Brevet FR2597975A1 — publié le 19871030

CAPTEUR DE PRESSION L'invention concerne un capteur de pression pour la détection d'une pression. En particulier, l'invention est destinée à fournir un capteur de pression perfectionné incluant une plaque d'électrode ou armature mobile montée sur un soufflet et une plaque d'électrode ou armature fixe, dans lequel les deux plaques constituent une capacité qu'on fait varier par variation de pression. Un capteur de pression classique est indiqué d'après les Figures 1 à 4 des dessins annexés. La Figure 1 est une vue éclatée en perspective du capteur de 10 pression classique, la Figure 2 est une vue latérale en coupe de celui-ci, la Figure 3 est une vue latérale en coupe d'une partie détaillée et la Figure 4 est un schéma de circuit servant à détecter des variations de pression. Sur ces figures, la référence numérique 10 indique un loge15 ment, la référence 11 identifie un fond qui se trouve à l'intérieur du logement 10, la référence 12 indique une partie montante qui monte à partir du fond 11 du logement 10, la référence 13 désigne une rainure annulaire en forme de 0, la référence 20 représente un joint torique qui est utilisé pour obtenir un espace herméti20 quement fermé en étant inséré dans la rainure annulaire en forme de 0 13, la référence 14 indique une entrée de pression d'o la pression à mesurer est ajoutée, la référence 15 se rapporte à un tro. de pression qui permet d'introduire la pression à mesurer dans l'espace fermé inclus dans le logement 10,les références 16 indiquer: 25 quatre trous de passage par lesquels passent quatre vis 38, et 'es références 17 identifient quatre guides de plaque d'électrode. La référence 21 indique une plaque de base d'une épaisseur de deux millimètres qui est constituée d'un métal, la référence 22 césigne un trou de pression qui est formé au centre de la plaque de 30 base 21 pour introduire la pression à mesurer, la référence 23 représente une cavité de borne d'électrode, les références 24 indiquent quatre trous de vis, la référence 25 se rapporte à un soufflet qui est déplacé par la pression introduite, la référence 26 indique une base de soufflet qui est une circonférence du soufflet 35 25 et qui est soudée sur la plaque de base 21, la référence 27 identifie une jonction de la base de soufflet soudée 26 et de la plaque de base 21 (Figure 3), et la référence 29 indique une plaque d'électrode mobile qui est un disque soudé au centre du soufflet 25. La référence 30 désigne une plaque d'électrode f:xe qui constitue un condensateur variable 41 (Figure 4) avec la plaque d'élec5 trode mobile 29, la référence 31 représente une borne C'électrode qui relie une électrode de la plaque d'électrode fixe 3^ à la partie inférieure du logement 10 par la cavité de borne d'élec:rode 23, les références 32 indiquent quatre trous de positionnement par lesquels passent les quatre guides d'électrode 17 afin de =xer la plaque d'électrode fixe 30 au logement 10 au moyen de ocatre bagues de fixation 34, et la référence 33 se rapporte à une ou.erture qui égalise la pression de l'espace inclus entre la Mảque d'électrode mobile 29 et la plaque d'électrode fixe 30 par rat:ort à une pression extérieure, la référence 39 indique un bottier Hermétique 15 qui assure une isolation électrique en recouvrant le lc:ement 10. Quand la pression ajoutée par l'entrée de pressis- 14 devient plus élevée (plus faible), le soufflet 25 est poussé ve:s le haut (tiré vers le bas), de sorte que la distance D indiquée sur la Figure 3 diminue (augmente) et que la capacité variable 4: du capteur 20 de pression 40 indiquée sur la Figure 4 augmente (dimine). Sur la Figure 4, des résistances 42 et 43, des inverseurs 44, -5 et 46, et le condensateur varianle 41 constituent un oscillateur z:i délivre le signal de sortie à une borne de sortie 47. La pressi- captée est donc mesurée en comptant la fréquence d'oscillation ce l'oscil-25 lateur. Le paramètre principal qui détermine la valeur ce la capacité variable 41 est la distance D entre la plaque c'électroze mobile 29 et la plaque d'électrsde fixe 30 comme l'indique de manière évidente la Figure 3. La distance D est principalement fonction ce la distan30 ce d1 entre la plaque de base 21 et le fond 11 du logeme-t 10, de l'épaisseur d2 de la jonction 27 de la base de soufflet soudée 26 et de la plaque de base 21, et de la hauteur d3 de la partie montante 12 du logement 10. La plaque de base 21 est fixée au moyen des vis 3- qui sont 35 vissées dans les trous de vis 24 par les trous de passage 16, et le Joint torique 20 est pressé vers le bas et défcrmé, la distance d1 devenant donc voisine de zéro. La déviation de la distance d2 est produite par le volume de la soudure, car la distance d2 est l'épaisseur de la jonction 27 qui est formée avecla base de soufflet soudée 26 et la plaque de base 21. Le soudage