Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02723035 2010-11-24
DISPOSITIF DE DÉTECTION DE GAZ DANS UN FLUIDE ÉMANANT D'UN
APPAREIL
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention porte en général sur la détection de gaz dans un fluide, et plus
particulièrement sur un dispositif de détection de gaz à surveiller dans un
fluide
émanant d'un appareil, comme des gaz dissous dans l'huile isolante d'un
transformateur ou des émanation de tels gaz.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Il est connu que la présence de certains gaz dans l'huile isolante d'un
transformateur
est indicative d'un défaut du transformateur, comme un point chaud, une
décharge
partielle ou un arcage, selon le ou les gaz détectés et leur quantité.
L'analyse ou la
surveillance de gaz dans un fluide peut servir aussi à différentes fins, comme
pour
déterminer l'état d'un équipement, électrique ou non, afin de le remplacer ou
le
réparer s'il y a lieu. La norme internationale CEI 60599, "Matériels
électriques
imprégnés d'huile minérale en service - Guide pour l'interprétation de
l'analyse des
gaz dissous et des gaz libres" de même que le document "Interpretation of
dissolved
gas-in-oil levels in power transformers", M.Duval, F.Langdeau, G.Bélanger and
P.Gervais, Doble conference, Insulating fluid, 10-7.1, (1988), fournissent
diverses
informations pour faciliter l'interprétation des résultats d'analyse des gaz
en pareille
circonstance.
De nombreux dispositifs permettent de détecter des gaz particuliers parmi un
fluide
gazeux, comme un nez électronique. Dans le cas où le fluide est sous forme
liquide
et les gaz y sont dissous, il est nécessaire d'extraire les gaz du liquide
avant de
pouvoir les analyser, par exemple au moyen d'une membrane. Les dispositifs de
détection existants sont généralement complexes, onéreux et/ou encombrants,
par
exemple en raison des technologies de détection (spectrométrie IR ou
1
CA 02723035 2010-11-24
chromatographie en phase gazeuse), ou des systèmes de valves, électrovannes ou
clapets qu'ils utilisent dans bien des cas. Or, dans le cas de transformateurs
souterrains comme dans d'autres, l'espace disponible est souvent limité et
leur
nombre requière autant de dispositifs de détection, ce qui peut entraîner des
coûts
prohibitifs si les dispositifs sont onéreux. De plus, la valeur de
l'équipement à
surveiller ne permet pas de justifier un investissement important.
SOMMAIRE
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif de détection
de gaz à
surveiller dans un fluide émanant d'un appareil, qui peut avoir un faible
encombrement.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel dispositif qui
peut
s'installer sur l'équipement à surveiller.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel dispositif qui
peut avoir
une construction simple et économique.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel dispositif qui
peut avoir
une longévité d'une dizaine d'année ou plus.
Selon un aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de détection de
gaz à
surveiller dans un fluide émanant d'un appareil, comprenant:
une enceinte ayant une entrée destinée à recevoir le fluide, une ouverture
d'alimentation d'air, et une sortie d'évacuation de gaz;
au moins une chambre d'extraction et de mesure s'étendant dans l'enceinte,
en communication avec l'entrée pour extraire les gaz contenus dans le fluide,
et
contenant une unité de détection pour détecter les gaz à surveiller;
2
CA 02723035 2010-11-24
une chambre d'assèchement d'air s'étendant dans l'enceinte et communiquant
avec l'ouverture d'alimentation d'air, la chambre d'assèchement d'air
contenant un
organe d'assèchement d'air;
un arrangement d'organes de transfert de gaz entre la chambre
d'assèchement d'air, l'au moins une chambre d'extraction et de mesure et la
sortie
d'évacuation de gaz, les organes de transfert de gaz étant configurés de
manière que
des transferts de gaz à travers les organes de transfert soient négligeables
en
l'absence d'un différentiel de pression forcé à travers les organes de
transfert;
une pompe opérable pour produire de manière contrôlée:
un différentiel de pression à travers les organes de transfert entraînant
un transfert d'air de la chambre d'assèchement vers l'au moins une chambre
d'extraction et de mesure et un transfert des gaz de l'au moins une chambre
d'extraction et de mesure vers la sortie d'évacuation de gaz, et
une circulation d'air dans la chambre d'assèchement; et
un circuit configuré pour opérer la pompe et mesurer des quantités des gaz à
surveiller détectés par l'unité de détection.
