Brevet FR2587485A1 — publié le 19870320

CAPTEUR DE PRESSION La présente invention a pour objet un dispo- sitif capteur de pression et plus particulièrement un dispositif du type comprenant: - Une armature munie d'une ouverture; - Une membrane montée dans l'armature et deformable en fonction de La pression introduite dans l'armature à travers l'ouverture; - Au moins un capteur de déformation par phéno-- mènes électriques, de préférence une résistance de type jauge fixée sur la membrane; et - Un moyen électronique logé dans l'armature et relié à au moins un capteur de déformation pour Der- mettre d'obtenir des signaux électriques qui indiquent, selon une courbe de réponse prédéterminée, les déforma- tions de la membrane et par conséquent la pression qui s'y applique. Des capteurs de pression de ce type sont uti- lisés par exemple dans des véhicules à moteur et parti- culièrement dans des systèmes à injection électronique des systèmes d'allumage électronique, des moyens de mesure de la consommation de carburant, etc. Dans de telles applications, le capteur est généralement relié à une unité de contrôle et de fonc- tionnement électronique (de contrôle central). Le cap- teur de pression qui, selon cette application, est généralement prévu pour mesurer la pression ou le vide dans le collecteur d'admission, est monté sur le moteur dans une position facilement accessible, tandis que l'unité électronique de contrôle et de fonctionnement, par contre, est souvent montée dans une position acces- sible avec difficulté. Ce qui est particulièrement important pour une bonne utilisation des systèmes ou appareils mentionnés ci-dessus est le réglage au cours du montage préliminaire ou plus tard. Les capteurs de pression réalisés jusqu'à maintenant ont des caractéristiques invariables et les réglages ne peuvent donc être effectués que par l'inter- médiaire de l'un té eéLectronique de contrôle, qui est, comme on l'a constaté plus haut, généralement montée dans une position difficilement accessible. L'objet de la présente invention est de four- nir un capteur de pression du type décrit ci-dessus, permettant de simplifier le réglage des systèmes ou des appareils auxquels ils sont incorporés. Cet objet est atteint selon l'invention au moyen d'un capteur de pression du type déjà décrit, dont la principale caractéristique est qu'il comprend en outre des moyens de réglage manuels accessibles de l'extérieur de l'armature et reliés au circuit, modi- fiant les caractéristiques prédéterminées de la courbe de réponse. Selon une caractéristique supplémentaire, les moyens de réglage peuvent comprendre des premiers moyens permettant de créer un accroissement ou une diminution d'amplitude constante de l'intensité du signal de sortie à l'aide du circuit. Selon un autre aspect, les moyens de réglage peuvent comprendre des seconds moyens permettant de mul- tiplier l'intensité du signal de sortie par un facteur constant à l'aide du moyen électronique. Le capteur selon la présente invention, quand il est utilisé pour détecter la pression dans le collec- teur d'admission d'un moteur par exemple, permet au moteur d'être facilement mis au point, surtout en ce qui con- cerne la carburation, le réglage de la vitesse de ralenti et les gaz d'échappement. Les caractéristiques et avantages supplémentaires du capteur selon l'invention vont apparaître à l'aide de la description détaillée qui suit, en référence aux dessins en annexe, fournis à titre illustratif et nulle- ment limitatif, dans lesquels: 2587485- - La figure 1 est une vue en perspective du capteur selon l'invention; La figure 2 est une vue en perspective et en éclaté du capteur selon la figure 1; - La figure 3 est un schéma de circuit élec- trique de montage des jauges selon les figures 1 et 2; - La figure 4 est un graphique montrant Les changements du voltage du signal de sortie obtenus par le capteur selon l'invention et en fonction de la pression mesurée; - La figure 5 est une vue en perspective d'un autre capteur selon l'invention; - La figure 6 est un schéma de circuit élec- trique des jauges selon la figure 5; - La figure 7 est un autre schéma possible de circuit électrique du capteur selon la figure 5; et - La figure 8 est une vue en coupe montrant un détail du capteur selon l'invention. Si L'on se réfère aux figures 1 et 2, un cap- teur de pression 1 selon l'invention comprend une arma- ture formée d'une plaque