FR2737297A1 - Dispositif capacitif de jaugeage et ensemble de mesure de niveau et de controle de la qualite d'un liquide contenu dans un reservoir - Google Patents
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Abstract
Le dispositif capacitif de jaugeage comporte un capteur capacitif (11) associé à un modulateur (12), le modulateur étant destiné à traiter les valeurs mesurées par le capteur capacitif et à élaborer un signal rectangulaire cyclique (S1) comportant deux informations relatives respectivement au niveau et à la constante diélectrique du liquide contenu dans un réservoir. Le modulateur (12) commande des moyens de commutation (13) destinés à commuter une charge (14) entre deux bornes d'alimentation (1, 2) du dispositif de jaugeage (10) de façon à en moduler l'impédance d'entrée apparente au rythme du signal rectangulaire (S1). L'ensemble de mesure du niveau et de la qualité du liquide comporte le dispositif capacitif de jaugeage (10) connecté à un dispositif d'alimentation et de traitement (20) par l'intermédiaire d'une ligne bifilaire (5). La ligne bifilaire (5) permet à la fois l'acheminement d'un signal d'alimentation du dispositif capacitif de jaugeage (10) et la transmission des informations mesurées par le capteur capacitif (11).
Description
DISPOSITIF CAPACITIF DE JAUGEAGE ET ENSENBLE DE MESURE DE
NIVEAU ET DE CONTROLE DE LA QUALITE D'UN LIQUIDE CONTENU DANS
UN RESERVOIR
La présente invention concerne un dispositif capacitif de jaugeage et un ensemble de mesure de niveau et de contrôle de la qualité d'un liquide contenu dans un réservoir.
NIVEAU ET DE CONTROLE DE LA QUALITE D'UN LIQUIDE CONTENU DANS
UN RESERVOIR
La présente invention concerne un dispositif capacitif de jaugeage et un ensemble de mesure de niveau et de contrôle de la qualité d'un liquide contenu dans un réservoir.
L'invention s'applique notamment dans le domaine de l'aéronautique pour déterminer le niveau d'huile ou de carburant dans un réservoir monté sur un moteur d'avion et pour contrôler la qualité de l'huile ou du carburant en surveillant l'évolution de sa constante diélectrique.
Il est connu de réaliser des dispositifs de mesure de niveau d'un liquide en utilisant une sonde capacitive. Cependant les jauges connues sont généralement compliquées à réaliser et coûteuses. Par ailleurs elles nécessitent des moyens électroniques complexes pour traiter les signaux qu'elles délivrent.
Un dispositif de jaugeage à faible coût a été décrit dans la demande de brevet 2 700 001 déposée au nom de la
Demanderesse. Cependant ce dispositif étant un système passif, il est limité en dynamique et ne permet plus de mesurer le niveau de liquide lorsque ce niveau descend audessous d'une certaine limite de l'ordre de 10% du niveau de remplissage maximal. En outre ce dispositif nécessite au moins quatre fils de connexion pour alimenter la sonde capacitive et pour acheminer les paramètres délivrés par la sonde vers des moyens électroniques de traitement, ce qui entraine un encombrement et un poids pénalisant lorsque ce dispositif doit être monté sur un moteur d'avion.
Demanderesse. Cependant ce dispositif étant un système passif, il est limité en dynamique et ne permet plus de mesurer le niveau de liquide lorsque ce niveau descend audessous d'une certaine limite de l'ordre de 10% du niveau de remplissage maximal. En outre ce dispositif nécessite au moins quatre fils de connexion pour alimenter la sonde capacitive et pour acheminer les paramètres délivrés par la sonde vers des moyens électroniques de traitement, ce qui entraine un encombrement et un poids pénalisant lorsque ce dispositif doit être monté sur un moteur d'avion.
Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de jaugeage et un ensemble de mesure du niveau et de la qualité d'un liquide contenu dans un réservoir qui soit simple à mettre en oeuvre, qui permette une simplification de la connectique et une réduction de poids et qui permette une surveillance du niveau de liquide jusqu'à des taux de remplissage de l'ordre de quelques pourcents.
Pour cela le dispositif de jaugeage selon l'invention comporte un capteur capacitif associé à un modulateur, le modulateur étant destiné à traiter les valeurs mesurées par le capteur capacitif et à élaborer un signal rectangulaire cyclique comportant deux informations relatives respectivement au niveau et à la constante diélectrique du liquide contenu dans un réservoir. Le signal rectangulaire est alors utilisé comme signal de commande d'un moyen de commutation d'une charge entre deux bornes d'entrée/sortie du dispositif de jaugeage, ce qui a pour effet d'en moduler l'impédance d'entrée apparente.
L'ensemble de mesure du niveau et de la qualité du liquide selon l'invention, comporte le dispositif capacitif de jaugeage et un dispositif d'alimentation et de traitement des informations délivrées par le dispositif de jaugeage, destinés à être connectés par l'intermédiaire d'une ligne bifilaire. Les informations délivrées par le dispositif de jaugeage sont transmises par l'intermédiaire de la ligne bifilaire, par modulation du courant d'alimentation délivré par le dispositif d'alimentation et de traitement, la modulation du courant étant effectuée au rythme du signal rectangulaire. Le dispositif d'alimentation et de traitement comporte des moyens de détection des variations du courant d'alimentation, des moyens de démodulation des informations reçues et des moyens de calcul du niveau et de la constante diélectrique du liquide contenu dans le réservoir.