Le dispositif selon l'invention permet notamment une détection précoce de
défauts
dans des équipements électriques isolés à l'huile. Le dispositif utilise le
principe des
gaz dissous dans l'huile isolante (ou un autre fluide) pour déceler une
concentration
anormale de gaz cibles et prévenir l'équipement électrique d'une défaillance.
De préférence, le dispositif selon l'invention utilise un concept analogue à
celui d'un
nez électronique avec un nombre possiblement réduit de capteurs formant
l'unité de
détection pour permettre une mesure des gaz de défauts caractéristiques dans
des
équipements électriques isolés à l'huile (hydrogène, monoxyde de carbone,
acétylène, éthylène, méthane, éthane). Le dispositif peut fonctionner comme un
nez
électronique avec une extraction des gaz de l'huile par une membrane si
nécessaire.
De préférence, la combinaison de capteurs choisie a le potentiel de
reconnaître des
familles de défauts dans des équipements électriques isolés à l'huile comme un
point
3
CA 02723035 2010-11-24
chaud, une décharge partielle, et un arcage. Le dispositif peut intégrer ces
fonctions
sous forme d'un dispositif de taille réduite particulièrement bien adaptée à
la
surveillance de transformateurs souterrains.
DESCRIPTION BREVE DES DESSINS
Une description détaillée du principe et des réalisations préférées de
l'invention sera
donnée ci-après en référence avec les dessins suivants:
Figure 1 est un diagramme schématique du dispositif de détection selon
l'invention.
Figure 2 est une vue partielle en perspective du dispositif de détection selon
l'invention.
Figure 3 est une vue de coupe du dispositif de détection selon l'invention.
Figure 4 est un diagramme schématique d'un circuit du dispositif de détection
selon
l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
En référence à la Figure 2, le dispositif sert à la détection de gaz à
surveiller dans un
fluide émanant d'un appareil 1 (tel qu'illustré à la Figure 1). Le dispositif
comporte une
enceinte 2 ayant une entrée 4 destinée à recevoir le fluide, une ouverture
d'alimentation d'air 6, et une sortie d'évacuation de gaz 8 (descendant
derrière un
dispositif de protection 48 dans la Figure). Une chambre d'extraction 10 des
gaz
contenus dans le fluide s'étend dans l'enceinte 2, en communication avec
l'entrée 4.
Une chambre de mesure 12 s'étend dans l'enceinte 2 et contient une unité de
détection pouvant être formée par un ensemble de capteurs 14 pour détecter les
gaz
à surveiller. Une chambre d'assèchement d'air 16 s'étend dans l'enceinte 2 et
communique avec l'ouverture d'alimentation d'air 6. Un organe d'assèchement
d'air
4
CA 02723035 2010-11-24
représenté partiellement par le repère 18 dans la Figure s'étend dans la
chambre
d'assèchement d'air 16. Un arrangement d'organes de transfert de gaz tels que
formés par des tubes 20, 22, 24 s'étend respectivement entre la chambre
d'assèchement d'air 16, la chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12.
Les
tubes 20, 22, 24 ont des longueurs et des diamètres intérieurs tels que des
transferts
de gaz entre les chambres 16, 10, 12 par diffusion dans les tubes 20, 22, 24
soient
négligeables en l'absence d'un différentiel de pression forcé dans les tubes
20, 22,
24. Le dispositif est doté d'une pompe 26. La pompe 26 est opérable pour
produire de
manière contrôlée un différentiel de pression dans les tubes 20, 22, 24
entraînant un
transfert d'air de la chambre d'assèchement 16 vers la chambre d'extraction 10
et un
transfert des gaz de la chambre d'extraction 10 vers la chambre de mesure 12
et de
la chambre de mesure 12 vers la sortie d'évacuation de gaz 8. La pompe 26 est
également opérable pour produire de manière contrôlée une circulation d'air
dans la
chambre d'assèchement 16, par exemple en aspirant l'air qui s'y trouve pour
l'évacuer
par la sortie d'évacuation de gaz 8, entraînant une entrée d'air frais par
l'ouverture
d'alimentation d'air 6. Le dispositif comporte un circuit 28 configuré pour
opérer la
pompe 26 et mesurer des quantités des gaz à surveiller détectés par les
capteurs 14.
La chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12 peuvent être une seule
et
même chambre, ou des chambres séparées tel qu'illustré.
Dans le cas où le fluide est sous forme liquide, le dispositif comporte de
plus une
membrane d'extraction 30 des gaz contenu dans le fluide, s'étendant à travers
l'entrée 4. La membrane d'extraction 30 peut être également présente même si
le
fluide est sous forme uniquement gazeuse.
Le dispositif de détection selon l'invention peut s'installer par exemple sur
une valve
de l'appareil (non illustré), tel une valve de la cuve principale d'un
transformateur (non
illustré). Le dispositif peut mesurer soit dans la phase gazeuse (avec ou sans
membrane 30), soit dans l'huile (avec membrane 30).
5
CA 02723035 2010-11-24
Dans une application du dispositif pour surveiller un transformateur isolé à
l'huile, la
membrane d'extraction 30 permet d'extraire les gaz de l'huile en empêchant
l'huile de
pénétrer dans la chambre d'extraction 10. La membrane 30 est de préférence non
sélective et permet d'extraire tous les gaz à des vitesses possiblement et
relativement comparables. Le temps d'extraction est d'abord caractéristique de
la
nature de la membrane 30 mais dépend aussi de paramètres physiques tels que le
volume de la chambre d'extraction 10, la surface de la membrane 30 et son
épaisseur. La membrane 30 peut aussi être sélective si voulu, dans la mesure
où elle
laisse passer au moins les gaz à surveiller.
La relation cinétique qui décrit l'évolution de la concentration dans la
chambre
d'extraction 10 en fonction du temps et des paramètres de la membrane 30 est:
C(t) = Co (1 - exp-(DS/vd) t) (1)
où
Co représente la concentration à l'équilibre (des deux côtés de la membrane
30);
C(t) représente la concentration au temps t (dans la chambre d'extraction 10);
D représente le coefficient de diffusion de la membrane 30;
S représente la surface active de la membrane 30
v représente le volume de la chambre d'extraction 10; et
d représente l'épaisseur de la membrane 30.
La membrane d'extraction 30 peut être faite en un matériau comme le Teflon
AF, le
polypropylène, le polyéthylène, le polyimide, ou tout autre matériau pouvant
extraire
des gaz à surveiller d'un fluide si voulu. Il est à noter que l'utilisation de
polypropylène, polyéthylène ou polyimide est susceptible d'allonger
considérablement
le temps d'extraction.
Le tableau I ci-dessous montre un exemple de temps d'extraction obtenus avec
un
film de téflon AF 2400 de l'ordre de 40 micron d'épaisseur. La chambre
d'extraction
10 collecte les gaz extraits par la membrane 30. Le "Temps (90%)(enH)"
représente
le temps d'extraction, exprimé en heure, requis pour obtenir une concentration
C(t)
6
CA 02723035 2010-11-24
égale à 90% de la valeur d'équilibre C(0) dans la chambre d'extraction 10. Un
volume
entre 10 et 20 ml (33.7 ml dans le tableau I) permet d'atteindre des temps
d'extraction
par exemple de l'ordre de 2 à 3 heures. Lorsque des concentrations
significatives
sont atteintes, e.g. après un temps déterminé de manière empirique ou par des
calculs selon l'équation 1, une mesure peut être initiée en transférant les
gaz dans la
chambre de mesure 12 via l'arrangement de tubes 22, 24.
Tableau I
Conditions
Volume d'extraction 33.7 ml
Surface de membrane estimé à 5 cm2
Température ambiante
Gaz Temps (90%)(en H)
Méthane 2.8
Éthane 7.1
Monoxyde de carbone 4.5
Éthylène 6.2
Acétylène 4.7
Hydrogène estimé à 0.90 H
La chambre de mesure 12 contient un nombre de capteurs 14, par exemple cinq ou
six, dont les natures et les sélectivités sont choisies pour permettre de
mesurer les
gaz à surveiller, par exemple les gaz caractéristiques de défauts dans un
transformateur. Avant la mesure, les capteurs 14 sont balayés par de l'air sec
pendant un temps nécessaire pour obtenir une ligne de base (zéro) stable. Le
temps
nécessaire peut être calculé, ou établi de manière empirique, ou encore
variable et
déterminé selon que les lectures produites par les capteurs 14 se stabilisent
et
correspondent à des valeurs pour de l'air sec. L'air sec provient de la
chambre
d'assèchement 16 via le tube 20.