hermétique complet est nécessaire sur toute la circonférence de la base de soufflet 26 et, par conséquent, l'opération de soudage et la vérification entraînent une grande augmentation du coût. Une déformation telle qu'une incurvation de la plaque de base 21 est la cause d'une variation de la distance D et, par conséquent, la plaque de base 21 doit être constituée par un panneau de métal épais. En conséquence, le capteur de pression classique prend de grosses dimensions et un poids lourd. La distance d3 de hauteur de la partie montante 12 est obtenue en formant le logement 10 dans une matière plastique de forme compliquée qui est sujette à produire la déformation indésirable après moulage. Il est donc difficile d'obtenir la précision de la distance d3. En raison des problèmes mentionnés ci-dessus, on intègre les déviations des distances dl, d2 et d3 de sorte que la déviation de la distance D soit produite. En conséquence, la distance D ne peut pas devenir plus courte et, par conséquent, la capacité nécessaire dans le condensateur variable 41 est obtenue par la plaque d'élec25 trode mobile 29 et la plaque d'électrode fixe 30 qui ont des surfaces larges. Il est nécessaire d'avoir une plaque de base 21 de grosses dimensions, du fait de l'utilisation de la plaque d'électrode mobile 29 et de la plaque d'électrode fixe 30 ayant des surfaces larges. 30 Plus la plaque de base 21 est grosse, plus l'épaisseur de celle-ci est grande. Par conséquent, la précision souhaitable de la distance D n'est pas obtenue dans le capteur de pression classique. Un but de l'invention est de fournir un capteur de pression de petites dimensions qui soit commode à utiliser. Un autre but de l'invention est de fournir un capteur de pression économique qui comprenne un circuit pour détecter les -2597975 variations de pression pour la commodité d'utilisation. Un autre but est de fournir un capteur de pression léger et petit comportant un petit nombre de parties et pas de base de métal de grosses dimensions,dans lequel le soudage d'un soufflet ne soit pas nécessaire et ayant une courte distance entre une plaque d'électrode mobile et une plaque d'électrode fixe, dans lequel la courte distance entre les deux plaques soit déterminée par l'épaisseur d'un simple anneau d'espacement. Un but supplémentaire est de fournir un capteur de pression 10 incluant une plaquette de circuit imprimé dans laquelle soient formes une plaque d'électrode fixe et un circuit de détection sur la surface du dessous et sur la surface du dessus, respectivement. Dans l'invention, le facteur principal de déviation de la distance entre une plaque d'électrode mobile et une plaque d'élec15 trode fixe est éliminé, en raison de la présence d'un joint torique dans un logement, d'une base d'un soufflet,au centre duquel est soucde une plaque d'électrode mobile, sur le joint torique,d'un anneau d'espacement sur la base du soufflet,et d'une plaque d'électrode fixe, qui est formée sur la surface du dessous d'une plaquette de 20 circuit imprimé, sur l'anneau d'espacement, qui sont empilés de façon fixe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente inventior seront mis en évidence dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés 25. dans lesquels: la Figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un capteur de pression classique; la Figure 2 est une vue latérale en coupe du capteur de pressior classique; la Figure 3 est une vue latérale en coupe d'une partie détaillée du capteur de pression classique; la Figure 4 est un schéma de circuit classique servant à détecter les variations de pression; la Figure 5 est une vue éclatéeen perspective d'un capteur 35 de pression selon la présente invention; et la Figure 6 est une vue latérale en coupe du capteur de pression selon la présente invention. Sur la Figure 5 qui est une vue éclatée en perspective et la Figure 6 qui est une vue latérale en coupe représentant un exemple de réalisation de la présente invention construit comme un capteur 5 de pression, la référence numérique 10A indique un logement constitué, par exemple, d'une matière plastique dont l'extérieur est recouvert d'un métal pour obtenir un effet de prctection électrique. Dans la partie intérieure du logement 10A, on a formé un fond llA de forme ronde au centre duquel est réalisé un trou de pression 15A 10 afin d'introduire la pression à mesurer qui est ajoutée à partir d'une entrée de pression 14A. Un joint torlque 20A, constitué par exemple de caoutchouc, est introduit dans le fond llA de forme ronde afin d'obtenir un espace fermé hermétiquement. Un soufflet 25A est posé sur le joint torique 20A,de 15 sorte qu'une base de soufflet 26A constituant la circonférence du soufflet 25A est en contact hermétique avec le oint torique20A.Une plaque d'électrode mobile 29A est soudée au centre du soufflet 25A. Un anneau d'espacement 