FR2479978A1 - Electrode assembly for fluid flow measurement - comprises two isolated electrodes between which rotor blades pass, causing variations in resistance - Google Patents
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Abstract
Description
Mesureur de débit émetteur d'impulsions pour fluides conducteurs et application à l'étalonnage de compteurs.Pulse emitter flow meter for conductive fluids and application to meter calibration.
La présente invention est relative à la mesure de débit de fluides conducteurs, et plus particulièrement à un mesureur de débit équipé d'un émetteur d'impulsions électriques.The present invention relates to the measurement of flow rate of conductive fluids, and more particularly to a flow meter equipped with an emitter of electrical pulses.
I1 existe différents moyens pour transmettre à distance les informations sur le nombre de tours effectués par le rotor d'un mesureur de débit tel qu'un compteur de vitesse par exemple, ces moyens consistant généralement à adjoindre au mesureur un capteur de rotation qui peut être de type photoélectrique ou magnétique, ou encore un dispositif auto-générateur de signaux de type électromagnétique. There are different means for remotely transmitting information on the number of revolutions made by the rotor of a flow meter such as a speed meter for example, these means generally consisting of adding to the meter a rotation sensor which can be of the photoelectric or magnetic type, or even a self-generating device of signals of the electromagnetic type.
L'adjonction d'un tel capteur de rotation implique de modifier le mesureur pour incorporer au rotor ou à l'équipage mobile un élément supplémentaire destiné à coopérer avec un élément fixe du détecteur de rostation, la modification étant encore plus importante dans le cas d'un auto-générateur.The addition of such a rotation sensor involves modifying the measurer to incorporate into the rotor or the moving equipment an additional element intended to cooperate with a fixed element of the rostation detector, the modification being even more significant in the case of '' a self-generator.
L'invention vise un mesureur de fluide conducteur dont les inconvénients ci-dessus sont minimisés en mettant à profit la conductibilité du fluide pour détecter de façon simple les mouvements de rotation d'un rotor électriquement isolant.The invention relates to a conductive fluid meter whose disadvantages are minimized by taking advantage of the conductivity of the fluid to detect in a simple manner the rotational movements of an electrically insulating rotor.
Le mesureur, suivant l'invention, dans lequel un rotor à pales en ma- tière électriquement isolante est monté pour être entrainé en rotation à une vitesse fonction du débit de fluide à mesurer, est caractérisé en ce qu'il comporte - deux électrodes isolées disposées au voisinage du passage des pales
du rotor et reliées en fonctionnement, à une source de potentiel
électrique de telle sorte que la rotation des pales produise des va
riations périodiques de la résistance électrique du fluide entre les
deux électrodes, et
des moyens de détection et des moyens de comptage desdites variations
périodiques de résistance.The meter, according to the invention, in which a rotor with blades of electrically insulating material is mounted to be rotated at a speed depending on the flow rate of the fluid to be measured, is characterized in that it comprises - two isolated electrodes arranged in the vicinity of the passage of the blades
of the rotor and connected in operation to a source of potential
electric so that the rotation of the blades produces va
periodic variations in the electrical resistance of the fluid between the
two electrodes, and
means for detecting and means for counting said variations
resistance periodicals.
Une application particulière de l'invention concerne les compteurs d' eau dits compteurs de vitesse dont la turbine est par construction, suivant la technologie actuelle, réalisée le plus souvent en matériau plastique isolant. La résistivité de l'eau étant de l'ordre de 2 à 3000 Rcm, il suffit de disposer à proximité du passage des pales de la turbine du compteur deux électrodes traversant la boite d'injection en matériau isolant électriquement, par exemple s'il s'agit d'un compteur multijets, pour recueillir sur deux fils reliés à ces électrodes des variations périodiques de résistance électrique à une fréquence proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor, c'est-à-dire au débit. En effet, la nappe du liquide conducteur située entre les électrodes possède une géométrie variable avec la position relative des pales de la turbine isolante.Comme ces pales, au nombre de N, sont régulièrement distribuées sur l'arbre de la turbine > la résistance électrique R mesurée entre les deux électrodes est la meme pour toutes les positions angulaires de la turbine espacées de 2 rI/N. La modulation relative LLR est en outre indépendante de la résistivité du fluide,
R et d'autant plus grande que les pales isolantes de la turbine masquent plus complètement une électrode vis-à-vis de l'autre. On a pu ainsi obtenir des variations 6 R de l'ordre de 5 à 30 % suivant le mode
R de réalisation adopté.A particular application of the invention relates to water meters known as speedometers whose turbine is by construction, according to current technology, most often made of insulating plastic material. The resistivity of the water being of the order of 2 to 3000 Rcm, it suffices to have near the passage of the blades of the turbine of the meter two electrodes passing through the injection box of electrically insulating material, for example if it is a multi-jet counter, for collecting on two wires connected to these electrodes periodic variations in electrical resistance at a frequency proportional to the speed of rotation of the rotor, that is to say to the flow rate. Indeed, the sheet of conductive liquid located between the electrodes has a variable geometry with the relative position of the blades of the insulating turbine. As these blades, the number of N, are regularly distributed on the shaft of the turbine> the electrical resistance R measured between the two electrodes is the same for all the angular positions of the turbine spaced by 2 rI / N. The relative LLR modulation is also independent of the resistivity of the fluid,
R and all the greater as the insulating blades of the turbine more completely mask one electrode with respect to the other. It was thus possible to obtain variations 6 R of the order of 5 to 30% depending on the mode
R of realization adopted.
