la mesure, la hauteur différentieile h. The effect of capillarity h is independent of the volume of the liquids and not very variable in temperature. It suffices therefore to get rid of having means for subtracting the level value obtained according to the measurement, the differential height h.
A titre d'exemple, on indiquera que pour les différents carburants disponibles actuellement sur le marché, la tension superficielle
A se situe entre 26,8 et 28.10-3N/m. By way of example, it will be pointed out that for the various fuels currently available on the market, the surface tension
A is between 26.8 and 28.10-3N / m.
Pour les essences la masse volumique p est de 0,7 à 0,75, et pour les gazoles ro est de G,85. For species the density p is 0.7 to 0.75, and for gasolines ro is G 85.
Cela donne pour les essences, une hauteur différentielle h comprise 4,6 mm et 5 mm, et pour les gazoles une hauteur différentielle h comprise entre 3,9 mm et 4.2 mm. This gives for gasolines a differential height h of 4.6 mm and 5 mm, and for gas oils a differential height h of between 3.9 mm and 4.2 mm.
r
On notera que pour l'eau la hauteur différentielle obtenue est de 9.3 mm. r
It will be noted that for water the differential height obtained is 9.3 mm.
Comme indiqué précédemment pour s'affranchir de l'effet de capillarité, il suffit donc de prendre en compte la hauteur différentielle h une fois pour toutes pour la mesure de niveau. As previously indicated to overcome the effect of capillarity, it is sufficient to take into account the differential height h once and for all for level measurement.
Toutefois, il est par ailleurs impératif de prévoir les entretoises 300 et les rivets de fixation 350 hors zone des armatures capacitives. However, it is also imperative to provide the spacers 300 and fastening rivets 350 out of the area of the capacitive reinforcements.
Selon la représentation donnée sur les figures 2 et 3, les entretoises 300 et les rivets de fixation 350 sont ainsi prévus au niveau d'oreilles 150, 250, en saillie sur les bords verticaux respectifs de l'électrode centrale 100 et des électrodes extérieures 200. According to the representation given in Figures 2 and 3, the spacers 300 and fastening rivets 350 are thus provided at ears 150, 250, projecting on the respective vertical edges of the central electrode 100 and the outer electrodes 200 .
En effet, si comme représenté sur la figure 6, entre les électrodes planes, le niveau 12 du liquide est parallèle au niveau réel 10 du liquide, et à une distance constante h de celui-ci, en revanche au niveau des entretoises 300, I'effet de capillarité entrain, comme représenté schématiquement sur la figure 7, des erreurs non maîtrisables et non répétitives. Indeed, if, as shown in FIG. 6, between the planar electrodes, the level 12 of the liquid is parallel to the actual level 10 of the liquid, and at a constant distance h of it, in contrast at the level of the spacers 300, I capillary action effect, as shown schematically in Figure 7, uncontrollable and non-repetitive errors.
Les entretoises 300 définissant la distance entre les armatures sont de préférence réalisées soit en alumine, soit en stéatite, sot en polymère à cristaux liquides, tels que par exemple les matériaux commercialisés sous la marque VECTRA. The spacers 300 defining the distance between the armatures are preferably made of either alumina or steatite, or liquid crystal polymer, such as for example the materials marketed under the trademark VECTRA.
Les trois matériaux précités susceptibles de composer les entretoises 300 ont une très bonne stabilité dimensionnelle dans les différents carburants, ainsi qu'en température. The three aforementioned materials likely to compose the spacers 300 have a very good dimensional stability in the various fuels, as well as in temperature.
Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les deux faces de l'électrode centrale 100, et la face en regard métallisée des électrodes extérieures 200, au cas où celles-ci sont en stratifié, sont recouvertes d'un revêtement neutre à l'égard des carburants. According to another advantageous characteristic of the present invention, the two faces of the central electrode 100, and the metallized facing side of the outer electrodes 200, in the case where they are laminated, are covered with a neutral coating. fuels.