Selon l'invention, le dispositif capacitif de jaugeage du niveau d'un liquide dans un réservoir est caractérisé en ce qu'il comporte - un capteur capacitif destiné à mesurer des valeurs de capacités caractéristiques de différents niveaux de remplissage du réservoir - un modulateur destiné à coder les valeurs de capacités mesurées sous forme d'un signal rectangulaire - des moyens de commutation commandés par le modulateur et destinés à commuter une charge entre deux bornes d'alimentation du dispositif de jaugeage de façon à moduler l'impédance d'entrée apparente du dispositif de jaugeage au rythme du signal rectangulaire.
L'invention concerne également un ensemble de mesure de niveau et de contrôle de la qualité d'un liquide contenu dans un réservoir, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif capacitif de jaugeage et un dispositif d'alimentation et de traitement reliés par l'intermédiaire d'une ligne bifilaire, la ligne bifilaire étant destinée d'une part, à acheminer un signal d'alimentation du dispositif de jaugeage, et d'autre part, à transmettre vers le dispositif d'alimentation et de traitement des informations délivrées par le dispositif capacitif de jaugeage.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, un schéma synoptique d'un ensemble de mesure du niveau et de la constante diélectrique d'un liquide contenu dans un réservoir, selon l'invention - la figure 2, un exemple schématique d'une jauge capacitive, selon l'invention - la figure 3, un exemple de schéma de principe d'un ensemble constitué par le capteur capacitif associé à un modulateur, selon l'invention - la figure 4, un exemple de chronogramme relatif au fonctionnement du modulateur, selon l'invention - la figure 5, un exemple de schéma de principe du démodulateur, selon l'invention - la figure 6, un exemple de chronogramme relatif au fonctionnement du démodulateur, selon l'invention.
La figure 1 représente un schéma synoptique d'un ensemble de mesure du niveau et de la permittivité diélectrique d'un liquide contenu dans un réservoir, selon l'invention.
L'ensemble de mesure comporte un dispositif capacitif de jaugeage 10 destiné à délivrer simultanément entre deux bornes d'entrée/sortie 1, 2, un signal électrique contenant deux informations relatives respectivement au niveau et à la permittivité diélectrique d'un liquide contenu dans un réservoir, et un dispositif d'alimentation et de traitement 20 comportant deux bornes d'entrée/sortie 3, 4 destinées à être connectées respectivement aux deux bornes d'entrée/sortie 1 et 2 du dispositif de jaugeage 10 par l'intermédiaire d'une ligne bifilaire 5.
Le dispositif d'alimentation et de traitement 20 est destiné d'une part à délivrer un courant électrique d'alimentation du dispositif de jaugeage 10 et d'autre part à détecter et traiter le signal électrique délivré par le dispositif de jaugeage 10 de manière à extraire le niveau et la permittivité diélectrique (appelée aussi constante diélectrique) du liquide dans le réservoir, la permittivité diélectrique étant représentative de la qualité du liquide.
Le dispositif capacitif de jaugeage 10 comporte une jauge capacitive 11 associée à un modulateur 12 comportant une sortie Q1 reliée à des moyens de commutation 13, les moyens de commutation 13 étant connectés par l'intermédiaire d'une résistance de charge 14, entre les deux bornes d'entrée/sortie 1, 2 du dispositif capacitif de jaugeage 10.
La jauge capacitive 11 comporte plusieurs électrodes destinées à être disposées à différentes hauteurs choisies dans le réservoir de liquide de manière à former des condensateurs et à détecter les capacités électriques correspondant à ces hauteurs, ces capacités étant représentatives de différents niveaux de remplissage du réservoir de liquide.
Le modulateur 12 est destiné à convertir les capacités mesurées en grandeurs temporelles par la détection de leurs temps de charge respectifs, à coder ces grandeurs temporelles sous la forme d'un signal rectangulaire S1 cyclique contenant deux informations relatives respectivement au niveau et à la constante diélectrique du liquide contenu dans le réservoir, et à délivrer en sortie Q1 le signal rectangulaire S1. Le signal rectangulaire S1 est ensuite transmis sur la ligne bifilaire 5 par l'intermédiaire des moyens de commutation 13 d'une charge 14 entre les deux bornes d'alimentation 1, 2, du dispositif de jaugeage 10. Les moyens de commutation 13 sont par exemple constitués par un transistor de commutation commandé par le signal rectangulaire S1.Le transistor de commutation fonctionne alternativement en régime saturé et en régime bloqué suivant la valeur du signal rectangulaire S1, ce qui a pour effet de moduler l'impédance d'entrée apparente du dispositif de jaugeage au rythme du signal rectangulaire
S1.
S1.