7
CA 02723035 2010-11-24
Lors de leur introduction dans la chambre de mesure 12, les gaz sont détectés
par
les capteurs 14, permettant ainsi leur identification et leur quantification.
Après un
temps de mesure e.g. de l'ordre de 10 à 40 secondes dépendant de la stabilité
des
lectures produites par les capteurs 14 ou déterminé d'une autre façon si voulu
(comme par calcul ou de manière empirique), les gaz sont évacués de la chambre
de
mesure 12 à travers la sortie d'évacuation des gaz 8 pour permettre aux
capteurs 14
de revenir à leur état initial et ainsi se préparer pour une mesure suivante.
En référence à la Figure 3, l'enceinte 2 peut avoir une forme généralement
tubulaire
(tel que mieux vu à la Figure 2) ayant des première et deuxième extrémités
opposées, la première extrémité comprenant l'entrée 4. L'enceinte 2 peut avoir
d'autres formes si voulu. L'enceinte 2 comprend une paroi périphérique 32
s'étendant
entre les extrémités, et un corps 34 généralement tubulaire se projetant
longitudinalement à l'intérieur de l'enceinte 2 depuis la première extrémité
en étant
espacé de la paroi périphérique 32 de manière à laisser une cavité définissant
la
chambre d'assèchement d'air 16. Le corps 34 a des parois internes 36
définissant
respectivement la chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12. Les
chambres d'extraction et de mesure 10, 12 s'étendent de préférence
successivement
l'une après l'autre dans le corps 34 depuis l'entrée 4. Les chambres 10, 12
peuvent
être disposées autrement dans le corps 34 et le corps peut avoir une forme
autre que
tubulaire si voulu. De préférence, le corps 34 s'étend jusqu'à la deuxième
extrémité
de l'enceinte 2 et comprend des parois internes 36 définissant des chambres
additionnelles 38, 40 contenant respectivement le circuit 28 et la pompe 26.
Pour la surveillance de défauts dans un transformateur, le dispositif peut
disposer de
six capteurs 14, chacun ayant un rôle spécifique. Les capteurs 14 de type MOS
qui
suivent, commercialisés par la compagnie AlphaMOS, peuvent convenir pour la
détection de défauts dans un transformateur isolé à l'huile: P10/2, P10/5,
P10/9,
cap000500, cap000495, et LY2/gCT. Ces capteurs produisent des lectures sous
forme de valeurs de résistances qui peuvent être mesurées par le circuit 28.
Les
capteurs P10/9 et LY2/gCT sont spécifiques à la détection de l'hydrogène et
8
CA 02723035 2010-11-24
l'acétylène respectivement. Les autres capteurs ont des sensibilités relatives
différentes suivant le gaz détecté, ce qui permet de différencier la présence
de
méthane, éthane, éthylène et monoxyde de carbone, selon des combinaisons de
lectures obtenues par ces capteurs. Les capteurs 14 peuvent être montés sur
une
paroi 36 de la chambre de mesure 12 faisant face à l'entrée 4, où autrement
dans la
chambre de mesure 12 si voulu.
De préférence, les tubes 20, 22, 24 décrivent des enroulements hélicoïdaux
autour
du corps 34. Cette configuration permet aux tubes 20, 22, 24 d'avoir les
longueurs
nécessaires pour minimiser les échanges de gaz entre les chambres 10, 12, 16
lorsque la pompe 26 ne fonctionne pas. D'autres configurations peuvent être
utilisées
si voulu, par exemple à la manière d'un serpentin le long du corps 34.
En référence aux Figures 1 et 3, le tube 20 a des extrémités 20A, 20B en
communication respectivement avec la chambre d'assèchement 16 et la chambre
d'extraction 10. Le tube 22 a des extrémités 22A, 22B en communication
respectivement avec la chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12. Le
tube
24 a des extrémités 24A, 24B respectivement en communication avec la chambre
de
mesure 12 et la pompe 26.