Un circuit de traitement des signaux électriques recueillis entre les électrodes permet de convertir les variations de résistance périodiques en impulsions qui peuvent être envoyées sur un totalisateur éloigné tout en ne nécessitant qu'une consommation très faible de l'ordre de quelques dizaines de microampères, ce qui donne la possibilité d' utiliser une pile à longue durée rendant le mesureur autonome.A circuit for processing the electrical signals collected between the electrodes makes it possible to convert the periodic resistance variations into pulses which can be sent to a distant totalizer while requiring only a very low consumption of the order of a few tens of microamperes, which which gives the possibility of using a long life battery making the meter autonomous.
Dans le cas où la chambre dans laquelle tourne le rotor du mesureur est partiellement métallique, tel que par exemple le boitier d'un compteur d'eau à jet unique, les électrodes peuvent être montées sur une paroi isolante de la chambre, par exemple sur la platine généralement en matériau plastique isolant fermant la chambre, en un emplacement éloigné autant que possible des masses métalliques avec lesquelles le fluide est en contact pour éviter l'influence du court-circuit créé par ces masses métalliques.In the case where the chamber in which the rotor of the measurer rotates is partially metallic, such as for example the housing of a single jet water meter, the electrodes can be mounted on an insulating wall of the chamber, for example on the plate generally made of insulating plastic material closing the chamber, in a location as far as possible from the metallic masses with which the fluid is in contact to avoid the influence of the short circuit created by these metallic masses.
Si la place disponible le permet, on peut aussi monter sur l'arbre du rotor du mesureur un petit rotor auxiliaire en matériau isolant à pales planes et prévoir deux électrodes disposées l'une en face de l'autre de manière que les pales du rotor auxiliaire passent périodiquement entre ces électrodes au cours de leur rotation.If the space available allows, one can also mount on the rotor shaft of the measurer a small auxiliary rotor made of insulating material with flat blades and provide two electrodes arranged one opposite the other so that the rotor blades auxiliary periodically pass between these electrodes during their rotation.
I1 est intéressant de noter que les modifications à apporter au rotor du mesureur sont nulles, ou peu importantes dans le cas du rotor auxilinaire, et que celles à opérer sur la partie fixe du mesureur se bornent au montage de deux électrodes isolées, ce qui peut etre réalisé sans difficultés, par exemple par perçage. It is interesting to note that the modifications to be made to the rotor of the measurer are zero, or unimportant in the case of the auxiliary rotor, and that those to operate on the fixed part of the measurer are limited to the mounting of two isolated electrodes, which can be carried out without difficulty, for example by drilling.
L'invention permet ainsi la réalisation d'un compteur de débit et d'un transmetteur de ses indications à distance sous une forme peu encombrante, facilement adaptable aux mesureurs existants et dont la faible consommation d'énergie électrique permet, à l'aide d'une pile, de rendre son installation autonome.The invention thus allows the realization of a flow meter and a transmitter of its remote indications in a space-saving form, easily adaptable to existing meters and whose low consumption of electrical energy allows, using 'a battery, to make its installation autonomous.