Les connexions électriques entre le dispositif capacitif de jaugeage 10 et le dispositif d'alimentation et de traitement 20 s'effectuent par l'intermédiaire de la ligne électrique bifilaire 5, cette ligne électrique permettant à la fois l'alimentation électrique du dispositif capacitif de jaugeage 10 et la transmission des deux informations relatives au niveau et à la qualité du liquide vers le dispositif d'alimentation et de traitement 20.
La transmission de ces deux informations est effectuée par modulation du courant d'alimentation électrique au rythme du signal rectangulaire S1, la modulation du courant étant dûe à la modulation de l'impédance d'entrée apparente du dispositif de jaugeage.
Le courant électrique d'alimentation délivré par le dispositif d'alimentation et de traitement 20 est obtenu par liaison de la borne 3 à une source de tension continue + VCC par l'intermédiaire d'une résistance 21; la borne 4 est reliée à la masse du dispositif.
La détection des informations délivrées par le dispositif capacitif de jaugeage 10 est effectuée au moyen d'un filtre passe-haut connecté entre les deux bornes d'entrée/sortie 3,4. Le filtre passe-haut est par exemple constitué d'une capacité 22 et d'une résistance 23 reliées en série. Le signal détecté est mis en forme au moyen d'un comparateur 24 comportant une entrée positive connectée entre la capacité 22 et la résistance 23 et une entrée négative reliée à la masse du dispositif. En sortie S2 du comparateur 24, le signal est décodé dans un démodulateur 25 puis transmis à un microprocesseur 26 qui calcule le niveau de liquide et la constante diélectrique du liquide dans le réservoir.
La figure 2 représente un exemple schématique d'une jauge capacitive, selon l'invention.
La jauge capacitive est destinée à déterminer le niveau x d'un liquide 30 contenu dans un réservoir 31, ce niveau x étant susceptible de varier entre un niveau minimal Nmin et un niveau maximal Nmax, la hauteur entre les deux niveaux maximal et minimal étant égale à L.
Au-dessus de la surface libre du liquide 30 se trouve un gaz 32, par exemple de l'air. La jauge comporte un ensemble de trois électrodes métalliques Al, A2, A3 placées les unes audessus des autres et formant trois condensateurs C1, C2, C3 avec une quatrième électrode commune AO située en regard des trois électrodes Al, A2, A3. La distance séparant les électrodes Al , A2, A3 de l'électrode A0 est constante et identique pour les trois condensateurs C1, C2, C3. Ces électrodes peuvent être des plaques parallèles ou des tubes cylindriques et coaxiaux. Les électrodes sont éventuellement recouvertes d'un matériau électriquement isolant et sont maintenues dans le réservoir par des moyens non représentés.
L'électrode Al de longueur L est placée entre les niveaux maximum et minimum du liquide.
L'électrode A2 est placée en-dessous de la première électrode
Al entre le niveau minimum du liquide et le fond du réservoir elle est donc placée en-dessous du niveau minimum du liquide et constamment immergée dans le liquide.
Al entre le niveau minimum du liquide et le fond du réservoir elle est donc placée en-dessous du niveau minimum du liquide et constamment immergée dans le liquide.
L'électrode A3 est placée au-dessus de la première électrode
Al; elle est donc localisée au-dessus du niveau maximum du liquide et constamment immergée dans l'air.
Al; elle est donc localisée au-dessus du niveau maximum du liquide et constamment immergée dans l'air.
La quatrième électrode AO est placée en regard des électrodes
Al, A2, A3 et forme avec ces trois électrodes trois condensateurs C1, C2, C3 dont le diélectrique est soit l'air 32, soit le liquide 30, soit un mélange de liquide et d'air.
Al, A2, A3 et forme avec ces trois électrodes trois condensateurs C1, C2, C3 dont le diélectrique est soit l'air 32, soit le liquide 30, soit un mélange de liquide et d'air.
Le condensateur C1 est constitué par les électrodes Al et AO et son diélectrique est soit le liquide lorsque le réservoir est rempli jusqu'au niveau maximum Nmax, soit l'air si le réservoir est vide c'est-à-dire rempli jusqu'au niveau minimal Nmin, soit un mélange liquide-air qui dépend du niveau de remplissage x du réservoir. La capacité du condensateur C1 est donc variable avec le niveau x de remplissage du réservoir, la variation de cette capacité étant une fonction linéaire de la hauteur du liquide dans le réservoir.Si l'on note CO, CL, Cx les valeurs de la capacité du condensateur C1 respectivement lorsque le réservoir est au niveau minimal, au niveau maximal, au niveau x, le niveau de liquide x dans le réservoir satisfait à la relation suivante: (1) x = L (Cx - CO)/(CL - CO)
Le condensateur C2 est constitué par les électrodes A2 et AO et son diélectrique est le liquide 30 de constante diélectrique & ~ . La capacité de ce condensateur est constante puisqu'il est constamment immergé dans le liquide et est proportionnelle à la capacité CL, le coefficient de proportionnalité étant égal au rapport des surfaces des électrodes A2 et AO.
