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CA 02307978 2000-OS-18
TITRE:
Contrôleur de la qualité de l'eau
MÉMOIRE DESCRIPTIF
DOMAINE DE L'INVENTION
Cette invention appartient au domaine de l'automatisation par
microcontrôleur de la qualité de l'eau, particulièrement dans les
piscines.
ART ANTÉRIEUR
La recherche de moyens permettant le contrôle automatisé de la
qualité de divers fluides nous a mené à des recherches dans l'internet et
auprès de distributeurs de piscines. Dans une revue de l'art antérieur
nous avons examinés plusieurs brevets ayant certains objectifs en
commun avec ceux de notre invention.
Ces brevets sont les suivants:
US 5783149 en 1998, Serrat détermine des traces de chlore par la
colorimétrie utilisant du "TMB" TétraMéthylBenaidine, en comparant
manuellement et visuellement une couleur orangée dont l'intensité est
observée selon une échelle graduée. Sauf pour le choix d'un produit
chimique la méthode manuelle se compare aux méthodes couramment
utilisées pour le contrôle de la qualité de l'eau des piscines.
US 4657670 en 1987, Newton, contrôle automatiquement la chlorination
à l'aide de sondes chimiques qui produisent un signal électrique dont
l'intensité varie selon la concentration de chlore.
EP 412046 en 1989, IMPO ELTRN, dévoile la présence de plusieurs
valves contrôlant plusieurs réactifs affectant à tour de rôle un
échantillon, pour programmer un procédé biologique à plusieurs intrants
au moyen d'un microcontrôleur.
FR 91/898, analyseur automatique d'échantillons de sang où un rayon
lumineux provenant d'une fibre optique passe â travers un échantillon et
est filtré par la suite et intercepté par un photodétecteur, sans analyse.
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CA 2145929 en 1995 Robert Landry présente un système de chloration
qui comprend un circuit électronique qui a pour fonction de donner une
base de temps ajustable manuellement par multiples d'une heure et
capable de distribuer automatiquement du chlore à l'aveuglette, par un
solénoïde sans aucune analyse.
CA 2093603 en 1993 Moini présente un système de chloration
automatique pour piscines qui à l'aide d'une pompe au fond de la piscine
fait circuler l'eau à travers un réservoir de chloration 10 qui distribue
selon le mécanisme d'une vis manuelle 32 un débit d'eau chlorée.
OBJECTIFS DE L'INVENTION
Le but principal de l'invention est de maîtriser et maintenir la
qualité de l'eau en introduisant automatiquement des agents chimiques
au moyen d'un procédé qui prend un échantillon d'eau, l'analyse de
manière optique au moyen d'un microcontrôleur qui contrôle l'ajout
1S d'agents chimiques.
Un autre but de l'invention est de fournir un appareil capable de
concrétiser ce procédé par un ensemble analytique utilisant une méthode
colorimétrique de détermination du chlore dans un échantillon, l'appareil
comprenant une source lumineuse traversant l'échantillon. L'intensité de
la lumière à la sortie de l'échantillon est affectée par l'opacité de
l'échantillon auquel a été introduit une quantité d'un produit chimique
réagissant à la présence de chlore. L'appareil comprend aussi une
photocellule qui reçoit le signal lumineux affecté qu'elle transforme en
signal électrique. Ce signal électrique peut être lu et analysé par un
microcontrôleur qui avec l'aide d'un logiciel peut contrôler l'ajout
nécessaire d'agents chimiques.
Plus précisément de fournir pour le contrôle de la chloration d'une
piscine la combinaison d'une pompe d'échantillon, un injecteur de
produit réagissant, un lecteur d'une concentration de chlore, un
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comparateur et un contrôleur d'addition de granules de chlore pour
obtenir la qualité d'eau désirée pour la piscine.
L'invention sera mieux comprise en se référant aux dessins d'une
réalisation préférée, qui suit.