Une autre application de l'invention vise à réduire la durée d'étalonnage de compteurs d'eau à jets multiples dans lesquels la première aiguille du totalisateur tourne à vitesse lente en raison de la démultiplication importante intercalée entre celle-ci et l'arbre de la turbine du compteur. En prévoyant l'adaptation temporaire, lors de l'etalonnage, d'un détecteur de rotation à électrodes directement sur la turbine du compteur, il est possible de diminuer la durée d'étalonnage dans un rapport notable. Another application of the invention aims to reduce the duration of calibration of multi-jet water meters in which the first needle of the totalizer rotates at slow speed due to the significant reduction gear inserted between it and the shaft. the meter turbine. By providing for the temporary adaptation, during calibration, of an electrode rotation detector directly on the turbine of the meter, it is possible to reduce the calibration time in a significant ratio.
L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre en relation avec le dessin annexé qui représente, à titre d'exemples non limitatifs, différents modes de réalisation conformes à l'invention. Sur ce dessin - la fig. 1 représente un mode d'application de l'invention à un comp
teur d'eau de type multijets.The invention will be better understood by referring to the description which will follow in relation to the appended drawing which represents, by way of nonlimiting examples, different embodiments in accordance with the invention. In this drawing - fig. 1 represents a mode of application of the invention to a comp
water sprayer of multijet type.
- la fig. 2 représente un autre mode d'application de l'invention à un
compteur d'eau du type à turbine axiale.- fig. 2 represents another mode of application of the invention to a
water meter of the axial turbine type.
- la fig. 3 est une vue en plan du rotor auxiliaire de la figure pré
cédente.- fig. 3 is a plan view of the auxiliary rotor of the pre figure
cedent.
- la fig. 4 est un exemple de circuit de traitement des signaux élec
triques recueillis aux bornes des électrodes.- fig. 4 is an example of an electrical signal processing circuit
triques collected across the electrodes.
- la fig. 5 montre un autre mode d'application de l'invention à un
compteur d'eau de type à jet unique.- fig. 5 shows another mode of application of the invention to a
single jet type water meter.
- les fig. 6 et 7 représentent schématiquement le montage de plusieurs
paires d'électrodes dans des circuits en pont.- figs. 6 and 7 schematically represent the assembly of several
pairs of electrodes in bridge circuits.
- la fig. 8 représente schématiquement une application de l'invention
à l'étalonnage d'un compteur multijets.- fig. 8 schematically represents an application of the invention
the calibration of a multi-jet counter.
Sur la fig. 1 , on a représenté schématiquement en coupe transversale la botte d'injection 10 d'un compteur d'eau à jets multiples (figuré en traits interrompus) à l'intérieur de laquelle est monté un rotor 11 à pales radiales droites 12 pour tourner-autour d'un axe 13. La botte d'injection 10 est en matériau plastique isolant et dans l'espace séparant deux canaux d'injection ou d'évacuation 14 sont montées sur la paroi interne deux électrodes 15,16, par exemple de quelques dixièmes de mm de diamètre et à une distance l'une de l'autre de l'ordre de plusieurs mm. Ces électrodes sont reliées par des fils isolés 17 passant à travers des perçages dans la boîte 10 à un circuit de traitement 18 dans le corps du compteur, ou extérieur au compteur, dont un exemple de réalisation sera donné plus loin à la fig. 4. In fig. 1, there is shown schematically in cross section the injection boot 10 of a water meter with multiple jets (shown in broken lines) inside which is mounted a rotor 11 with straight radial blades 12 for turning- around an axis 13. The injection boot 10 is made of insulating plastic material and in the space separating two injection or evacuation channels 14 are mounted on the internal wall two electrodes 15,16, for example of a few tenths of a mm in diameter and at a distance from one another of the order of several mm. These electrodes are connected by insulated wires 17 passing through holes in the box 10 to a processing circuit 18 in the body of the meter, or outside the meter, an exemplary embodiment of which will be given later in FIG. 4.
On voit que dans la position du rotor 11 représentée en traits pleins sur la figure où une pale 12 se trouve dans l'espace séparant les deux électrodes 15,16, cette pale isolante introduit une résistance supplémentaire sur le trajet à travers le liquide conducteur entre ces deux électrodes, alors que dans la position du rotor 11 figurée en traits interrompus, il existe un trajet conducteur direct à travers le liquide entre les électrodes.We see that in the position of the rotor 11 shown in solid lines in the figure where a blade 12 is in the space separating the two electrodes 15,16, this insulating blade introduces an additional resistance on the path through the conductive liquid between these two electrodes, while in the position of the rotor 11 shown in dashed lines, there is a direct conductive path through the liquid between the electrodes.