Ce revêtement doit être d'épaisseur constante, puisqu'il intervient dans la permittivité des condensateurs ainsi formés, sans aucune porosité. et resister parfaitement aux différents carburants, qu'ils soient ovxrenes ou non. This coating must be of constant thickness, since it intervenes in the permittivity of the capacitors thus formed, without any porosity. and stand up perfectly to the different fuels, whether they are overexposed or not.
La présente invention propose différents matériaux susceptibles de composer ce revêtement. The present invention provides various materials capable of composing this coating.
Selon une première variante, le revêtement protecteur est formé par dépôt par sérigraphie d'un vernis cationique. Il peut s'agir par exemple d'un vernis commercialisés par la Société Holden Europe sous la dénomination CEI 9346. Ce vernis est déposé de préférence sous forme d'une épaisseur de l'ordre de 25 u. According to a first variant, the protective coating is formed by screen-printing a cationic varnish. It may be for example a varnish marketed by Holden Europe under the name IEC 9346. This varnish is preferably deposited in the form of a thickness of the order of 25 u.
Selon une seconde variante, le revêtement protecteur est formé par dépôt par sérigraphie d'un vernis polyimide ou époxy. According to a second variant, the protective coating is formed by silk screen deposition of a polyimide or epoxy varnish.
Selon une troisième variante conforme à la présente invention, le revêtement est formé par dépôt sous vide d'un polymère/poly-p-xylène type parylène C. Le revêtement peut posséder quelques u d'épaisseur. According to a third variant according to the present invention, the coating is formed by vacuum deposition of a polymer / poly-p-xylene type parylene C. The coating may have a few u of thickness.
Selon encore une autre variante de réalisation, le revêtement protecteur peut être formé par dépôt d'une couche d'un tissus de verre imprégné époxy et pressé à chaud. According to yet another alternative embodiment, the protective coating may be formed by depositing a layer of an epoxy impregnated glass cloth and hot pressed.
Bien entendu, la liaison électrique nécessaire entre les armatures et les moyens de mesure électroniques, en partie supérieure des électrodes, doivent être assurée à travers le revêtement protecteur précité. Of course, the necessary electrical connection between the armatures and the electronic measuring means, in the upper part of the electrodes, must be ensured through the aforementioned protective coating.
L'anneau de garde 140 est placé au potentiel de la première armature principale 110, grâce à un étage de recopie de potentiel 410 (voir figure 8). Pour éliminer efficacement les erreurs, dans la détermination de la permittivité et dans la mesure, causées par les effets de bord,
I'anneau de garde présente de préférence une largeur I (voir figure 2) supérieure ou égale à deux fois l'écart d entre les armatures. L'anneau de garde 140 doit par ailleurs être au plus prêt des armatures gardées. Selon l'invention la distance séparant l'anneau de garde 140 des armatures gardées est de l'ordre de 0,4 mm.The guard ring 140 is placed at the potential of the first main armature 110, thanks to a potential copying stage 410 (see FIG. 8). To effectively eliminate errors, in the determination of the permittivity and in the measurement, caused by edge effects,
The guard ring preferably has a width I (see Figure 2) greater than or equal to twice the difference d between the armatures. The guard ring 140 must also be at most ready guarded frames. According to the invention, the distance separating the guard ring 140 from the guarded frames is of the order of 0.4 mm.
Selon la représentation donnée sur la figure 2, I'armature principale 110 est formée d'une plage rectangulaire s'étendant sur la quasi-totalité de la hauteur du réservoir, et possédant des bords libres verticaux parallèles 111, 112. According to the representation given in Figure 2, the main armature 110 is formed of a rectangular range extending over almost the entire height of the tank, and having parallel vertical free edges 111, 112.
Le cas échéant, l'armature principale 110 peut présenter des bords 111, 112 non rectilignes et non parallèles, adaptés en fonction de la courbe de jaugeage du réservoir. Where appropriate, the main reinforcement 110 may have non-rectilinear and non-parallel edges 111, 112, adapted according to the tank gauging curve.
