FR2690523A1 - Perfectionnements aux systèmes de mesure de niveau de liquide à sonde résistive possédant un coefficient de température élevé. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de réglage d'un dispositif de mesure du type comprenant une sonde (10) formée par un élément métallique résistif à coefficient de température élevé destinée à être plongée dans le liquide (22) d'un réservoir (20), un élément (30) d'alimentation au courant de la sonde (10) et des moyens (40) permettant de comparer la tension initiale (U0) aux bornes de la sonde, à la tension (Ut) présente aux bornes de celle-ci au bout d'un temps (t) pour lequel la sonde a atteint ou tout du moins approché son état de stabilité thermique, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à modifier localement de façon contrôlée la longueur active de la sonde (10). L'invention concerne également le dispositif de mesure ainsi obtenu et les sondes elles-mêmes.
Description
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de mesure de niveau de liquide à sonde résistive, du type décrit dans le document FR-A-2367276.
On a décrit dans ce document un dispositif de mesure du type schématisé sur la figure 1 annexée, comprenant une sonde 10 formée par un élément électriquement résistif à coefficient de température de la résistivité élevé, destinée à être plongée dans le liquide 22 d'un réservoir 20, un élément 30 d'alimentation en courant de la sonde 10, et des moyens 40 permettant de comparer la tension initiale Uo aux bornes de la sonde, à la tension Ut présente aux bornes de celle-ci au bout d'un temps t, pour lequel la sonde a atteint ou tout du moins a approché son état de stabilité thermique. L'élément composant la sonde 10 est généralement métallique.
Par tension initiale Uo, on entend la tension présente aux bornes de la sonde à l'instant to de mise en service du dispostif d'alimentation.
On sait qu'un élément résistif ayant un coefficient de température positif élevé voit sa résistance propre augmenter en fonction de sa température, celle-ci dépendant de la masse thermique du fil, de l'énergie apportée, de la température initiale et des échanges thermiques. Par ailleurs, la partie de l'élément résistif disposée au-dessus du liquide et donc exposée à l'air, est bien moins refroidie que la partie immergée.
Ainsi lorsqu'un tel élément résistif est plongé dans un liquide, la variation de sa résistance entre les instants to et t dépend du niveau de liquide.
Lorsque l'élément résistif est alimenté par un courant électrique, on observe une différence de potentiel à ses bornes. La tension initiale Uo aux bornes de cet élément dépend de la température ambiante. Après une période de temps tl à la fin de laquelle ledit élément résistif a atteint ou tout du moins a approché son état de stabilité thermique, la tension U1 présente aux bornes de l'élément est supérieure à la tension initiale Uo. La croissance de la tension est sensiblement exponentielle.
Plus précisément, l'amplitude de l'accroissement de la tension dépend du niveau de liquide dans lequel est plongé ledit élément.
Plus le niveau de liquide est élevé, plus l'élément est refroidi et donc l'accroissement de la température moyenne de cet élément est plus faible. I1 en est de même de sa résistance.
Bien entendu, le phénomène inverse se produit pour une diminution du niveau de liquide dans lequel est plongé l'élément résistif.
Par conséquent, la tension initiale Uo, lors de la mise en service des moyens d'alimentation électrique, est la même pour deux sondes identiques placées à la même température -ambiante, quel que soit le niveau de liquide dans lequel sont plongées ces sondes.
En revanche, après un temps tl requis pour approcher l'état de stabilité thermique, la tension aux bornes d'une sonde immergée dans un liquide sera plus faible que la tension aux bornes d'une sonde placée dans l'air. Cette différence de tension est due à la différence de température moyenne entre les deux sondes.
De ce fait, la différence entre la tension initiale Uo aux bornes de la sonde et la tension Ut aux bornes de celle-ci à l'instant t, est directement représentative du niveau de liquide dans lequel est plongée la sonde.
La Demanderesse a déjà commercialisé un grand nombre de dispositifs de mesure du type indiqué ci-dessus.
Différents perfectionnements à ce dispositif de mesure sont décrits dans les documents suivants : FR-A2522065, FR-A-2514134, FR-A-2514497, FR-A-2457480, FR-A2485726, FR-A-2573866, FR-A-2526940 et dans la demande de brevet FR 91 04255.