28A est posé sur la base de soufflet 26A. Une plaquette de circuit imprimé 35,sur la surface du dessous 20 de laquelle est formée une plaque d'électrode fixe 30A, est posée sur l'anneau d'espacement 28A et comporte quatre trous de passage 36 à ses quatre ccIns. La plaquette de circuit imprimé 35 est fixée au moyen de quatre vis 38A qui sont vissées da-s quatre trous de vis 18A du logement 104 par les quatre trous de passage 36. L'état vissé ne produit pas de déviation de la distance D entre la plaque d'électrode mobile 29A et la pâaque d'électrode fixe 30A. Si les quatre vis 38 sont vissées davantage, la surface du dessous de la plaquetre de circuit imprimé 35 atteint la partie supérieure du fond 1!A et le vissage est arrêté. - L'anneau d'espacement 28A qui a la fonction importante dans l'invention peut être constitué d'une matière plastique ou d'unmétal. Dans le cas o l'anneau d'espacement fixe 34 est constitué d'une matière plastique, toute la surface ou la surface partielle de l'anneau d'espacement 34 peut être recouverte c'une couche métallique 35 afin de connecter électriquement la plaque d'électrode mobile 29A à la surface du dessous de la plaquette de circuit imprimé 35 par le soufflet 25A. Le circuit destiné à oétecter les variations de pression tel que représenté sur la Figure 4 est monté sur la surface supérieure de la plaquette de circuit ircrimé 35 dans laquelle le signal détec5 té de sortie est obtenu à une borne de sortie 47, et des bornes 48 sont utilisées pour l'alimentation électrique et la mise à la masse. En comparant le capteur de pression classique tel que représenté comme art antérieur sur la Figure 1 et le capteur de pression de l'invention tel que représenté sur la Figure 5, les dimen10 sions extérieures des logements 10 et lOA, les diamètres extérieurs de l'électrode mobile 29 et 29A, les diamètres extérieurs duscufflet et 25A, et les poids tota.x des capteurs de pression sont indiqués comme suit. Da-s l'invention Dans l'art antérieur Dimensions extérieures des logements 2C Dar 20 par6,5 mm 40 par 40 par 15 mm Diamètres de plaque d'électrode mobile 14 mm 29 mm Diamètres de soufflet 18 mm 29 mm Poids totaux (approximativement) 4 grammes 45 gra-mes Dans les dimensions extérieures des logements mentionnées cidessus, on a omis les dimensians des entrées de pression 14 et 14A et des bornes 47 et 48. Il est évident d'après la description précédente qu'or Deut former la plaque d'électrode aixe 30A en attaquant le cuivre laminé ou en joignant une plaque de -étal sur la surface du dessous ce la plaquette de circuit imprimé 35. Dans le procédé de jonction, on peut mettre en oeuvre un sousage ou une fusion. La distance D entre l1 plaque d'électrode mobile 29A et la plaque d'électrode fixe 30A zéDend de l'anneau d'espacement 284 ayant une forme très simple:Dnt on peut obtenir les dimensions avec une excellente précision et, car conséquent, on peut choisir une très petlte ulbLd[ul UUIlII[lm U-sLLall. U. Comme on l'a décrit précédemment, selon la présente invention, on peut fabriquer le capteur de pression avec une fiabilité élevée, celui-ci ayant des dimensions et un poids très petits, étant économique et commode à utiliser, avec un petit nombre de parties et un coût de travail moindre. On doit remarquer que l'invention n'est pas limitée dans son 5 application aux détails de construction et à la disposition des parties représentées dans les dessins annexés, puisque l'invention peut comporter d'autres exemples de réalisation et être mise en pratique ou exécutée de différentes manières. On doit également remarquer que la phraséologie ou la terminologie a été employée précédemment dans 10 le but de la description et non de limitation. REVENDICATIONS 1. Capteur de pression, caractérisé en ce qu'il comprend: un logement (O10A) comportant un fond (ilA) de forme ronde dans lequel la pression à mesurer est introduite; un joint torique (20A) destiné à être introduit dans 5 le fond du logement et pour obtenir un espace fermé hermétiquement; un soufflet (25A) dont la circonférence constitue une base de soufflet (26A) posée sur le joint torique; une plaque d'électrode mobile (29A) qui est jointe sur un centre substantiel du soufflet; un anneau d'espacement (28A), qui a une hauteur prédéterminée, destiné à être posé sur la base de soufflet; une plaquette de circuit imprimé (35) pour qu'une plaque d'électrode fixe (30A) soit en face de la plaque d'électrode mobile (29A) sur une surface de dessous de celle-ci, la surface du dessous 15:étant en contact avec l'anneau d'espacement; et des moyens de fixation (38A,18A,36) pour fixer la plaquette de circuit imprimé (35) au logement (10A). 2. Capteur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit imprimé (35) comprend un circuit (34,47,48) 20 pour convertir une pression en un signal électrique sur sa surface supérieure.