Selon le mode de réalisation précédemment décrit au regard des figures 2 et 3, I'erreur potentielle dans la détermination de la permittivité du liquide, due à l'évolution de la capacité de référence en fonction du niveau du liquide, est éliminéé grâce à une capacité différentielle, de même valeur, délimitée par l'armature secondaire 130 et l'armature principale 210. According to the embodiment previously described with reference to FIGS. 2 and 3, the potential error in the determination of the permittivity of the liquid, due to the evolution of the reference capacity as a function of the level of the liquid, is eliminated thanks to a differential capacity, of the same value, delimited by the secondary reinforcement 130 and the main reinforcement 210.
On peut également supprimer l'erreur due à la piste de connection 122, en supprimant la seconde armature 210 au regard de cette piste de connection, comme représentée sur la figure 5 sous forme d'une fenêtre ou découpe 212 dans l'armature 210. It is also possible to eliminate the error due to the connection track 122, by removing the second armature 210 with respect to this connecting track, as represented in FIG. 5 in the form of a window or cutout 212 in the armature 210.
Dans ce cas, bien entendu, comme représenté sur la figure 4, il n'y a pas lieu de prévoir une armature secondaire 130 sur l'électrode centrale 100. La géométrie de l'anneau de garde 140 est également simplifiée. In this case, of course, as shown in Figure 4, there is no need to provide a secondary armature 130 on the central electrode 100. The geometry of the guard ring 140 is also simplified.
La géométrie des armatures donnée sur les figures annexées n'est bien entendu que schématique, pour faire apparaître clairement l'anneau de garde 140, la piste de connexion 122 et l'armature secondaire de compensation 130. Dans la pratique, les armatures 122, 130 et 140 présenteront des largeurs nettement inférieures par rapport à la largeur de l'armature de détection 110. The geometry of the reinforcements given in the appended figures is of course only schematic, to clearly show the guard ring 140, the connecting track 122 and the secondary compensating armature 130. In practice, the armatures 122, 130 and 140 will have much smaller widths relative to the width of the detection armature 110.
Les modes de réalisation précédemment décrits peuvent faire l'objet de nombreuses variantes. The embodiments described above can be the subject of numerous variants.
Par exemple, on peut envisager de placer les électrodes 110, 120, 130 et 140 sur chacune des électrodes extérieures 200 et de placer une électrode principale 210, sur chacune des faces de l'électrode centrale 100. For example, it is conceivable to place the electrodes 110, 120, 130 and 140 on each of the outer electrodes 200 and to place a main electrode 210 on each of the faces of the central electrode 100.
On peut également envisager d'utiliser une électrode- 100 monoface, et une seule électrode extérieure 200 en regard. It is also conceivable to use a single-face electrode 100 and a single outer electrode 200 facing each other.
On va maintenant décrire la structure des moyens de mesure 400 représentés sur la figure 8 annexée et destinés à être reliés aux diverses armatures précitées. We will now describe the structure of the measuring means 400 shown in Figure 8 attached and intended to be connected to the various aforementioned reinforcements.
Pour l'essentiel les moyens de mesure 400 comprennent un organe de multiplexage 420 et, un étage de recopie de potentiel 41G précité, un oscillateur 430, et une unité centrale à micro-processeur 440. Essentially, the measuring means 400 comprise a multiplexing element 420 and a potential copy-over stage 41G, an oscillator 430, and a microprocessor central unit 440.
Les moyens 400 exploite le fait que les différents condensateurs précités composant la sonde capacitive, ont une armature commune formée par la seconde armature principale 210. The means 400 exploits the fact that the various capacitors mentioned above making up the capacitive probe have a common armature formed by the second main armature 210.
Grâce au multiplexeur 420, les armatures 110, 120, 130 sont successivement connectées à l'oscillateur 430, de telle sorte que celùi-ci génère une fréquence en fonction de la capacité du condensateur considéré. Thanks to the multiplexer 420, the armatures 110, 120, 130 are successively connected to the oscillator 430, so that it generates a frequency as a function of the capacitance of the capacitor in question.
Le cadancement de l'organe de multiplexage 420 est contrôlé par l'unité centrale 440, par l'intermédiaire des liaisons 441, 442 et 443. The timing of the multiplexer 420 is controlled by the central unit 440, via the links 441, 442 and 443.