On se référera utilement à l'ensemble des documents qui viennent d'être décrits pour la bonne compréhension de la présente invention.
Le plus souvent les sondes sont formées d'un fil fin en métal à base de nickel-chrome plié à mi-longueur pour former deux brins généralement parallèles portés par un support allongé en matériau électriquement isolant et tendu par un élément élastique, par exemple par un ressort comme décrit dans le document FR-A-2485726 et dans la demande de brevet FR 91 04255.
Ces sondes comprennent en outre deux pièces de connexion reliées aux extrémités de l'élément métallique et un chapeau formant connecteur, relié au support, et sur lequel est fixée une bague pourvue d'un filetage pour permettre de fixer la sonde sur le carter du réservoir à contrôler, par exemple sur le carter d'un moteur à combustion interne.
On a représenté sur la figure 1 annexée l'évolution de tension aux bornes d'une telle sonde connue.
Plus précisément, sur la figure 1, on a représenté en traits continus, l'évolution de la tension aux bornes d'une sonde plongée dans un liquide et en traits interrompus réguliers, l'évolution de la tension aux bornes de la même sonde placée dans l'air.
Comme indiqué précédemment, la différence de tensions (U1-Uo) est représentative du niveau de liquide.
La sonde précédemment décrite est utilisée couramment pour mesurer le niveau d'huile dans le carter de moteurs de véhicules automobiles.
Cependant, la Demanderesse a constaté que les éléments métalliques résistifs, réalisés généralement en nickel-chrome présentent des dispersions non négligeables et inévitables. Pour corriger ces dispersions la
Demanderesse a proposé de relier une résistance de correction, choisie en fonction des caractéristiques de chaque élément métallique résistif, en parallèle de ce dernier. Cette résistance de correction, formée d'un composant discret, a jusqu'ici été placée dans le chapeau de la sonde.
Demanderesse a proposé de relier une résistance de correction, choisie en fonction des caractéristiques de chaque élément métallique résistif, en parallèle de ce dernier. Cette résistance de correction, formée d'un composant discret, a jusqu'ici été placée dans le chapeau de la sonde.
Le processus de mesure de la résistance du fil de la sonde, de choix de la résistance de correction et de fixation de celle-ci est assez contraignant, relativement long et couteux. Par ailleurs, il n'aboutit pas toujours à un résultat parfaitement satisfaisant.
Le but de la présente invention est de perfectionner les dispositifs de mesure existants.
Plus précisément, le but principal de la présente invention est de proposer de nouveaux moyens permettant de moduler aisément la courbe de réponse de la sonde.
Plus précisément encore, le but de l'invention est de permettre une modulation simple de la courbe de réponse de la sonde de sorte que cette réponse tombe dans une plage de tolérance déterminée.
Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un procédé de réglage d'un dispositif de mesure du type décrit précédemment, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à modifier localement de façon contrôlée la longueur active de la sonde.
Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, on utilise une sonde comprenant au moins deux brins généralement verticaux sensiblement parallèles, et l'étape de modification consiste à agir sur l'un au moins des brins de la sonde.
La présente invention concerne également le dispositif de mesure obtenu par la mise en oeuvre du procédé précité, et tout particulièrement la sonde obtenue.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 précédemment décrite représente schématiquement la structure d'un dispositif de mesure conforme à l'état de la technique, - la figure 2 précédemment décrite représente schématiquement les courbes de réponse obtenues à l'aide d'une sonde conforme à l'état de la techinque, - la figure 3 représente schématiquement la structure d'une sonde conforme à un mode de réalisation de la présente invention, - la figure 4 illustre l'évolution de la variation de la tension aux bornes de cette même sonde en fonction de la hauteur de liquide dans le réservoir, - la figure 5 représente schématiquement la structure d'une sonde conforme à une autre variante de réalisation de la présente invention, et - la figure 6 représente l'évolution de la variation de tension aux bornes de la sonde représentée sur la figure 5 en fonction de la hauteur de liquide dans le réservoir.
Comme indiqué précédemment, la présente invention s'applique de préférence à une sonde de mesure comprenant, comme schématisé sur la figure 1 annexée, deux brins 11, 12, généralement verticaux, sensiblement parallèles. Les deux brins 11, 12, de la sonde sont de préférence formés par pliage à mi-longueur d'un fil en matériau électriquement résistant à coefficient de température positif. Le fil est formé avantageusement, comme cela est connu en soi, à base de nickel et de chrome.