Le condensateur C2 est constitué par les électrodes A2 et AO et son diélectrique est le liquide 30 de constante diélectrique & ~ . La capacité de ce condensateur est constante puisqu'il est constamment immergé dans le liquide et est proportionnelle à la capacité CL, le coefficient de proportionnalité étant égal au rapport des surfaces des électrodes A2 et AO.
Le condensateur C3 est constitué par les électrodes A3 et AO et son diélectrique est l'air de constante diélectrique & .
La capacité de ce condensateur est constante puisqu'il est constamment immergé dans l'air et est proportionnelle à la capacité CO, le coefficient de proportionnalité étant égal au rapport des surfaces des électrodes A3 et AO.
La mesure des trois capacités des condensateurs C1, C2, C3 permet donc de calculer le niveau x de liquide dans le réservoir en réalisant la combinaison linéaire conformément à la relation (1). De même, la mesure des capacités des condensateurs C2 et C3 permet de déterminer la qualité du liquide qui est représentée par la constante diélectrique i, cette constante diélectrique étant proportionnelle à la différence des capacités de ces condensateurs C2 et C3.
La figure 3 représente un exemple de schéma de principe d'un ensemble capteur capacitif associé à un modulateur, selon l'invention.
Sur ce schéma, le capteur capacitif 11 est représenté par les condensateurs C1, C2, C3. Ces condensateurs sont reliés au modulateur 12 respectivement par leur électrode Al, A2, A3.
L'électrode AO commune aux trois condensateurs est reliée à la masse électrique du dispositif de jaugeage 10.
Le modulateur 12 comporte des moyens de charge E, R1, R2, R3, 121, 122, 123, pour charger dans les mêmes conditions, les trois condensateurs C1, C2, C3 jusqu'à ce que la tension à leurs bornes respectives atteigne une tension de référence U des moyens de détection P3 pour détecter les temps de charge des trois condensateurs C1, C2, C3 et délivrer un signal à chaque fois que la tension aux bornes de l'un des trois condensateurs atteint la tension de référence U ; des moyens de commande T1, T2, P1, P2 pour d'une part, élaborer des signaux de commande de la charge et de la décharge séquentielle des trois condensateurs C1, C2, C3, à chaque fois qu'un signal est délivré par les moyens de détection P3 et selon un cycle élémentaire de quatre temps successifs, t3, t2, t3,tl, correspondant respectivement aux temps de charge des condensateurs C3, C2, C3, C1, et pour d'autre part, délivrer un signal rectangulaire S1 reproduisant la séquence de charge des trois condensateurs. Le modulateur 12 comporte en outre des moyens de commutation K1, K2, K3, commandés par les moyens de commande T1, T2, P1, P2, pour autoriser respectivement la charge des condensateurs C1, C2, C3 lorsqu'ils sont en position "ouvert", puis décharger ces condensateurs par liaison à la masse lorsqu'ils sont en position "fermé".Les moyens de charge des condensateurs comportent une source de tension constante E reliée aux électrodes Al, A2, A3 par l'intermédiaire des résistances R1,
R2, R3 respectivement, et des moyens de comparaison 121, 122, 123, par exemple constitués par trois comparateurs, pour comparer les tensions aux bornes des condensateurs C1, C2,
C3, à une tension de référence U. Les moyens de détection P3 sont par exemple constitués par une porte ET logique comportant trois entrées connectées respectivement en sortie des moyens de comparaison 121, 122, 123.
R2, R3 respectivement, et des moyens de comparaison 121, 122, 123, par exemple constitués par trois comparateurs, pour comparer les tensions aux bornes des condensateurs C1, C2,
C3, à une tension de référence U. Les moyens de détection P3 sont par exemple constitués par une porte ET logique comportant trois entrées connectées respectivement en sortie des moyens de comparaison 121, 122, 123.
Les moyens de commande comportent deux bascules connectées en série T1, T2 activées par des fronts descendants de leur horloge respective H1, H2, chaque bascule comportant deux sorties complémentaires Q1,-Ql,respectivement Q2 , -
Q2.L'horloge H1 de la bascule T1 est reliée en sortie des moyens de détection P3. L'horloge H2 de la bascule T2 est reliée à la sortie Q1 de la bascule T1.
Q2.L'horloge H1 de la bascule T1 est reliée en sortie des moyens de détection P3. L'horloge H2 de la bascule T2 est reliée à la sortie Q1 de la bascule T1.
Le signal délivré par la sortie Q1 de la bascule T1 reproduit la séquence de charge des trois condensateurs C1, C2, C3 et constitue le signal rectangulaire S1. Ce signal est également transmis au moyen de commutation K3 pour en assurer la commande.
Les sorties -Q1,-Q2, sont connectées en entrée de la porte P1 destinée à délivrer des signaux de commande au moyen de commutation K1. Les sorties -Q1,+Q2 sont connectées en entrée de la porte P2 destinée à délivrer des signaux de commande du moyen de commutation K2.
Le fonctionnement du modulateur est le suivant. Le rôle du modulateur est de charger les trois condensateurs C1, C2, C3 sous une même tension constante E à travers les résistances respectives R1, R2, R3. Les charges initiales des trois condensateurs sont nulles. La tension aux bornes des condensateurs atteint une valeur donnée U au bout d'un temps de charge respectif tl, t2, t3 proportionnel aux valeurs des capacités des condensateurs C1, C2, C3.