L'étage de recopie de potentiel 410 est formé d'un amplificateur opérationnel. Celui-ci a son entrée non-inverseuse reliée à la sortie 422 de l'organe multiplexeur. L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 410 est rebouclée sur sa sortie. De même, la sortie de l'amplificateur opérationnel 410 est reliée à l'anneau de garde 140. The potential copy stage 410 is formed of an operational amplifier. This has its non-inverting input connected to the output 422 of the multiplexer unit. The inverting input of the operational amplifier 410 is looped back to its output. Similarly, the output of the operational amplifier 410 is connected to the guard ring 140.
L'oscillateur 430 est formé de l'association d'un amplificateur opérationnel 431 et de resistances R432 à R436. The oscillator 430 is formed by the combination of an operational amplifier 431 and resistors R432 to R436.
La sortie de l'oscillateur 400 est reliée à l'entrée 444 de l'unité centrale 440. The output of the oscillator 400 is connected to the input 444 of the central unit 440.
Ainsi, I'unité centrale 440 reçoit sur son entrée 444 une fréquence liée directement à la capacité délimitée soit par les armatures 110, 210, soit par les armatures 120 et 122, 210, soit par les armatures 130 et 210. Thus, the central unit 440 receives on its input 444 a frequency directly linked to the capacity delimited either by the armatures 110, 210, or by the armatures 120 and 122, 210, or by the armatures 130 and 210.
De préférence, le système présente une phase d'étalonnage cyclique de l'oscillateur 430, comprenant deux étapes au cours desquelles le multiplexeur 420 relie l'oscillateur 430 non pas à l'une des armatures prévue sur les électrodes 100, 200, mais à des condensateurs présentant un écart de capacité connu. Preferably, the system has a cyclic calibration phase of the oscillator 430, comprising two steps during which the multiplexer 420 connects the oscillator 430 not to one of the armatures provided on the electrodes 100, 200, but to capacitors with a known capacity gap.
Il peut s'agir par exemple dans une première étape, d'une capacité nulle (représentée schématiquement par l'entrée 424 sur la figure 8) et dans une seconde étape d'une capacité C426 précise et connue. It may be for example in a first step, of a zero capacitance (shown schematically by the input 424 in FIG. 8) and in a second step of a precise and known capacitance C426.
La fréquence disponible en sortie de l'oscillateur 430 étant de la forme F=aC+b, les deux étapes précitées d'étalonnage permettent aisément, connaissant la valeur de la capacité C426 d'étalonner l'oscillateur 430 par détermination des constantes a et b. Since the frequency available at the output of the oscillator 430 is of the form F = aC + b, the two aforementioned calibration steps easily make it possible, knowing the value of the capacitance C426, to calibrate the oscillator 430 by determining the constants a and b.
Cet étalonnage permet ultérieurement de définir avec précisions les capacités formées par les condensateurs 110-210 ou 120 et 122-210 ou 130-210. This calibration subsequently makes it possible to precisely define the capacitances formed by the capacitors 110-210 or 120 and 122-210 or 130-210.
Ce processus est illustré schématiquement sur la figure 9. This process is illustrated schematically in Figure 9.
Sur cette figure on distingue des cycles de mesure divisés en cinq étapes référencées TI à T5. In this figure there are measurement cycles divided into five steps referenced TI to T5.
Aux étapes T1, aucun condensateur n'est relié à l'oscillateur 430. Aux étapes T2 le condensateur C426 est relié à l'oscillateur 430 par le multiplexeur 420. Les étapes Tl et T2 permettent d'étalonner l'oscillateur 430. In steps T1, no capacitor is connected to the oscillator 430. In the steps T2 the capacitor C426 is connected to the oscillator 430 by the multiplexer 420. The steps T1 and T2 make it possible to calibrate the oscillator 430.