DESSINS
Relativement aux dessins qui illustrent la réalisation de l'invention,
la FIG.1 est une perspective d'un cantrôleur de qualité d'eau;
la FIG.2 est une vue de côté du contrôleur de la FIG. 1;
la FIG.3 est une vue de face de la FIG.1;
la FIG.4 est un détail d'un analyseur optique de la FIG.l;
la FIG.S est un détail d'un distributeur de chlore de la FIG.I;
la FIG.6 est un diagramme du fonctionnement.
DESCRIPTION
Dans la description qui suit et dans les dessins qui l'accompagnent
les chiffres semblables renvoient à des parties identiques dans les
diverses figures.
La FIG.1 illustre une piscine 20 ayant une écumoire 22. En utilisation on
dépose un couvercle d'écumoire 52 et sur celui-ci un boîtier 2G qui
contient un contrôleur 24. On voit une pompe 28 qui amène l'eau d'un
tuyau 30 vers un réservoir optique 32. Un petit réservoir 34 contient un
produit réactif 36 pompé à l'aide d'un solénoïde 38 vers le réservoir
optique 32. Une valve électrique 40 retient un échantillon mélangé 42
pour analyse. La valve 40 rejette l'échantillon mélangé 42 dans un tuyau
de rejet 44. On voit un réservoir de chlore 46 et un moteur 48 accouplé à
une vis sans fin SO qui entre dans le réservoir de chlore 46.
La FIG.2 montre l'eau de la piscine dans l'écumoire 22, le réservoir de
chlore 46, le solénoïde 38, le petit réservoir 34 pouvant contenir de
l'orthotolidine, un produit réactif. On voit aussi une carte électronique
56 comportant un microcontrôleur 54, un convertisseur analogique
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numérique 55 et une horloge interne 57. On voit bien le couvercle
d'écumoire 52.
La FIG.3 montre un tuyau distributeur 58 de chlore.
La FIG.4 montre plus en détail le réservoir optique 32. On voit une
photocellule 60. On voit une source lumineuse 62 et une échelle de
graduation 64.
La FIG.S montre le réservoir de chlore 46 au bas de laquelle il y a la vis
sans fin 50. Il y a un accouplement 66 mécanique entre la vis sans fin 50
et l'arbre 68 du moteur 48.
La FIG.6 montre la logique du programme contenu dans le
microcontrôleur 54.
MétSode d'opération:
Au dpart le
microcontrleur
54 s'assure
que les composantes
soient
dans l'tat
repos de
l'appareil,
ex. moteur
48 arrt.
Lorsque le
dlai
d'attente dtermin par l'horloge interne 57 au microcontrleur 54
entre
deux (2) analyses est coul, la valve 40 est ferme et la pompe 28
est
actionne pour amener un chantillon d'eau au contenant d'analyse,
le
rservoir optique 32. Ensuite quelques gouttes du produit ractif
36
d'analyse puises dans le contenant substance chimique, le petit
rservoir 34, sont mlanges avec l'eau en actionnant le solnode 38.
Ds lors, le lecteur optique, la photocellule 60 indique au convertisseur
analogique-numrique
55 du microcontrleur
54 l'opacit
de l'eau
analyse. Si l'eau est correcte, le microcontrleur 54 ouvre la valve
40
pour évacuer le liquide analysé et part la pompe 28 afin de rincer le
2S contenant d'analyse, le réservoir optique 32.
Si l'eau requiert du chlore, le moteur 48 est démarré afin d'amener
le chlore en granules du contenant pour agent désinfectant, réservoir de
chlore 46 à l'écumoire 22.
Résumé des modes de réalisation: Dans un réservoir contenant un fluide
une méthode de traitement comprend les étapes suivantes:
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~srosizooo
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- prendre un échantillon du fluide et y introduire un agent réactif dans
le but de rendre l'échantillon sensible optiquement,
- l'analyser de manière optique par des moyens de comparaison,
- utiliser un microcontrôleur qui contrôle l'ajout des agents réactifs.