Les deux brins 11, 12, sont portés par un support allongé en matériau électriquement isolant et tendus par un élément élastique, par exemple par un ressort.
D'une façon générale, le support précité portant les deux brins 11, 12, de la sonde peut être conforme à l'enseignement du document FR-A-2485726 et de la demande de brevet FR 91 04255.
Comme indiqué précédemment, l'objet principal de la présente invention est d'agir sur l'un au moins des brins 11, 12, pour modifier la longueur active de la sonde.
Plus précisément, l'action précitée sur la sonde peut être conçue pour rendre une partie de celle-ci active, ou au contraire rendre la partie traitée inactive.
Pour rendre une partie de sonde 10 active, on peut soit ajouter une portion de fil, soit supprimer un courtcircuit électrique non sensible à la température en parallèle d'un fil précédemment existant.
L'adjonction d'une portion de fil peut être opérée par tout moyen connu de l'homme de l'art, par exemple par raccordement d'une portion de longueur prédéterminée en série d'une sonde préexistante, ou encore par dépôt d'un élément résistif à coefficient de température positif élevé, par exemple par électrolyse.
La suppression d'un court-circuit peut être obtenue mécaniquement par déplacement d'un curseur, comme schématisé sur les figures 3 et 5, ou encore par attaque chimique ou thermique, par exemple par fusion, d'un enrobage électriquement conducteur, court-circuitant une partie de la sonde.
Le processus consistant à rendre inactif une partie de la sonde peut être opéré selon une mise en oeuvre inverse de celle qui vient d'être décrite. En d'autres termes, pour rendre inactive une partie de la sonde, on peut soit retirer une portion de la sonde, soit placer un court-circuit électrique sur celle-ci.
La suppression d'une partie de la sonde peut être opérée par attaque mécanique, chimique ou thermique de celle-ci.
L'adjonction d'un court-circuit électrique peut être opéré mécaniquement par déplacement d'un curseur comme schématisé sur les figures 3 et 5, ou encore par dépôt, par exemple par électrolyse d'un revêtement sur la sonde.
Le résultat obtenu est schématisé sur les figures 3 à 6 annexées.
Sur la figure 3, on a représenté schématiquement une sonde 10 comprenant deux brins 11, 12, généralement verticaux et sensiblement parallèles, un court-circuit 13 étant placé sur un tiers intermédiaire de la hauteur du brin 12.
Sur la figure 4, on a représenté sous la courbe référencée 1, l'évolution de l'écart de tension Ul-U0 en fonction de la hauteur de liquide, obtenu pour une telle sonde 10 à deux brins en cas de suppression du courtcircuit 13.
Sur la figure 4, on a par ailleurs représenté sous la référence 2, une seconde courbe correspondant à l'évolution de l'écart de tension U1-U0 mesuré aux bornes d'une sonde 10 de nature similaire qui comprendrait un seul brin 11, 12, sans court-circuit.
Enfin, sur la figure 4, on a représenté sous la référence 3, la courbe réelle de l'évolution de la tension
U1-U0 mesurée aux bornes de la sonde 10 illustrée sur la figure 3, c'est-à-dire une sonde comprenant un courtcircuit 13 sur un tiers intermédiaire de sa hauteur.
U1-U0 mesurée aux bornes de la sonde 10 illustrée sur la figure 3, c'est-à-dire une sonde comprenant un courtcircuit 13 sur un tiers intermédiaire de sa hauteur.
Pour la courbe 1, l'écart de tension AU = Ul-U0 reste constant et égal à une valeur U10 pour un niveau de liquide h compris entre les niveaux hO et hl, hO correspondant au fond du réservoir et hl correspondant à la base de la sonde.
La courbe 1 diminue ensuite de façon linéaire entre la valeur U10 et une valeur U11 lorsque le niveau h de liquide augmente du niveau hl précité au niveau h4 correspondant au sommet de la sonde.
Pour des valeurs du niveau de liquide h supérieur au niveau h4 précité, l'écart de tension AU reste égal à la valeur U11 précitée.