Aux étapes T3, le multiplexeur 420 relie l'armature 130 à l'entrée de l'oscillateur 430. L'étape T3 permet par conséquent de mesurer la valeur de la capacité définie par l'armature secondaire 130 et l'armature principale 210. On rappelle que cette capacité est égale, quel que soit le niveau du liquide à celle définie par la piste de connexion 122 et l'armature principale 210. In steps T3, the multiplexer 420 connects the armature 130 to the input of the oscillator 430. The step T3 therefore makes it possible to measure the value of the capacity defined by the secondary armature 130 and the main armature 210. It is recalled that this capacity is equal, regardless of the level of the liquid to that defined by the connecting track 122 and the main frame 210.
Aux étapes T4, le multiplexeur 420 relie a piste de connexion 122 à l'oscillateur 430. Au cours des étapes T4 on obtient ainsi en sortie de l'oscillateur 430, une fréquence fonction de la capacité définie par l'armature auxiliaire 120 combinée à cette piste de connexion 122 et l'armature principale 21û. In steps T4, the multiplexer 420 connects to the connection track 122 to the oscillator 430. During the steps T4, an output of the oscillator 430 is thus obtained, a frequency that is a function of the capacity defined by the auxiliary armature 120 combined with this connection track 122 and the main frame 21i.
On soustrayant la capacité obtenue aux étapes T3 de celles obtenues aux étapes T4, on obtient directement une capacité de référence, qui connaissant la surface de l'armature secondaire 120 et la distance d entre les armatures, permet de connaître la permittivité du liquide. By subtracting the capacity obtained in steps T3 from those obtained in steps T4, a reference capacitor is obtained directly, which knowing the surface of the secondary armature 120 and the distance d between the armatures, makes it possible to know the permittivity of the liquid.
Aux étapes T5, I'organe de multiplexage 420 relie l'armature principale 110 et l'oscillateur 430. La mesure ainsi obtenue permet, connaissant la permittivité du liquide, de déterminer le niveau dans le réservoir. In steps T5, the multiplexing member 420 connects the main frame 110 and the oscillator 430. The measurement thus obtained allows, knowing the permittivity of the liquid, to determine the level in the tank.
Le cas échéant, le système de mesure conforme à la présente invention peut exploiter une pluralité de sondes capacitives orientées différemment dans le réservoir, pour tenir compte par exemple de l'assiette de celui-ci. Where appropriate, the measuring system according to the present invention can exploit a plurality of capacitive probes oriented differently in the reservoir, to take account, for example, of the attitude thereof.
Dans ce cas, il n'est pas nécessaire que les sondes capacitives auxiliaires utilisées possèdent des armatures de référence. Il suffit alors de connecter les armatures principales similaires à l'armature 110, sur des entrées adaptées de l'organe de multiplexage 420. On a représenté schématiquement cette disposition sur la figure 8, sous forme d'entrée référencée 110bis et 110ter pour l'organe de multiplexage. In this case, it is not necessary that the auxiliary capacitive probes used have reference frames. It then suffices to connect the main armatures similar to the armature 110, on appropriate inputs of the multiplexer member 420. This arrangement is schematically represented in FIG. 8, in the form of an input referenced 110bis and 110ter for the multiplexing organ.
Les anneaux de garde des diverses sondes peuvent etre reliés en commun. The guard rings of the various probes can be connected together.
On notera que les secondes armatures principales 211 sont toutes reliées à la masse du montage. Note that the second main frames 211 are all connected to the mass of the assembly.
Dans le cas de sondes capacitives auxiliaires (î lObis, 'I lOter par exemple), le cycle de mesure doit être augmenté d'autant d'érapes de multiplexage, comme représenté en T6 et T7 pour les armatures I l0bis et 110ter sur la figure 10. In the case of auxiliary capacitive probes (eg 10A, 10Oter), the measuring cycle must be increased by the same number of multiplexing strips, as shown in T6 and T7 for the frames 110b and 110b in the figure. 10.
Les moyens de mesure 400 sont par ailleurs avantageusement adaptés pour détecter toute présence éventuelle d'eau accumulée dans le fond du réservoir. Pour cela l'unité centrale 440 compare en permanence la permittivité g du liquide obtenu grâce à l'armature de référence 12,. i une permittivité seuil prédéterminée. The measuring means 400 are moreover advantageously adapted to detect any possible presence of water accumulated in the bottom of the tank. For this, the central unit 440 continuously compares the permittivity g of the liquid obtained with the reference armature 12. i a predetermined threshold permittivity.