Comme moyen de comparaison on utilise une charte visuelle comparative
comprenant des intensités de couleurs. Pour l'analyse optique, utiliser
une source lumineuse d'une première longueur d'onde compatible à une
deuxième longueur d'onde d'une photocellule captrice d'une lumière
produite par la source lumineuse. La première longueur d'onde est
préférablement de 550 nm correspondant à une couleur verte, la
deuxième étant aussi correspondante. On peut aussi utiliser des signaux
convertis en nombres, la photocellule captrice étant remplacée par un
moyen de réception compatible avec les signaux et les nombres.
Une réalisation particulière est un appareil de contrôle de la qualité d'un
fluide 20 sujet à traitement par une substance, l'appareil comprenant:
- un échantillonneur 28 destiné à échantillonner le fluide,
- un réservoir d'échantillon 32 comprenant un moyen de comparaison 42
et un moyen d'amenée 30 du fluide au réservoir d'échantillon,
- une substance réactive 36 destinée à conditionner le fluide
échantillonné incluant des moyens d'entrer 38 dans le réservoir
d'échantillon,
- des moyens d'émettre et capter des signaux ayant des caractéristiques
affectées proportionnellement selon la quantité présente d'une
substance à être analysée,
- un contrôleur destiné à saisir les signaux captés, en analyser les
valeurs relatives et corriger le fluide par l'ajout d'une quantité
désirée de la substance.
L'appareil servant pour le contrôle de la qualité de l'eau d'une piscine
utilisant une méthode colorimétrique de détermination du chlore dans un
échantillon, l'appareil comprenant une source lumineuse traversant l'
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échantillon, l'intensité de la lumière à la sortie de l'échantillon étant
affectée par l'opacité du échantillon, l'échantillon étant préalablement
conditionné par la présence d'un produit chimique réagissant à la
présence de chlore.
S L'appareil comprend aussi une photocellule qui reçoit le signal lumineux
à la sortie de l'échantillon qu'elle transforme en signal électrique, le
signal électrique pouvant être lu et analysé par un microcontrôleur qui
avec l'aide d'un logiciel peut contrôler l'ajout nécessaire d'agents
chimiques.
Un appareil pour le contrôle de la chloration d'une piscine comprend en
combinaison une pompe d'échantillon, un injecteur de produit réagissant
dans l'échantillon, un lecteur d'une concentration de chlore, un
comparateur de la concentration par rapport à une norme désirée et un
contrôleur d'addition de granules de chlore pour obtenir la qualité d'eau
1S correspondant à la norme désirée pour la piscine.
L'appareil pouvant être appliqué pour l'analyse et le contrôle du pH d'un
réservoir, le réservoir comprend des piscines publiques: écoles, centres
de loisirs, hôtels, piscicultures, l'analyse d'autres fluides, le lavage
d'aliments, l'ajout de produits désinfectants, stabilisants, autre que le
chlore, le réservoir pouvant contenir d'autres fixations que celles d'un
écumoire, le fluide comprenant l'eau potable, l'appareil pouvant être
destiné à l'économie et au non gaspillage de produits chimiques.
I1 est du reste bien entendu que le mode de réalisation de la
présente invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins
2S annexés, a été donné à titre indicatif et nullement limitatif, et que des
modifications et adaptations peuvent être apportées sans que l'on
s'écarte pour autant du cadre de la présente invention.
D'autres réalisations sont possibles et limitées seulement par
l'étendue des revendications qui suivent:
1 brevet.doc
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LGENDE
20 eau de piscine
22 cumoire
24 contrleur
26 botier
28 pompe
30 tuyau d'amene d'eau
32 rservoir optique
34 petit rservoir
36 substance ractive
38 solnode
40 valve
42 chantillon mlang
44 tuyau de rejet
46 rservoir de CI ou de pH
48 moteur
50 vis sans fin
52 couvercle d'cumoire
54 microcontrleur
55 convertisseur analogique/numrique
56 carte lectronique
57 horloge
58 tuyau distributeur de Cl
60 photocellule
62 source lumineuse
64 chelle de gradation
66 accouplement mcanique
68 arbre de moteur
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