Les chambres 10, 12, 16 communiquent ainsi entre elles par l'arrangement de
tubes
20, 22, 24, pour permettre un transfert des gaz d'une chambre 10, 12, 16 à
l'autre.
Les tubes 20, 22, 24 permettent en outre un transfert des gaz entre
l'extérieur et les
chambres 16, 10, 12 successives lorsque la pompe 26 est activée et produit un
différentiel de pression dans les tubes 20, 22, 24. Quand la pompe 26 est
éteinte, la
vitesse de diffusion des tubes 20, 22, 24 en raison de leurs longueurs et
diamètres
intérieurs permet de minimiser les échanges entre les différentes chambres 16,
10,
12 sans avoir recours à des systèmes complexes et onéreux de clapets ou
d'électrovannes. Les dimensions des tubes 20, 22, 24 sont par conséquent tels
que
la perte par diffusion des gaz dans les tubes 20, 22, 24 est négligeable mais
qu'à
l'apparition d'une différence de pression initiée par la pompe 26, un
transfert de gaz
9
CA 02723035 2010-11-24
est possible. Les matériaux utilisés pour les tubes 20, 22, 24 sont de
préférence tels
qu'ils ne sont pas poreux aux gaz.
Des calculs utilisant l'équation de Poiseuille pour mesurer l'écoulement dans
un tube
permettent de montrer qu'un tube de 2 m de longueur et d'un diamètre intérieur
de
0.25 mm échange en une heure seulement 6% du volume d'une chambre de 30 ml
sous des variations de pression naturelle de 200 Pa/h alors qu'un échange
complet
par une pompe permet de purger un volume de 30 ml en moins de 4 minutes.
D'autre
part, des mesures expérimentales qui évaluent le transport d'H2 ont été
réalisées
dans les conditions suivantes. Une cuve de 1,8 I en acier inoxydable a été
connectée
à un volume de 25 ml par un tuyau de 50 cm de longueur et de 1.58 mm (1/16 de
pouce) de diamètre en acier inoxydable. La cuve a été remplie d'un mélange
d'H2
dans l'air à une concentration de 100 ppm. Une heure après le remplissage de
la
cuve, moins de 2% (1.74%) du mélange d'H2 dans l'air a été mesuré dans la
cavité de
25 ml. Les calculs et les mesures montrent que des tubes de 50 cm avec un
diamètre
interne de l'ordre du millimètre peuvent être utilisés pour connecter les
chambres 16,
10, 12 et qu'aucun transport significatif ne sera observé entre deux chambres
16, 10,
12 par diffusion ou par écoulement tant qu'une différence de pression n'est
pas
appliquée par la pompe 26.
En référence à nouveau à la Figure 3, le circuit 28 fait fonctionner la pompe
26 de
façon intermittente quand une mesure est initiée. Le modèle de la pompe 26
(e.g. à
diaphragme ou autre) et sa fréquence de fonctionnement sont de préférence
choisis
de façon à assurer une longévité d'au moins 10 ans, e.g. pour tenir un nombre
de
commutations à 1 mesure à l'heure pendant 10 ans. Par exemple, la pompe 26
peut
avantageusement être réalisée par le modèle de pompe NMS020L fabriquée par la
compagnie KNF Neuberger, en raison notamment de son faible coût et sa qualité
de
construction. Ce modèle est réputé durer 6000 heures en utilisation continue.
Toutefois, le mode de fonctionnement mentionnée ci-dessus implique un
fonctionnement de la pompe 26 une fois par heure pendant 10 ans, soit environ
87648 cycles de démarrage et arrêt en fonction pendant 6 secondes pour un
total
CA 02723035 2010-11-24
d'environ 146 heures. Bien que ce total soit bien en deçà des 6000 heures de
durée
de vie continue, il implique un nombre important de cycles de démarrage et
d'arrêt. Il
a été vérifié par les inventeurs que ce modèle de pompe a réussi avec succès
un
programme d'essai d'une durée totale de 180 heures avec des démarrages et
arrêts
aux 7 secondes.