de base sur laquelle on fixe un bâti creux 3 à l'aide de vis ou de colle, ou des deux. Le bâti creux et la plaque de base sont tous les deux constitués par exemple d'une matière plastique. Entre le bâti creux 3 et la plaque de base 2 se constitue une chambre qui communique avec l'extérieur par l'intermédiaire d'une ouverture de référence 4 sur la figure 2, et d'un tube de communication externe de référence 5. Une membrane généralement circulaire 6 consti- tuée par exemple de céramique est disposée dans la chambre en face de l'ouverture 4. Cette membrane 6 est munie de résistances de type jauges d'une façon connue; deux pre- mières jauges ont été disposées près du bord de-la mem- brane et deux autres près de son centre. Des chemins conducteurs relient ces jauges à un circuit de traitement disposé sur un support 7 de circuit imprimé situé au- dessous de la membrane 6. Un connecteur électrique à trois Lames de contact 8a, 8b et 8c accessible de l'extérieur et relié au circuit porté par le support 7 est disposé dans le bâti creux 3. Plus particulièrement, les bornes 8a et 8c sont destinées à être reliées à une source de cou- rant continu et à la terre respectivement, tandis que la borne 8b constitue la borne de sortie du signal engendré au cours du service du capteur. Si l'on se réfère à la figure 3, les résis- tances de type jauges 9 à 12 disposées sur la membrane 6 sont reliées ensemble suivant un pont et les sommets d'une première diagonale du pont sont reliés aux bornes 8a et 8c, tandis que les sommets de l'autre diagonale sont reliés à un amplificateur différentiel 13 muni d'une résistance de réaction 14. En service, la pression à mesurer est communi- quée à l'intérieur de la chambre dans laquelle est montée la membrane déformable 6 à travers le tube de communica- tion 5 et l'ouverture 4: la déformation de la membrane entraîne une déformation correspondante des jauges 9 à 12 et par conséquent une dissymétrie du pont. Le signal de sortie V0 produit par l'amplificateur 13 est donc une fonction univoque de la déformation subie par les jauges 9 à 12, qui se comportent comme des capteurs piézoélec- triques, et par conséquent de la pression mesurée. La courbe de réponse du capteur est représentée par exemple sur la figure 4: le voltage de sortie V0 est une fonc- tion quasi linéaire de la pression p, comme l'indique la ligne droite et continue A de cette figure 4. Dans le capteur selon les figures 1 et 2, un potentiomètre à vis de réglage est aussi monté dans un espace cylindrique 20 du bâti creux 3. Ce potentio- mètre porte la référence 19 sur la figure 3: son élé- ment résistant relie entre elles les bornes 8a et 8c, tandis que son curseur est relié à une entrée de l'ampli- ficateur 13. Le voltage de compensation qui alimente l'amplificateur peut être modifié au moyen de cette vis et La courbe de réponse du capteur tout entier est ainsi déplacée dans Le plan défini par V0 et p, comme L'indique par exemple la ligne droite en tirets A'. Le potentio- mètre 19 permet par conséquent de modifier le zéro du capteur, c'est-àdire de calibrer celui-ci de façon à ce qu'il fournisse un signal de sortie V0 nul à une valeur prédéterminée de la pression mesurée. L'espace cylindrique 20 dans lequel la vis 19 est logée possède un couvercle supérieur cassant cons- titué par exemple d'un couvercle 20a de pLastique aminci à l'emplacement de lignes de rupture préfé- rentieLLes. Le potentiomètre 19 peut être réglé par le constructeur et ensuite scellé. Pour le recalibrer par la suite, on y accède après avoir rompu le cou- vercle cassant 20a. L'espace 20 peut être comblé à l'aide d'un bouchon amovible après ces réglages ulté- rieurs. Afin de permettre une flexibilité maximale pour le réglage de la courbe de réponse du capteur de mesure, il est cependant souhaitable de ne pas seulement permettre de déplacer cette courbe de réponse, mais de permettre également de modifier la sensibilité du capteur, c'est-à-dire de permettre la multiplication par un facteur constant (supérieur ou inférieur à 1) de l'amplitude du signal de sortie de ce capteur. Ceci correspond, sur le graphique de la figure 4, à imprimer une rotation à la courbe de réponse pour lui faire prendre par exemple la position de la ligne droite A" en traits mixtes à partir de la ligne droite A. La variation de la sensibilité du capteur est accomplie selon l'invention à l'aide d'un autre potentiomètre