Les condensateurs C1, C2, C3 sont chargés séquentiellement selon un cycle élémentaire de quatre temps : t3, t2, t3, tl.
La succession des cycles élémentaires est reproduite à la sortie Q1 de la bascule T1 sous la forme d'un signal rectangulaire S1 et délivrée en sortie du modulateur 12 pour la commande de la commutation d'une charge entre les deux bornes d'entrée/sortie 1, 2 du dispositif capacitif de jaugeage 10, afin de moduler l'impédance d'entrée apparente du dispositif capacitif de jaugeage 10.
La figure 4 représente un exemple de chronogramme relatif au fonctionnement du modulateur, selon l'invention.
Cette figure montre la succession des séquences de charge des trois condensateurs C2, C1, C3 et le signal rectangulaire S1 délivré sur la sortie Q1 de la bascule T1.
Dans un premier temps, est effectuée la charge du condensateur C3.
A la mise sous tension, les condensateurs C1, C2 et C3 sont déchargés. Les bascules T1 et T2, de type T (Toggle Flip
Flop) sont initialisées : les sorties Q1 et Q2 sont au niveau logique 0, les sorties -Q1 et -Q2 sont au niveau logique 1.
Flop) sont initialisées : les sorties Q1 et Q2 sont au niveau logique 0, les sorties -Q1 et -Q2 sont au niveau logique 1.
Les sorties des comparateurs 121, 122 et 123 sont à 1. Les sorties des portes P1 et P2 sont forcées à 1, fermant les interrupteurs K1 et K2, et maintenant la tension aux bornes des condensateurs C1 et C2 à 0.
L'interrupteur K3 est ouvert, autorisant la charge de C3 à travers la résistance R3. Lorsque la tension aux bornes de C3 atteint la valeur U, la sortie du comparateur 123 passe à l'état 0, ce qui entraîne un passage à 0 de la sortie de P3.
La sortie Q1 de la bascule T1, activée par des fronts descendants de son entrée horloge H1, passe au niveau 1, autorisant la décharge de la capacité C3 à travers l'interrupteur K3.
Simultanément, débute le deuxième temps relatif à la charge du condensateur C2. La sortie de la porte P3 repasse à 1, et la sortie - Q1 de la bascule T1 à 0. La sortie de P2 passe à son tour à 0, ouvre l'interrupteur K2 et autorise la charge du condensateur C2 à travers la résistance R2. Lorsque la tension aux bornes du condensateur C2 atteint la valeur U, la sortie du comparateur 122 passe à 0 et active, à travers la porte P3, l'entrée H1 de la bascule T1, dont les sorties Q1 et - Q1 repassent respectivement à 0 et à 1. La remontée de la sortie - Q1 force les sorties des portes P1 et P2 à 1, obligeant le condensateur C2 à se décharger à travers l'interrupteur K2.
A cet instant débute le troisième temps relatif à la charge du condensateur C3.
Le passage à 0 de la sortie Q1 a deux effets . le premier effet est l'ouverture de l'interrupteur K3 qui autorise une nouvelle charge du condensateur C3 à travers la résistance R3.
le second effet est l'activation de l'entrée H2 de la seconde bascule, elle aussi sensible à des fronts descendants sur son entrée horloge.
Les sorties Q2 et -Q2 de la bascule T2 passent respectivement à 1 et 0. Ce changement d'état de la bascule T2 n'a pas d'effet immédiat, les portes P1 et P2 étant toujours forcées à 1 par la sortie - Q1. Lorsque la tension aux bornes du condensateur C3 atteint le seuil U, la sortie du comparateur 123 passe à 0 et provoque à travers la porte P3 une nouvelle descente de l'horloge H1. La sortie Q1 remonte à 1 et déclenche la décharge du condensateur C3 à travers l'interrupteur K3.
Simultanément débute le quatrième temps de la séquence de charge des condensateurs. Ce quatrième temps est relatif à la charge du condensateur C1. La sortie - Q1 passe à 0 et débloque les portes P1 et P2. C'est maintenant la sortie de la porte P1 qui est à l'état bas, autorisant la charge du condensateur C1 à travers la résistance R1. Lorsque la tension aux bornes du condensateur C1 atteint la valeur U, le comparateur 121 bascule et active l'horloge H1 à travers la porte P3.La sortie - Q1 repasse à 1, bloquant les portes P1 et P2, et provoquant la décharge de C1 à travers l'interrupteur Kl. la sortie Q1 passe à 0, ouvrant l'interrupteur K3, et autorisant la charge du condensateur C3 à travers la résistance R3. Un nouveau cycle est alors initié.
La séquence de charge des condensateurs C1, C2, C3 est reproduite à la sortie Q1 de la première bascule T1 selon un codage à deux états logiques 0 ou 1 : Qi = 0 pendant la charge du condensateur C3, Qi = 1 pendant la charge des condensateurs C1 et C2.