On obtient ainsi, en reliant les électrodes à une source de potentiel comprise dans le circuit 18, des variations relatives de la résistance aux bornes de ces électrodes qui se produisent au rythme de passage des pales 12 du rotor 11, c'est-à-dire proportionnelles à la vitesse de rotation du rotor et finalement représentatives du débit de liquide traversant le compteur.Thus, by connecting the electrodes to a source of potential included in the circuit 18, relative variations in the resistance at the terminals of these electrodes which occur at the rate of passage of the blades 12 of the rotor 11, that is to say say proportional to the speed of rotation of the rotor and finally representative of the flow of liquid passing through the meter.
La fig. 2 représente un autre mode de réalisation applicable à un compteur d'eau à turbine axiale et faisant appel à un rotor auxiliaire en matériau isolant dont les pales passent périodiquement entre deux électrodes. Sur cette figure, on voit dans le corps tubulaire 20 du compteur une turbine 21 qui peut tourner autour d'un arbre 22 coaxial au corps 20 et tenu par deux paliers 23. Ces paliers sont montés dans deux carénages en matière isolante électriquement 24,25 reliés au corps 20 par des nervures 26 de part et d'autre de la turbine 21. A l'intérieur du carénage amont 24 est fixé par exemple à l'extrémité de l'arbre 22 un petit rotor auxiliaire 27 à pales planes 28 en forme de secteur circulaire, par exemple au nombre de trois, comme l'indique la fig. 3 qui est une vue en plan de ce rotor 27.Deux électrodes isolées 30,31 sont également fixées sur le carénage 24 de manière que les pales 28 du rotor 27 passent entre ces deux électrodes au cours de la rotation du rotor 27. Comme précédemment, les électrodes 30,31 sont reliées par des fils isolés passant à travers le corps 20 à un circuit de traitement 32 extérieur au compteur, et détectent les variations de résistance introduites périodiquement par le passage des pales du rotor 27 entre elles. Fig. 2 shows another embodiment applicable to an axial turbine water meter and using an auxiliary rotor made of insulating material, the blades of which pass periodically between two electrodes. In this figure, we see in the tubular body 20 of the meter a turbine 21 which can rotate around a shaft 22 coaxial with the body 20 and held by two bearings 23. These bearings are mounted in two fairings made of electrically insulating material 24.25 connected to the body 20 by ribs 26 on either side of the turbine 21. Inside the upstream fairing 24 is fixed for example at the end of the shaft 22 a small auxiliary rotor 27 with flat blades 28 in form of circular sector, for example three in number, as shown in fig. 3 which is a plan view of this rotor 27. Two isolated electrodes 30, 31 are also fixed on the fairing 24 so that the blades 28 of the rotor 27 pass between these two electrodes during the rotation of the rotor 27. As before , the electrodes 30, 31 are connected by insulated wires passing through the body 20 to a processing circuit 32 outside the meter, and detect the resistance variations introduced periodically by the passage of the blades of the rotor 27 between them.
Quoique ce montage nécessite l'adjonction d'un élément supplémentaire sur l'équipage mobile du compteur, il a l'avantage de fournir des variations relatives de résistance plus importantes, de l'ordre de 30 %, que le montage de la fig. 1 en raison du masquage complet des électrodes l'une par rapport à l'autre par les pales du rotor auxiliaire.Although this assembly requires the addition of an additional element on the moving element of the counter, it has the advantage of providing greater relative variations in resistance, of the order of 30%, than the assembly of FIG. 1 due to the complete masking of the electrodes relative to each other by the blades of the auxiliary rotor.
Si la paroi supportant les électrodes n'est pas elle-même isolante, on peut utiliser un élément porte-électrode en matériau isolant électriquement en forme de U, les électrodes se faisant face sur les branches respectives du U entre lesquelles passe le rotor auxiliaire.If the wall supporting the electrodes is not itself insulating, it is possible to use an electrode-carrying element made of electrically insulating material in the shape of a U, the electrodes facing each other on the respective branches of the U between which the auxiliary rotor passes.