de réglage qui est représenté figure 6 ou figure 7. Sur la figure 6, un potentiomètre 119' permet la variation du gain de l'amplificateur 13, alors que sur la figure 7, un potentiomètre 119", disposé entre les entrées de l'amplificateur 13, produit un effet équivalent. Dans la version ayant La plus grande souplesse de réglage, celle de la figure 5, Le capteur de pres- sion selon l'invention possède deux espaces 20' et 20" dans lesquels se trouvent les deux vis de réglage 19 d'une part, et l'une des deux vis 119'et 119", d'autre part. Même si on ne l'a pas spécifiquement repré- senté, un capteur de pression muni d'une simple vis pour régler la sensibilité uniquement, tombe égale- ment dans le cadre de la présente invention. Le capteur de pression selon l'invention, grâce au moyen de réglage unique ou pluriel qu'on y incorpore, peut être mis au point très rapidement et avec une grande précision. De plus, quand on l'uti- lise dans des systèmes de contrôle d'un moteur à combustion interne, il permet la mise au point rapide de ce moteur sans qu'il soit nécessaire de régler ou de compenser l'unité de contrôle électronique de ce système. Naturellement, l'invention s'étend à toutes les réalisations qui satisfont le même problème tech- nique à l'aide du même concepte inventif. REVENDICATIONS 1. Capteur de pression comprenant: - une armature (2, 3) munie d'une ouverture (4); - une membrane (6) montée dans l'armature (2, 3) et déformable par l'effet d'une pression à mesurer et qui s'introduit à l'intérieur de l'armature (2, 3) par l'ouverture (4); - au moins un capteur de déformation par phé- nomène électrique (9 à 12) fixé sur la membrane (6); et - des moyens électroniques (13) à L'intérieur de l'armature (2, 3) et reliés à au moins un des cap- teurs de déformation (9 à 12), permettant d'obtenir des signaux électriques de sortie (V0) qui représentent, d'après une courbe de réponse prédéterminée (A), les déformations de la membrane (6) et par conséquent la pression qui s'y applique; caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de réglage électriques et manuels (19, 119', 119") montés dans l'armature (2, 3) et reliés aux moyens électroniques de manière à modifier les caractéristiques prédéterminées de la courbe de réponse (A). 2. Capteur selon la revendication 1,-caracté- risé en ce que les moyens de réglage comprennent des premiers moyens (19) permettant d'appliquer un accrois- sement ou une diminution d'amplitude constante de l'in- tensité du signal de sortie (V0) par les moyens élec- troniques (13). 3. Capteur selon la revendication 1, caractê- risé en ce que les moyens de réglage comprennent des seconds moyens (119', 119") permettant de multiplier par un facteur constant l'intensité du signal de sor- tie (VO) obtenu par les moyens électroniques (13). 4. Capteur selon la revendication 3, dans lequel le moyen électronique comprend un amplificateur (13), caractérisé en ce que Les moyens de réglage comprennent un potentiomètre (119) modifiant Le gain de l'ampli- ficateur (13). 5. Capteur selon la revendication 3, dans lequel chacun des capteurs de déformation est une résistance de type jauge disposée dans un circuit en pont (9 à 12), caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent un potentiomètre (119") relié au circuit en pont (9 à 12). 6. Capteur selon la revendication 2, dans lequel les moyens électroniques comprennent un amplifi- cateur différentiel (13), caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent un composant réglage (19) permettant d'appliquer une compensation de vol- tage à une entrée de l'amplificateur différentiel (13). 7. Capteur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de réglage sont montés dans un espace (20) de L'armature (2, 3) protégé par un couvercle amovible (20a). 8. Capteur selon L'une quelconque des reven- dications 2, 3 ou 7, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens de réglage (119, 119' ou 119") sont montés dans des espaces respectifs (20', 20") munis de couvercles respectifs et amovibles. 9. Capteur selon l'une quelconque des reven- dications 7 ou 8, caractérisé en ce que le couvercle des espaces (20, 20', 20") est cassable de façon à permettre l'accès aux moyens de réglage. 10. Capteur selon la revendication 9, carac- térisé en ce que les espaces (20, 20', 20") peuvent recevoir et maintenir un bouchon amovible après la rupture du couvercle cassable.