L'organe d'assèchement d'air 18 peut avantageusement prendre la forme d'un
dessiccant dans lequel s'étend un élément chauffant 42 contrôlé par le circuit
28, de
sorte que l'organe d'assèchement d'air 18 puisse être compact. Le dessiccant
peut
être un gel de silice ou tout autre matériau remplissant une fonction de
réservoir d'air
pour alimenter les capteurs 14 en air d'humidité constante, e.g. 10%.
L'élément
chauffant 42 peut être une résistance chauffante décrivant des enroulements
hélicoïdaux autour du corps 34 en s'étendant dans et en contact avec le
dessiccant,
permettant une régénération régulière du dessiccant par chauffage de la
résistance à
une température e.g. supérieure à 100 C pour évaporer l'eau adsorbée dans le
dessiccant possiblement à travers l'ouverture 6. Une régénération peut être
initiée par
le circuit 28 dès qu'un détecteur d'humidité 44A disposé dans la chambre
d'assèchement d'air 16 et connecté au circuit 28 signale une humidité
excessive
susceptible d'être dommageable pour la durée de vie des capteurs 14, e.g.
dépassant
10%.
Le dispositif peut comporter une sonde de température (non illustrée) à
l'extérieur de
l'enceinte 2, connectée au circuit 28 e.g. via un cordon d'alimentation 58 du
dispositif.
Un des capteurs 14 peut être un capteur de température, ou une sonde de
température 46C peut être disposée dans la chambre de mesure 12. Le circuit 28
peut avoir un mode d'opération où l'élément chauffant 42 est contrôlé selon
une
température mesurée par la sonde extérieure, une température mesurée par le
capteur 14 de température ou la sonde de température 46C, et une température
de
chauffe de l'élément chauffant 42 déterminée par le circuit 28.
11
CA 02723035 2010-11-24
Le circuit 28 peut avoir un cycle d'opération dans lequel la pompe 26 est
actionnée de
manière à produire la circulation d'air dans la chambre d'assèchement 16
durant une
première période de temps lors de laquelle la chambre d'extraction 10 collecte
les
gaz extrait par la membrane 30, puis de manière à produire le différentiel de
pression
dans les tubes 20, 22, 24 durant une deuxième période de temps lors de
laquelle les
gaz collectés dans la chambre d'extraction 10 sont transférés vers la chambre
de
mesure 12 et l'air asséché dans la chambre d'assèchement 16 est transféré vers
la
chambre d'extraction 10. Puis la pompe 26 est arrêtée durant une troisième
période
de temps lors de laquelle les capteurs 14 mesurent les gaz, puis la pompe 26
est
actionnée de manière à produire le différentiel de pression dans les tubes 20,
22, 24
durant une quatrième période de temps lors de laquelle les gaz dans la chambre
de
mesure 12 sont évacués à travers la sortie d'évacuation 8 et l'air asséché est
transféré de la chambre d'extraction 10 vers la chambre de mesure 12. Le
circuit peut
avoir un mode d'opération où au moins une des périodes de temps précitée est
déterminée selon que les capteurs 14 produisent des lectures ayant un degré
prédéterminé de stabilité.
L'enceinte 2 peut comporter une protection à clapet externe 48 connectée au
circuit
28 de manière que le circuit 28 se mette hors service selon que la protection
à clapet
48 détecte une condition de submersion, e.g. lors d'une montée d'eau dans une
chambre souterraine où le dispositif peut être installé.
L'extrémité de l'enceinte 2 comprenant l'entrée 4 peut avoir la forme d'un
goulot 60 se
projetant de l'extrémité vers l'extérieur, définissant l'entrée 4 et se
couplant à
l'appareil, e.g. un conduit 62 de valve de l'appareil.
Les chambres 10, 12, 16 peuvent être dotées de sondes de température 46A, 46B,
46C et de détecteurs d'humidité 44A, 44B, 44C connectés au circuit 28 pour un
contrôle accru des conditions d'opération du dispositif.