Pour une sonde comprenant un brin unique sans court-circuit, comme le montre la courbe 2 sur la figure 4, l'écart de tension AU est égal à une valeur U20 égale à
U10/2 pour des valeurs du niveau de liquide comprises entre hO et hl.
U10/2 pour des valeurs du niveau de liquide comprises entre hO et hl.
Pour des valeurs du niveau de liquide comprises hl et h4, l'écart de tension AU diminue linéairement de la valeur U20 à la valeur U21. U21 est égal à U1 1/2.
L'évolution entre U20 et U21 pour la courbe 2 présente donc une pente deux fois plus faible que la pente de la courbe 1 entre les valeurs U10 et U11.
Pour des valeurs de niveau de liquide h supérieures à h4, l'écart AU reste égal à U21.
Enfin, pour la courbe réelle de la sonde représentée sur la figure 3, on obtient une valeur U30 d'écart de tension pour les valeurs de niveau de liquide comprises entre hO et hl.
La valeur U30 est comprise U10 et U20. Elle dépend de la longueur de sonde rendue inactive par le courtcircuit 13. En l'espèce, pour un court-circuit 13 couvrant le tiers de la hauteur du brin 12, on obtient une valeur
U30 placée aux deux tiers de l'écart entre U10 et U20.
U30 placée aux deux tiers de l'écart entre U10 et U20.
Pour des valeurs de niveau de liquide h comprises entre hl et h2, h2 représentant la base du court-circuit 13, la courbe 3 évolue avec la même pente que la courbe 1, puisque les deux brins 11 et 12 sont actifs pour des évolutions du liquide entre comprises hl et h2.
Pour un niveau de liquide évoluant entre h2 et h3, h3 représentant le sommet du court-circuit, la courbe 3 évolue avec une pente égale à la pente de la courbe 2, puisque entre les niveaux h2 et h3 seul le brin 11 est actif.
Enfin, pour une évolution du niveau de liquide entre les valeurs h3 et h4, la courbe 3 retrouve une pente identique à la pente de la courbe 1.
Pour des valeurs de niveau de liquide supérieures au niveau h4, l'écart de tension AU reste constant et égal à une valeur U31 comprise entre U11 et U21, typiquement placée au deux tiers de l'écart entre U11 et U21 pour un court-circuit formé sur le tiers de la hauteur du brin 12.
On a représenté sur la figure 5, une autre variante de sonde comprenant deux brins 11, 12, généralement verticaux et parallèles, dont l'un des brins 12 comprend un court-circuit 14 sur la moitié de sa hauteur supérieure.
On retrouve sur la figure 6 des courbes 1 et 2 identiques aux courbes représentées sur la figure 4. La courbe 1 correspond à l'évolution de l'écart de tension aux bornes de la sonde 10 en l'absence de court-circuit 14. La courbe 2 représente l'évolution de l'écart de tension AU aux bornes d'un brin unique 11 ou 12 de la sonde dépourvue de court-circuit.
Enfin, on a représenté sur la figure 6 sous la référence 4, l'évolution de l'écart de tension AU réel aux bornes de la sonde 10 représenté sur la figure 5.
Pour les valeurs de niveau de liquide h comprises entre hO et hl, l'écart de tension AU aux bornes de la sonde 10 représentée sur la figure 5 est égal à une valeur
U40 comprise entre U10 et U20 et égal à la moitié de la somme de celles-ci pour un court-circuit 14 couvrant la moitié de la hauteur du brin 12.
U40 comprise entre U10 et U20 et égal à la moitié de la somme de celles-ci pour un court-circuit 14 couvrant la moitié de la hauteur du brin 12.
Pour un niveau de liquide h évoluant entre les valeurs hl et h5, h5 représentant la base du court circuit 14, l'écart de tension AU aux bornes de la sonde 10 présente une pente identique à la pente de la courbe 1 puisque les deux brins 11, 12, sont alors actifs.
Pour un niveau de liquide évoluant entre les valeurs h5 et h4 l'écart de tension AU évolue avec une pente identique à la pente de la courbe 2, puisque seul le brin 11 est alors actif. Enfin, pour un niveau de liquide supérieure au niveau h4, l'écart de tension AU reste constant à une valeur U41 égale à la demi-somme des valeurs U11 et U21.