Ce codage permet d'obtenir en sortie Q1 du modulateur 12, un signal rectangulaire constitué par une alternance de niveaux bas et haut, la durée de chaque niveau bas étant égale au temps de charge du condensateur C3, la durée des niveaux hauts est égale alternativement soit au temps de charge du condensateur C2, soit au temps de charge du condensateur C1.
Les temps de charge des condensateurs C1, C2, C3 étant proportionnels aux valeurs de leur capacité respective, et ces capacités étant respectivement représentatives du niveau de liquide x dans le réservoir, et des niveaux maximal Nmax et minimal Nmin de liquide, le signal rectangulaire S1 contient donc les trois informations relatives à ces différents niveaux de liquide.
Pour transmettre le signal rectangulaire S1 vers le dispositif d'alimentation et de traitement 20 sur une ligne bifilaire 5, en sortie du modulateur 12, le signal rectangulaire S1 est utilisé pour commander un transistor de commutation 13 d'une charge R4 entre les deux bornes 1, 2 d'entrée/sortie du dispositif de jaugeage 10. La charge commutée est la résistance 14. Le transistor de commutation 13 fonctionne alternativement en régime saturé et en régime bloqué suivant l'état logique 0 ou 1 du signal rectangulaire
S1, ce qui a pour effet de moduler l'impédance d'entrée apparente du dispositif de jaugeage 10 au rythme du signal rectangulaire S1, donc au rythme des temps de charge séquentielle des condensateurs C1, C2, C3.
S1, ce qui a pour effet de moduler l'impédance d'entrée apparente du dispositif de jaugeage 10 au rythme du signal rectangulaire S1, donc au rythme des temps de charge séquentielle des condensateurs C1, C2, C3.
Lorsque le dispositif de jaugeage 10 est connecté au dispositif d'alimentation et de traitement 20 par l'intermédiaire de la ligne bifilaire 5, la modulation de l'impédance d'entrée du dispositif de jaugeage 10 se traduit par une modulation du courant d'alimentation au rythme du signal rectangulaire S1.
Les variations du courant d'alimentation sont détectées par le dispositif d'alimentation et de traitement 20 à partir des variations de tension aux bornes de la résistance 21. Le filtre passe-haut 22, 23 permet d'éliminer la composante continue de cette tension. Les variations de tension sont mises en forme par le comparateur 24 qui délivre en sortie un signal S2 reproduisant la succession des séquences élémentaires t3, t2, t3, tl correspondant aux temps de charge des condensateurs C3, C2, C3, C1.
La figure 5 représente un exemple de schéma de principe du démodulateur, selon l'invention.
Le démodulateur 25 est destiné à décoder le signal S2 et à délivrer en sortie deux valeurs proportionnelles respectivement à la différence des temps de charge des capacités des condensateurs C2 et C3 et à la différence des temps de charge des capacités des condensateurs C1 et C3.
Le démodulateur comporte deux compteurs/décompteurs CD1, CD2 recevant le signal S2 sur leur entrée El, E2 respective. Les compteurs/décompteurs CD1, CD2 fonctionnent en mode comptage sur les états logiques hauts de S2 et en mode décomptage sur les états logiques bas de S2. Les compteurs/décompteurs CD1,
CD2 sont commandés par une bascule T3, de type T (Toggle
FLip-Flop), et par l'intermédiaire d'une porte ET logique P4,
P5 respectivement.
CD2 sont commandés par une bascule T3, de type T (Toggle
FLip-Flop), et par l'intermédiaire d'une porte ET logique P4,
P5 respectivement.
La bascule T3 est activée par des fronts descendants de son entrée horloge H3 et comporte deux sorties complémentaires
Q3, - Q3 reliées respectivement à une entrée de la porte logique P4, P5. L'horloge H3 est constituée par le signal S2.
Q3, - Q3 reliées respectivement à une entrée de la porte logique P4, P5. L'horloge H3 est constituée par le signal S2.
Les portes logiques P4, P5 reçoivent sur une deuxième entrée une horloge de référence H dont la période est très faible devant les temps de charge de chaque condensateur.
La figure 6 représente un exemple de chronogramme relatif au fonctionnement du démodulateur, selon l'invention.
La bascule T3 est initialisée de manière à commander l'ouverture de la porte P4 pendant les temps t2 et t3 et l'ouverture de la porte P5 pendant les temps tl et t3 de sorte que le compteur/décompteur CD2 compte les impulsions de l'horloge H pendant le temps t2 et décompte ces impulsions pendant le temps t3, et que le compteur/décompteur CD1 compte les impulsions de l'horloge H pendant le temps tl et décompte ces impulsions pendant le temps t3.
Le démodulateur 25 comporte en outre deux registres tampons
L1, L2 connectés respectivement en sortie des compteurs/décompteurs CD1, CD2, et un dispositif logique de contrôle additionnel 251 associé à un diviseur 252 par un nombre entier N programmable, ce diviseur étant connecté sur la sortie Q3 de la bascule T3. Le dispositif logique de contrôle est destiné à commander, au bout de N périodes du signal S2 de comptage-décomptage, le transfert du contenu des compteurs/décompteurs CD2, CD1 dans un registre tampon L2, L1 respectivement et, simultanément au transfert, de remettre à zéro les compteurs/décompteurs CD1, CD2 afin de réinitialiser un nouveau cycle de comptage/décomptage.