La fig. 4 montre un exemple de circuit électrique utilisable pour traiter les signaux de détection de rotation recueillis aux bornes d'une paire d'électrodes et les convertir en impulsions de comptage. Ce circuit de traitement 40 se compose d'un oscillateur 41 fournissant des oscillations par exemple à une fréquence de 1000 Hz, d'un amplificateur opérationnel 42 dans le circuit duquel sont branchées les deux électrodes A, B entre lesquelles existe la résistance variable 43 de liquide conducteur,-d'un circuit redresseur à double alternance 44 et d'un circuit d'amplification et de mise en forme 45 fournissant à sa sortie des impulsions de comptage, ces circuits 44 et 45 étant de conception habituelle et ne nécessitant pas de description particulière.Fig. 4 shows an example of an electrical circuit usable for processing the rotation detection signals collected at the terminals of a pair of electrodes and converting them into counting pulses. This processing circuit 40 is composed of an oscillator 41 providing oscillations for example at a frequency of 1000 Hz, of an operational amplifier 42 in the circuit of which the two electrodes A, B are connected, between which the variable resistance 43 of conductive liquid, of a full-wave rectifier circuit 44 and of an amplification and shaping circuit 45 supplying counting pulses at its output, these circuits 44 and 45 being of usual design and not requiring any special description.
La sortie de l'oscillateur 41 est reliée à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur 42 dont le rôle est de fournir dans un circuit de contreréaction comportant la résistance 43 un courant approximativement constant. L'amplificateur 42 comporte plusieurs liaisons de contreréaction : entre sa sortie et son entrée inverseuse, une première liaison comporte une résistance habituelle 46, et une seconde liaison comprend, outre la résistance 43,due de préférence deux condensateurs 47,48 montés de part et d'autre de cette résistance 43 et destinés à arrêter la composante à courant continu qui, autrement, polluerait les électrodes
A,B et tendrait à les endommager, ainsi qu'une autre résistance 49.Une troisième liaison de contreréaction comprenant une résistance réglable 50 et une autre résistance 51, relie la borne commune aux éléments 48,49 à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur 42. L'ensemble de ces liaisons de contreréaction est agencé pour que la résistance variable 43 existant entre les électrodes A,B dans le liquide conducteur soit parcourue par un courant quasi-constant. La résistance 50 permet d'ajuster le gain de l'amplification.The output of the oscillator 41 is connected to the non-inverting input of the amplifier 42 whose role is to supply an approximately constant current in a feedback circuit comprising the resistor 43. The amplifier 42 includes several feedback links: between its output and its inverting input, a first connection comprises a usual resistance 46, and a second connection comprises, in addition to the resistance 43, preferably due to two capacitors 47, 48 mounted on the side and other of this resistor 43 and intended to stop the DC component which would otherwise pollute the electrodes
A, B and would tend to damage them, as well as another resistance 49. A third counter-reaction link comprising an adjustable resistance 50 and another resistance 51, connects the common terminal to the elements 48, 49 to the non-inverting input of the amplifier 42. All of these feedback links are arranged so that the variable resistance 43 existing between the electrodes A, B in the conductive liquid is traversed by a quasi-constant current. The resistor 50 makes it possible to adjust the gain of the amplification.
On recueille ainsi à la sortie de l'amplificateur 42 une tension 51 sensiblement proportionnelle et bien représentative de la résistance variable 43 entre les électrodes A,B, cette tension étant modulée sur porteuse à 1 kHz fournie par l'oscillateur 41. Le circuit de redressement à double alternance 44 supprime l'oscillation porteuse et produit à sa sortie des oscillations basses fréquence 52 - proportionnelle à la vitesse du rotor mesurée - qui sont ensuite converties dans le circuit 45 en impulsions aptes à être totalisées dans un dispositif d' affichage, par exemple à cristaux liquides, qui peut être éloigné du circuit 40 et sur lequel on lit le débit ou la consommation de liquide mesuré. te circuit 40 est avantageusement réalisé sous forme de microcircuit incorporé dans le boitier du compteur de liquide considéré.There is thus collected at the output of the amplifier 42 a voltage 51 substantially proportional and well representative of the variable resistance 43 between the electrodes A, B, this voltage being modulated on a carrier at 1 kHz supplied by the oscillator 41. The circuit of full wave rectification 44 suppresses the carrier oscillation and produces low frequency oscillations 52 - proportional to the measured rotor speed - which are then converted in circuit 45 into pulses capable of being totalized in a display device, for example with liquid crystals, which can be distant from the circuit 40 and on which the flow rate or the consumption of measured liquid is read. The circuit 40 is advantageously produced in the form of a microcircuit incorporated in the case of the liquid counter considered.