12
CA 02723035 2010-11-24
En référence à la Figure 4, le circuit 28 contient les composantes
électriques/électroniques nécessaires aux fonctions et opérations du
dispositif. Le
circuit 28 peut comporter un microcontrôleur 50 pour le pilotage général du
dispositif
et le pilotage de l'acquisition des données de mesure à travers un ou des
convertisseurs analogue/numérique 52. La mise en forme des signaux de mesure
produits par les capteurs 14, possiblement sous forme de valeurs de résistance
variant selon les concentrations de gaz détectés, peut être assurée par un
amplificateur à gain programmable associé à un potentiomètre numérique réalisé
par
le microcontrôleur 50. Le microcontrôleur 50 peut être monté sur une carte
électronique dotée d'une alimentation 58 et disposant d'une mémoire 54 (e.g.
de type
flash ou autre) prévue pour le stockage des données de mesure et le stockage
de
modèles de décision utilisés par le microcontrôleur 50. Le circuit 28 est de
préférence
doté d'une interface de communication 56 permettant en outre de transmettre
les
données de mesure, e.g. par technologie IZC, fibre optique, USB, Ethernet,
série,
ZigBee /GPRS, Wi-Fi, etc.
La gestion des gaz peut être assurée par des commandes de la pompe 26. La
gestion de la température peut être assurée en pilotant l'élément chauffant
42,
pilotage qui peut tenir compte de la température extérieure par la lecture de
la sonde
de température externe (non illustrée), de la température de la chambre de
mesure
12 (montrée à la Figure 1) fournie e.g. par l'un des capteurs 14 ou la sonde
46C, et
de la température de chauffe de l'élément chauffant 42 pour assurer sa
protection. La
gestion de l'humidité peut être assurée par le suivi du capteur d'humidité
44A,
permettant de déceler une dégradation des conditions d'humidité. La gestion de
la
pression peut être également assurée par un capteur dédié (non illustré) si
voulu.
Bien que des réalisations de l'invention aient été illustrées dans les dessins
ci-joints
et décrites ci-dessus, il apparaîtra évident pour les personnes versées dans
l'art que
des modifications peuvent être apportées à ces réalisations sans s'écarter de
l'invention. Par exemple, les chambres 10, 12, 16 (et possiblement 38, 40)
peuvent
être disposées dans l'enceinte 2 sans être contigües et sans former une
configuration
13
CA 02723035 2010-11-24
coaxiale si voulu. La pompe 26 et le circuit 28 peuvent être montés à
l'extérieur de
l'enceinte si voulu, bien que la configuration à l'intérieure a l'avantage de
les protéger
d'une manière simple. L'interface 56 du circuit 28 peut être bidirectionnelle
ou
unidirectionnelle (vers l'extérieur du dispositif) si voulu. L'enceinte 2 peut
avoir une
forme carrée ou autre, être modulaire, etc. La pompe 26 peut prendre la forme
d'un
système à piston (non illustré) muni d'une valve antiretour qui transfère le
gaz de la
chambre d'extraction 10 à la chambre de mesure 12 quand une mesure est
initiée.
Dans un tel système à piston, la paroi 36 entre les chambres d'extraction et
de
mesure 10, 12 peut servir de piston se déplaçant axialement dans le corps 34
et
faisant varier le volume des chambres 10, 12 de manière à produire le
différentiel de
pression entraînant le transfert des gaz. Le dispositif peut combiner un
système à
piston avec des tubes comme les tubes 20, 22, 24 pour le transfert des gaz si
voulu.
L'ouverture d'alimentation d'air 6 et la sortie d'évacuation de gaz 8 peuvent
être dotés
de clapets antiretour 62, 64 (tels qu'illustrés dans les Figues 1 et 2) si
voulu.
L'alimentation 58 peut être autonome ou non, selon l'environnement où est
utilisé le
dispositif selon l'invention. Le circuit 28 peut avoir des modes de contrôle
et des
cycles d'opération qui diffèrent de ceux décrits ci-dessus, selon l'appareil à
surveiller,
le type de fluide impliqué et les gaz à détecter. Le nombre de capteurs 14
formant
l'unité de détection et leurs technologies peuvent varier selon le ou les gaz
à
surveiller, le type d'appareil sous surveillance, les conditions dans
lesquelles le
dispositif de détection est destiné à être installé et à fonctionner, etc. Par
exemple,
l'unité de détection peut être réalisée au moyen d'un microcapteur dont la
sélectivité
peut être modulée en changeant ses conditions d'opération, telle que des
conditions
thermiques ou autres. L'entrée 4 peut être disposée sur un côté de l'enceinte
2 si
voulu.
14