L1, L2 connectés respectivement en sortie des compteurs/décompteurs CD1, CD2, et un dispositif logique de contrôle additionnel 251 associé à un diviseur 252 par un nombre entier N programmable, ce diviseur étant connecté sur la sortie Q3 de la bascule T3. Le dispositif logique de contrôle est destiné à commander, au bout de N périodes du signal S2 de comptage-décomptage, le transfert du contenu des compteurs/décompteurs CD2, CD1 dans un registre tampon L2, L1 respectivement et, simultanément au transfert, de remettre à zéro les compteurs/décompteurs CD1, CD2 afin de réinitialiser un nouveau cycle de comptage/décomptage.
Au bout de N périodes du signal S2, le contenu des compteurs
CD2, CDî est égal respectivement à N (t2-t3) et N (tl-t3).
CD2, CDî est égal respectivement à N (t2-t3) et N (tl-t3).
L'accumulation de N cycles de comptage/décomptage permet de moyenner les temps de charge des condensateurs.
Le contenu des registres tampons L1, L2 est ensuite transmis au micro-processeur 26 qui calcule le niveau de liquide dans le réservoir, le niveau de liquide étant proportionnel au rapport (tl-t3)/(t2-t3) et qui détermine la constante diélectrique du liquide, la constante électrique étant proportionnelle à (t2-t3).
L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation précisément décrit, notamment les différentes fonctions du modulateur et du démodulateur peuvent être obtenues par des moyens différents. En particulier la charge des condensateurs peut être réalisée en utilisant des sources de courant au lieu d'une charge sous tension constante. De même, les signaux de commande de la charge séquentielle des condensateurs peuvent être engendrés par des moyens différents.
Claims (11)
1. Dispositif capacitif de jaugeage du niveau d'un liquide dans un réservoir, caractérisé en ce qu'il comporte - un capteur capacitif (11) destiné à mesurer des valeurs de capacités caractéristiques de différents niveaux de remplissage du réservoir - un modulateur (12) destiné à coder les valeurs de capacités mesurées sous forme d'un signal rectangulaire (S1) ; - des moyens de commutation (13) commandés par le modulateur et destinés à commuter une charge (14) entre deux bornes d'alimentation (1, 2) du dispositif de jaugeage (10) de façon à moduler l'impédance d'entrée apparente du dispositif de jaugeage (10) au rythme du signal rectangulaire (S1).
2. Dispositif capacitif de jaugeage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capacités mesurées correspondent à trois niveaux de remplissage du réservoir, ces trois niveaux étant respectivement un niveau maximal (Nmax) , un niveau minimal (Nmin) et un niveau variable (x) intermédiaire entre les niveaux maximal et minimal.
3. Dispositif capacitif de jaugeage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur capacitif (11) comporte au moins un ensemble de quatre électrodes métalliques (Al, A2,
A3, AO), les trois premières électrodes (Al, A2, A3) étant superposées verticalement et respectivement placées entre les niveaux maximum et minimum du liquide, en-dessous du niveau minimum du liquide, et au-dessus du niveau maximum du liquide, la quatrième électrode (AO) étant placée en regard des trois premières électrodes (Al, A2, A3) de manière à former avec celles-ci trois condensateurs (C1, C2, C3).
4. Dispositif capacitif de jaugeage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le modulateur (12) comporte des moyens de charge (E, R1, R2, R3, 121, 122, 123) pour charger dans les mêmes conditions les trois condensateurs (C1, C2, C3) jusqu'à ce que la tension à leurs bornes respectives atteigne une tension de référence U ; des moyens de détection (P3) des temps de charge des trois condensateurs (C1, C2, C3) ; des moyens de commande (T1, T2, P1, P2) pour d'une part, élaborer des signaux de commande de la charge séquentielle des trois condensateurs selon un cycle élémentaire de quatre temps successifs (t3, t2, t3, tl) correspondant respectivement aux temps de charge des condensateurs (C3, C2, C3, C1), et d'autre part, délivrer un signal rectangulaire (S1) reproduisant la séquence de charge des condensateurs.
5. Dispositif capacitif de jaugeage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de commutation (K1, K2, K3) commandés par les moyens de commande (T1, T2, P1, P2) pour autoriser respectivement la charge des condensateurs (C1, C2, C3) lorsqu'ils sont en position d'ouverture, puis décharger ces condensateurs par liaison à la masse lorsqu'ils sont en position de fermeture.
6. Ensemble de mesure de niveau et de contrôle de la qualité d'un liquide contenu dans un réservoir, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif capacitif de jaugeage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un dispositif d'alimentation et de traitement (20) reliés par l'intermédiaire d'une ligne bifilaire (5), la ligne bifilaire (5) étant destinée d'une part, à acheminer un signal d'alimentation du dispositif de jaugeage (10), et d'autre part, à transmettre vers le dispositif d'alimentation et de traitement (20) des informations délivrées par le dispositif capacitif de jaugeage (10).