La fig. 5 montre encore une variante de la disposition des électrodes de la fig. 1 dans le cas d'un compteur à jet unique 60, où le rotor 61 tourne dans une enceinte métallique 62, mais fermée par une platine en matériau isolant 63. Les électroces 64,65 sont montées sur cette platine 63 dans une zone pas trop rapprochée de la masse métallique de 1' enceinte, de manière que les pales du rotor influencent le trajet conducteur entre les électrodes comme dans le cas de la fig. 1, par exemple symétriquement par rapport à un plan diamétral de l'enceinte 62 et à une distance de l'axe de rotation de l'ordre des 2/3 du rayon. Des électrodes trop rapprochées de l'enceinte métallique ne seraient plus sensibles aux variations de résistance dues aux pales du rotor en raison du trajet de court-circuit créé par cette enceinte à leur voisinage.Fig. 5 also shows a variant of the arrangement of the electrodes of FIG. 1 in the case of a single jet counter 60, where the rotor 61 rotates in a metal enclosure 62, but closed by a plate made of insulating material 63. The electrodes 64, 65 are mounted on this plate 63 in a zone not too close to the metallic mass of the enclosure, so that the rotor blades influence the conductive path between the electrodes as in the case of FIG. 1, for example symmetrically with respect to a diametrical plane of the enclosure 62 and at a distance from the axis of rotation of the order of 2/3 of the radius. Electrodes too close to the metal enclosure would no longer be sensitive to resistance variations due to the rotor blades due to the short-circuit path created by this enclosure in their vicinity.
D'autres modes de de mise en oeuvre de l'invention peuvent encore consis- ter en l'utilisation de deux paires d'électrodes diamétralement dispo sées par rapport à l'axe du rotor du mesureur considéré, et alternativement masquées et démasquées l'une vis-à-vis de l'autre par les pales d'un rotor isolant.
Other embodiments of the invention can also consist of the use of two pairs of electrodes diametrically arranged with respect to the axis of the rotor of the meter under consideration, and alternately masked and unmasked. one opposite the other by the blades of an insulating rotor.
Sur la fig. 6, deux paires d'électrodes 71 et 72 sont respectivement montées en face l'une de l'autre sur les branches de deux supports en forme d'étrier 73,74. Le rotor 75 dont les pales planes passent alternativement au ours de leur rotation entre les électrodes de chaque paire 71,72 est un rotor isolant du genre de celui de la fig. 3, à nombre de pales impair. Les résistances entre ces deux paires d'électrodes sont branchées dans les bras d'un circuit en pont 76 avec deux autres résistances fixes 77,78 extérieures au liquide 70, par exemple un pont de Wheatstone ou de Kohlrausch, alimenté sur une diagonale par une source de courant alternatif 79, et les signaux de détection de rotation sont recueillis aux bornes de l'autre diagonale du pont.La résistance du liquide étant alors maximale entre la paire d'électrodes masquées alors qu'elle est minimale entre la paire d'électrodes démasquées, on obtient de cette manière une profondeur de modulation de 1' onde porteuse alternative sensiblement double de celle fournie par une paire d'électrodes seule.In fig. 6, two pairs of electrodes 71 and 72 are respectively mounted opposite one another on the branches of two stirrup-shaped supports 73,74. The rotor 75, the plane blades of which pass alternately through their rotation between the electrodes of each pair 71, 72 is an insulating rotor of the kind of that of FIG. 3, with an odd number of blades. The resistors between these two pairs of electrodes are connected in the arms of a bridge circuit 76 with two other fixed resistors 77,78 external to the liquid 70, for example a Wheatstone or Kohlrausch bridge, fed on a diagonal by a alternating current source 79, and the rotation detection signals are collected across the other diagonal of the bridge. The resistance of the liquid is then maximum between the pair of masked electrodes while it is minimum between the pair of unmasked electrodes, in this way a modulation depth of the alternating carrier wave is obtained which is substantially double that provided by a pair of electrodes alone.
Sur le montage représenté à la fig. 7, on utilise une première paire d'électrodes 81,82, ces électrodes étant disposées de préférence symétriquement de part et d'autre d'un rotor isolant 83, calé comme précé- demment sur l'arbre du mesureur, mais non à proximité immédiate des pales de ce rotor, par exemple à une distance de l'ordre du centimètre.On the assembly shown in fig. 7, a first pair of electrodes 81, 82 is used, these electrodes preferably being arranged symmetrically on either side of an insulating rotor 83, wedged as previously on the shaft of the measurer, but not nearby immediate blades of this rotor, for example at a distance of about a centimeter.