On sait en effet que la permittivité des carburants est très différente de la permittivité de l'eau. It is known that the permittivity of fuels is very different from the permittivity of water.
A titre d'exemple, la permittivité pour les différents carburants disponibles actuellement sur le marché, se situe entre 2 et 4,5, alors que la permittivité de l'eau est supérieure à 80. As an example, the permittivity for the various fuels currently available on the market is between 2 and 4.5, while the permittivity of the water is greater than 80.
De préférence l'unité centrale 440 est associée à des moyens de mémorisation 450 aptes à contenir une valeur de permittivité moyenne,
moyen, qui sera exploité en cas de détection d'eau dans le fond du réservoir, c'est-à-dire lorsque la permittivité mesurée par l'armature auxilaire 120 n'est plus représentative.Preferably, the central unit 440 is associated with storage means 450 able to hold a mean permittivity value,
medium, which will be operated in case of water detection in the tank bottom, that is to say when the permittivity measured by auxiliary armature 120 is no longer representative.
Le procédé complet de mesure conforme à la présente invention est représenté schématiquement sur la figure 11 annexée. The complete measurement method according to the present invention is shown schematically in the attached FIG.
Comme représenté sur cette figure, dans une étape initiale 500, on procède à la mémorisation dans les moyens 450 de la valeur de permittivité moyenne E, moyen. As shown in this figure, in an initial step 500, the average permittivity value E, mean, is stored in the means 450.
A l'étape 502, qui correspond aux étapes Tl et T2 des figures 9 et 10, I'organe de multiplexage 420 relie successivement son entrée 424 et le condensateur C426 à l'oscillateur 430, pour étalonner celui-ci. At step 502, which corresponds to steps T1 and T2 of FIGS. 9 and 10, the multiplexer 420 successively connects its input 424 and the capacitor C426 to the oscillator 430, to calibrate it.
A l'étape 504, I'organe du multiplexage 420 relie l'armature secondaire 130 à l'oscillateur 430. L'unité centrale 440 peut ainsi déterminer une capacité égale à celle de la piste de connexion 122. In step 504, the multiplexer member 420 connects the secondary armature 130 to the oscillator 430. The central unit 440 can thus determine a capacitance equal to that of the connection track 122.
A l'étape 506, I'organe de multiplexage 420 relie la piste de connexion 122 à l'oscillateur 430. L'unité centrale 440 détermine ainsi une capacité égale à la somme de celle définie par l'armature auxiliaire de référence 120 et la piste de connexion J22. In step 506, the multiplexing member 420 connects the connection track 122 to the oscillator 430. The central unit 440 thus determines a capacity equal to the sum of that defined by the auxiliary reference frame 120 and the connection track J22.
A l'étape 508, I'unité centrale 440 retranche la capacité obtenue à l'étape 504 de celle obtenue à l'étape 506. Le résultat permet de déterminer la permittivité du liquide, connaissant la surface-de l'armature 120 et la distance entre cette armature et l'armature principale 210. In step 508, the central unit 440 subtracts the capacity obtained in step 504 from that obtained in step 506. The result makes it possible to determine the permittivity of the liquid, knowing the surface-of the armature 120 and the distance between this frame and the main frame 210.
A l'étape 510 I'unité centrale 440 teste si la permittivité t obtenue à l'étape 508 est supérieure ou non à un seuil donné. In step 510 the central unit 440 tests whether the permittivity t obtained at step 508 is greater than a given threshold.
Dans l'affirmative, I'unité centrale 440 considère que de l'eau est présente dans le fond du réservoir et génère une alarme à l'étape 512. If so, central unit 440 considers that water is present in the bottom of the tank and generates an alarm at step 512.
Par ailleurs, à l'étape consécutive 514, I'unité centrale 440 impose une valeur de permittivité égale à g moyen contenu dans les moyens 450.Moreover, in the consecutive step 514, the central unit 440 imposes a value of permittivity equal to g average contained in the means 450.