7. Ensemble de mesure selon la revendication 6, caractérisé en ce que les informations délivrées par le dispositif capacitif de jaugeage (10) sont transmises par modulation du signal d'alimentation délivré par le dispositif d'alimentation et de traitement (20), la modulation étant effectuée au rythme du signal rectangulaire (S1) délivré par le modulateur (12).
8. Ensemble de mesure selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation et de traitement (20) comporte - des moyens d'élaboration d'un courant électrique d'alimentation, - des moyens de détection (22, 23) des variations du courant d'alimentation, - des moyens de mise en forme (24) du signal détecté de façon à obtenir un signal rectangulaire (S2) reproduisant la séquence de charge des condensateurs (C3, C2, C3, Cl), - des moyens de démodulation (25) du signal rectangulaire (S2), - des moyens de calcul (26) du niveau et de la constante d'électrique du liquide dans le réservoir.
9. Ensemble de mesure selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de démodulation (25) du signal rectangulaire (S2) comportent deux compteurs/décompteurs (CD2, CD1) commandés respectivement par l'intermédiaire d'une porte logique (P4, P5) et fonctionnant alternativement en mode comptage et en mode décomptage suivant l'état logique du signal rectangulaire (S2).
10. Ensemble de mesure selon la revendication 9, caractérisé en ce que la première porte logique (P4) de commande du premier compteur/décompteur (CD2) est ouverte pendant les deux premiers temps successifs (t3, t2) de chaque cycle élémentaire de charge des condensateurs, et en ce que la deuxième porte logique (P5) de commande du deuxième compteur/décompteur (CD1) est ouverte pendant les deux derniers temps successifs (t3, tl) de chaque cycle élémentaire de charge des condensateurs.
11. Ensemble de mesure selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de démodulation (25) du signal rectangulaire (S2) comportant en outre un dispositif logique de contrôle additionnel (251) associé à un diviseur (252) par un nombre entier N destiné à commander l'accumulation de N cycles de comptage/décomptage successifs dans chacun des deux compteurs/décompteurs (CD2, CD1) et à commander le transfert du résultat obtenu au bout de ces N cycles vers les moyens de calcul (26) du niveau et de la constante diélectrique du liquide dans le réservoir.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9509134A FR2737297A1 (fr) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Dispositif capacitif de jaugeage et ensemble de mesure de niveau et de controle de la qualite d'un liquide contenu dans un reservoir |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9509134A FR2737297A1 (fr) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Dispositif capacitif de jaugeage et ensemble de mesure de niveau et de controle de la qualite d'un liquide contenu dans un reservoir |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2737297A1 true FR2737297A1 (fr) | 1997-01-31 |
Family
ID=9481442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9509134A Pending FR2737297A1 (fr) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Dispositif capacitif de jaugeage et ensemble de mesure de niveau et de controle de la qualite d'un liquide contenu dans un reservoir |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2737297A1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1582848A1 (fr) * | 2004-04-02 | 2005-10-05 | Hectronic Ag | Procédé et dispositif pour tester le type et la qualité d'un milieu liquide dans un réservoir |
| EP2128575A1 (fr) * | 2008-04-07 | 2009-12-02 | Indesit Company S.P.A. | Capteur de niveau pour liquides |
| US9222822B2 (en) | 2011-09-20 | 2015-12-29 | Rolls-Royce Plc | Oil sensor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2081452A (en) * | 1980-08-01 | 1982-02-17 | Endress Hauser Gmbh Co | Container fluid level determination |
| GB2230100A (en) * | 1989-03-06 | 1990-10-10 | Raytheon Co | Fluid level sensor and controller |
| DE9001196U1 (fr) * | 1990-02-03 | 1991-03-07 | Kampfrath, Gerit, Dr. | |
| WO1991014130A1 (fr) * | 1990-03-05 | 1991-09-19 | Lpg Engineering Pty. Ltd. | Ameliorations dans la distribution de gaz liquefie |
-
1995
- 1995-07-27 FR FR9509134A patent/FR2737297A1/fr active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2081452A (en) * | 1980-08-01 | 1982-02-17 | Endress Hauser Gmbh Co | Container fluid level determination |
| GB2230100A (en) * | 1989-03-06 | 1990-10-10 | Raytheon Co | Fluid level sensor and controller |
| DE9001196U1 (fr) * | 1990-02-03 | 1991-03-07 | Kampfrath, Gerit, Dr. | |
| WO1991014130A1 (fr) * | 1990-03-05 | 1991-09-19 | Lpg Engineering Pty. Ltd. | Ameliorations dans la distribution de gaz liquefie |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1582848A1 (fr) * | 2004-04-02 | 2005-10-05 | Hectronic Ag | Procédé et dispositif pour tester le type et la qualité d'un milieu liquide dans un réservoir |
| EP2128575A1 (fr) * | 2008-04-07 | 2009-12-02 | Indesit Company S.P.A. | Capteur de niveau pour liquides |
| US9222822B2 (en) | 2011-09-20 | 2015-12-29 | Rolls-Royce Plc | Oil sensor |
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