Chaque électrode 81,82 est en fait une électrode double, c'est-à-dire portée à un meme potentiel, mais constituée de deux électrodes ponctuelles 811,812 et 821,822 séparées par une gaine isolante 84,85 respectivement. A proximité immédiate du rotor 83, c'est-à-dire à une distance de l'ordre du millimètre, sont disposées deux autres électrodes 86,87 de part et d'autre des pales de ce rotor, par exemple, mais pas nécessairement, alignées à peu près avec les électrodes 811,821 et 812,822 dans le liquide 80.Les électrodes 81 et 82 sont comme dans le cas précédent, reliées à une source de potentiel alternatif 88, et les résistances suivantes, à l'intérieur du liquide 80
R1 (fixe) entre les électrodes 811 et 86
R2 (fixe) entre les électrodes 822 et 87
R3 (variable) entre les électrodes 812 et 87
R4 (variable) entre les électrodes 821 et 86 constituent un pont de résistances "liquides" dont les électrodes 86,87 forment les bornes de la diagonale de sortie. Le montage est tel que le pont est déséquilibré en permanence. Le rotor 83 possède dans ce cas un nombre de pales pair de manière que les résistances variables avec le passage des pales du rotor varient en phase.Each electrode 81.82 is in fact a double electrode, that is to say brought to the same potential, but made up of two point electrodes 811.812 and 821.822 separated by an insulating sheath 84.85 respectively. In the immediate vicinity of the rotor 83, that is to say at a distance of the order of a millimeter, two other electrodes 86, 87 are arranged on either side of the blades of this rotor, for example, but not necessarily , roughly aligned with the electrodes 811, 821 and 812, 822 in the liquid 80. The electrodes 81 and 82 are, as in the previous case, connected to a source of alternating potential 88, and the following resistors, inside the liquid 80.
R1 (fixed) between electrodes 811 and 86
R2 (fixed) between electrodes 822 and 87
R3 (variable) between electrodes 812 and 87
R4 (variable) between the electrodes 821 and 86 constitute a "liquid" resistance bridge whose electrodes 86, 87 form the terminals of the output diagonal. The assembly is such that the bridge is permanently unbalanced. The rotor 83 has in this case an even number of blades so that the variable resistances with the passage of the rotor blades vary in phase.
I1 est à remarquer que si au lieu de disposer les électrodes 86,87 de part et d'autre du rotor 83, on les dispose d'un meme ctté de ce rotor, par exemple à la partie supérieureD il convient alors d'utiliser un rotor à nombre de pales impair pour que la résistance R4 augmente quand la résistance R2 diminue, et vice versa. It should be noted that if, instead of having the electrodes 86.87 on either side of the rotor 83, they have the same side of this rotor, for example at the upper part, then a rotor with an odd number of blades so that the resistance R4 increases when the resistance R2 decreases, and vice versa.
Dans les deux cas, on obtient un pont de résistances dans lequel les résistances "liquides" étant toujours proportionnelles à la résistivité du liquide, le signal recueilli à la sortie est ainsi beaucoup moins dépendant de la résistivité du liquide conducteur.In both cases, a resistance bridge is obtained in which the "liquid" resistors are always proportional to the resistivity of the liquid, the signal collected at the output is thus much less dependent on the resistivity of the conductive liquid.
Une autre application de l'invention consiste dans l'étalonnage de compteurs d'eau à jets multiples, (du meme genre que celui de la fig.l) et notamment de compteurs à totalisateur sec, mais dont une partie importante de la démultiplication mécanique commandant ce totalisateur est noyée dans le liquide afin que l'arbre de sortie qui attaque la première aiguille du totalisateur à travers un presse-étoupe ait un couple suffisant. I1 en résulte que dans ce genre de compteurs, la première aiguille tourne à faible vitesse, meme aux forts débits, et que l'étalonnage prend de ce fait un temps très long.L'utilisation d' un détecteur de rotation à électrodes permet de prendre l'information du nombre de tours directement sur la turbine elle-meme qui tourne à une vitesse dans un rapport bien supérieur à celle de la première aiguille du totalisateur, et par conséquent de réduire la durée d'étalonnage du compteur dans le meme rapport.Another application of the invention consists in the calibration of water meters with multiple jets, (of the same kind as that of FIG. 1) and in particular of meters with dry totalizer, but of which an important part of the mechanical reduction controlling this totalizer is embedded in the liquid so that the output shaft which attacks the first needle of the totalizer through a cable gland has sufficient torque. As a result, in this type of counter, the first needle rotates at low speed, even at high flow rates, and that the calibration therefore takes a very long time. The use of an electrode rotation detector makes it possible to take the information of the number of revolutions directly on the turbine itself which turns at a speed in a ratio much higher than that of the first needle of the totalizer, and consequently to reduce the duration of calibration of the meter in the same report .