L'étape 514 est suivie de l'étape 516. De même, le test 510 lorsqu'il reçoit une réponse négative est suivi de l'étape 516. Step 514 is followed by step 516. Similarly, the test 510 when it receives a negative response is followed by step 516.
Au cours de cette étape -516, I'organe de multiplexage 420 relie l'armature principale 110 à l'oscillateur 430. During this step -516, the multiplexer 420 connects the main armature 110 to the oscillator 430.
L'unité centrale 440 permet ainsi de déterminer la capacité de mesure définie entre les armatures principales 110 et 210. The central unit 440 thus makes it possible to determine the measurement capacity defined between the main armatures 110 and 210.
Cette valeur est exploitée à l'étape 518, connaissant la permittivité du liquide, pour déterminer le niveau dans le réservoir. This value is exploited in step 518, knowing the permittivity of the liquid, to determine the level in the tank.
A l'étape 520 consécutive, I'unité centrale 440 procède à une visualisation du niveau et/ou du volume, du liquide contenu dans le réservoir. In step 520, the central unit 440 displays a visualization of the level and / or the volume of the liquid contained in the reservoir.
Selon la représentation donnée sur la figure 8, I'information d'alarme (étape 512) est délivrée sur la sortie 452 de l'unité centrale, tandis que l'information niveau et/ou volume de liquide est délivrée sur la sortie 454 de cette unité. According to the representation given in FIG. 8, the alarm information (step 512) is delivered on the output 452 of the central unit, whereas the level and / or liquid volume information is delivered on the output 454 of the central unit. this unit.
Selon une variante, en cas de détection d'eau à l'étape de test 510, l'unité centrale peut exploiter non pas une valeur moyen pré-mémorisée, mais utiliser comme valeur de permittivité, la dernière valeur mémorisée acceptable, rafraichie constamment dans les moyens 450. According to a variant, in the case of detection of water in the test step 510, the central unit may not exploit a pre-stored average value, but use as the permittivity value the last acceptable stored value, which is constantly refreshed in the means 450.
Le cas échéant, I'unité centrale 440 peut être conçue pour appliquer en outre un lissage sur l'information obtenue. If necessary, the central unit 440 may be designed to further apply smoothing on the information obtained.
De façon connue en soit, la sonde capacitive S est avantageusement formée dans un tube vertical de tranquilisation, anti-vagues, relié au réservoir par un alésage calibré. In a manner known in itself, the capacitive probe S is advantageously formed in a vertical tube of tranquilization, anti-waves, connected to the reservoir by a calibrated bore.
Le cas échéant, la paroi de ce tube anti-vagues peut être formé par les électrodes externes 200 elles-mêmes. If necessary, the wall of this wave-preventing tube may be formed by the external electrodes 200 themselves.
Le cas échéant, la détection d'eau dans le fond du réservoir peut être opérée non pas par mesure de permittivité du liquide, mais par mesure de la résistance entre les armatures 120 et 210. If necessary, the detection of water in the bottom of the tank can be operated not by measuring the permittivity of the liquid, but by measuring the resistance between the plates 120 and 210.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. Naturally, the present invention is not limited to the particular embodiments which have just been described, but extends to any variant within its spirit.
Claims (31)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8907165A FR2647899A1 (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Device for measuring the level and/or volume of fuel by a capacitive probe with detection of water |
Applications Claiming Priority (1)
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FR8907165A FR2647899A1 (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Device for measuring the level and/or volume of fuel by a capacitive probe with detection of water |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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FR2647899A1 true FR2647899A1 (en) | 1990-12-07 |
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ID=9382210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8907165A Withdrawn FR2647899A1 (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Device for measuring the level and/or volume of fuel by a capacitive probe with detection of water |
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FR (1) | FR2647899A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2006029427A1 (en) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Exess Engineering Gesellschaft M.B.H. | Electronic level sensor |
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- 1989-05-31 FR FR8907165A patent/FR2647899A1/en not_active Withdrawn
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