L'homme de l'art comprendra aisément que l'évolution de l'écart de tension (U1-U0)peut ainsi aisément être modifié pour conformer la courbe de réponse de la sonde à volonté en modifiant simplement localement la longueur active de la sonde.
Bien entendu on peut le cas échéant travailler sur les deux brins 11, 12 de la sonde. Par ailleurs on peut prévoir de placer plusieurs court-circuits séparés sur un même brin 11 ou 12 de la sonde.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit.
En particulier le court-circuit électrique précité utilisé sélectivement pour modifier la courbe de réponse de la sonde peut être remplacé par un enrobage thermiquement isolant.
En effet l'homme de l'art comprendra aisément qu'un tel enrobage dans la mesure ou il interdit tout échange thermique à son niveau entre la sonde et le liquide environnant, est fonctionnellement équivalent à un court-circuit électrique, puisqu'il empèche une évolution de l'écart de tension (U1-U0) lorsque le niveau de liquide évolue en regard de cet enrobage.
La sonde peut être alimentée par une source de tension électrique comme celà est enseigné dans les documents antérieurs précités, aussi bien que par une source de courant.
Claims (17)
1. Procédé de réglage d'un dispositif de mesure du type comprenant une sonde (10) formée par un élément résistif à coefficient de température élevé destinée à être plongée dans le liquide (22) d'un réservoir (20), un élément (30) d'alimentation au courant de la sonde (10) et des moyens (40) permettant de comparer la tension initiale (U0) aux bornes de la sonde, à la tension (Ut) présente aux bornes de celle-ci au bout d'un temps (t) pour lequel la sonde a atteint ou tout du moins approché son état de stabilité thermique, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à modifier localement de façon contrôlée la longueur active de la sonde (10).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à utiliser une sonde (10) comprenant au moins deux brins (11, 12) généralement verticaux sensiblement parallèles et l'étape de modification consiste à agir sur l'un au moins des brins de la sonde.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'étape de modification consiste à rendre active une partie contrôlée de la longueur de la sonde (10).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'étape de modification consiste à rendre inactive une partie de la longueur de la sonde (10).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'étape de modification consiste à ajouter une partie de longueur active à la sonde (10).
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'étape de modification consiste à supprimer localement un court-circuit électrique non sensible à la température sur la sonde.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'étape de suppression d'un court-circuit est opéré mécaniquement, par exemple déplacement d'un curseur sur la sonde.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'étape de suppression est réalisée par attaque chimique du court-circuit.
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'étape de suppression est réalisée par attaque thermique du court-circuit, par exemple par fusion d'un court-circuit d'enrobage.
10. Procédé selon lune des revendications LSà à 4, caractérisé par le fait que l'étape de modification consiste à supprimer une partie de la sonde.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'étape de modification consiste à placer un court-circuit électrique sensible à la température sur la sonde.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'étape de modification consiste à placer mécaniquement un court-circuit en parallèle de la sonde, par exemple par déplacement d'un curseur.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'étape d'adjonction d'un court-circuit consiste en un dépôt de matériau électriquement conducteur, par exemple par électrolyse.
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'étape de modification consiste à modifier l'étendue d'un enrobage thermiquement isolant sur la sonde.
15. Dispositif obtenu par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 14.
16. Sonde pour la mise en oeuvre du dispositif conforme à la revendication 15.
17. Sonde selon la revendication 16, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (13, 14) aptes à modifier localement sa longueur active.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2485726A1 (fr) * | 1980-06-27 | 1981-12-31 | Veglia E D | Sonde de detection d'un niveau de liquide |
| FR2514134A2 (fr) * | 1981-10-07 | 1983-04-08 | Jaeger | Perfectionnements aux dispositifs de controle de niveau du liquide contenu dans un reservoir |
-
1992
- 1992-04-24 FR FR9205075A patent/FR2690523B1/fr not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2485726A1 (fr) * | 1980-06-27 | 1981-12-31 | Veglia E D | Sonde de detection d'un niveau de liquide |
| FR2514134A2 (fr) * | 1981-10-07 | 1983-04-08 | Jaeger | Perfectionnements aux dispositifs de controle de niveau du liquide contenu dans un reservoir |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2690523B1 (fr) | 1994-07-29 |
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