A cet effet, il est prévu comme représenté schématiquement sur la fig.8, de percer dans la boite d'injection 91 du compteur 90 deux petits orifices supplémentaires 92 distants de quelques mm. (mais dont un seul est visible sur la vue de profil de la fig. 8) dans un plan perpendiculaire à l'axe de la turbine 93 en face par exemple de la tubulure de sortie 94 du compteur. Une tige 95 contient deux conducteurs isolés 96 se terminant par deux broches métalliques 97 qui jouent le rôle d'électrodes et qui peuvent être introduites dans les orifices 92 pour détecter la rotation de la turbine 93. Ces conducteurs 96 passent de façon étanche à travers un manchon 98 permettant de relier par un flexible la sortie du compteur à la décharge du liquide, et sont connectés à un circuit 90 de traitement et de comptage des signaux électriques détectés par les électrodes 97.To this end, provision is made, as shown diagrammatically in FIG. 8, to pierce in the injection box 91 of the counter 90 two small additional orifices 92 spaced a few mm apart. (but only one of which is visible in the profile view of FIG. 8) in a plane perpendicular to the axis of the turbine 93 opposite, for example, the outlet pipe 94 of the meter. A rod 95 contains two insulated conductors 96 ending in two metal pins 97 which act as electrodes and which can be introduced into the orifices 92 to detect the rotation of the turbine 93. These conductors 96 pass tightly through a sleeve 98 making it possible to connect the outlet of the counter to the discharge of the liquid by a hose, and are connected to a circuit 90 for processing and counting the electrical signals detected by the electrodes 97.
Lors de l'étalonnage, il est donc facile d'introduire les électrodes 97 dans leur logement 92 à travers la tubulure 94, de monter ensuite le manchon 98 sur la tubulure 94 et de procéder à l'étalonnage du compteur par réglage de la vis-pointeau habituelle. Une fois cette opération terminée, le manchon 98 avec la tige 95 et les électrodes 97 sont démontés, et le compteur 90 prêt pour fonctionner normalement dans les conditions habituelles.During calibration, it is therefore easy to introduce the electrodes 97 into their housing 92 through the tubing 94, then mount the sleeve 98 on the tubing 94 and proceed to calibrate the counter by adjusting the screw. - usual needle. Once this operation is complete, the sleeve 98 with the rod 95 and the electrodes 97 are removed, and the counter 90 ready for normal operation under the usual conditions.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux seuls modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples. En particulier, les électrodes d'une même paire ne sont pas nécessairement disposées suivant une position priviligiée symétriquement par rapport à un plan diamétral ou transversal à l'axe du mesureur, mais peuvent occuper des positions quelconques, le passage des pales du rotor produisant dans tous les cas une modulation décelable et représentative de sa rotation.Of course, the invention is not limited to only the embodiments which have been described by way of examples. In particular, the electrodes of the same pair are not necessarily arranged in a privileged position symmetrically with respect to a diametral plane or transverse to the axis of the measurer, but can occupy any positions, the passage of the blades of the rotor producing in in all cases a detectable modulation representative of its rotation.
De même, le rotor auxiliaire peut prendre d'autres formes que celle à pales planes indiquée à la fig. 3 et peut être par exemple réalisé sous la forme d'une cloche cylindrique crénelée suivant la place disponible existante dans le mesureur, ou toute autre forme de révolution présentant des découpures (dentelures ou orifices) régulièrement réparties pour passer entre deux électrodes. Likewise, the auxiliary rotor can take other forms than that with flat blades indicated in FIG. 3 and may for example be produced in the form of a crenellated cylindrical bell according to the available space existing in the measurer, or any other form of revolution having cutouts (serrations or orifices) regularly distributed to pass between two electrodes.
Claims (11)
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