Brevet FR2610406A1 — publié le 19880805

Capteur capacitif de pression. La présente invention concerne un capteur capacitif de pression. I1 existe déjà des capteurs capacitif s de pression en forme de capsule de matière diélectrique dont les surfaces intérieures en regard sont revêtues de pellicules conductrices. Ces capsules sont généralement réalisées au moyen de deux coupelles mises en forme au préalable et qui sont réunies à l'aide d'un matériau d'étanchéité. D'autres capteurs sont constitués de deux éléments de matière diélectrique en forme de disque réunis à leur périphérie par un cordon de matériau d'étanchéité. De tels capteurs ont des coefficients de dilatation relativement élevés et sont donc très sensibles aux variations de température, ce qui provoque des erreurs de mesure. Le FR 2 118 196 (ELECTRONIC MONITORS,INC) décrit un condensateur destiné à détecter des variations de force extérieure et comprenant des couches de matériau flexible alternativement conducteur et non conducteur dont la surface est relativement importante. Cette capacité variable n'est pas isolée du milieu extérieur et ne permet donc pas de mesurer les variations de pression dans un circuit fermé. te FR 2 346 704 (SETRA SYSTEMS INC.) décrit un capteur capacitif de pression constitué d'une capsule à deux compartiments séparés par une paroi mince déformable. L'un des compartiments est en contact avec le gaz dont la pression est à mesurer,l'autre communique avec l'extérieur au moyen d'ouvertures et constitue une capacité électrique variable. Dans ce type de capteur,la paroi déformable présente du côté de la capacité un revêtement conducteur et sur la face interne du compartiment en regard de ladite paroi sont montées deux électrodes annulaires concentriques. Cependant un tel capteur est relativement encombrant et ne permet pas de mesurer de très faibles pressions. L'invention a pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant à trouver une solution permettant la mesure cu la détection de très failles pressions au moyen d"n capteur de très faibles dimensions. L'invention résoud ces problèmes techniques pour la première fois de manière satisfaisante en proposant un capteur capacitif de pression constitué d'un boitier comportant deux compartiments séparés par une paroi déformable sous l'effet de la pression, l'un étant en contact avec la pression à mesurer, l'autre étant en contact avec la pression extérieure et constituant la capacité électrique variable, caractérisé en ce que ladite paroi déformable est une membrane élastique revêtue du côté de la capacité électrique d'une pellicule conductrice. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la capacité électrique est constituée de la membrane élastique avec la pellicule conductrice et de deux électrodes coplanaires réalisées par revêtement métallique de la surface interne du compartiment en regard de ladite pellicule conductrice. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre accompagnée des dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une coupe du capteur selon l'invention. La figure 2 est une vue éclatée dudit capteur. Selon le mode de réalisation préféré de la figure 1, la capacité électrique 2 du capteur 1 comporte deux électrodes 3,4 en cuivre électrolytique étamé ou argenté, réalisées sur un même plan de support 5 du boftier avec une épaisseur d'environ 30 Am et au-dessus desquelles est montée une membrane élastique 6. La membrane 6 est constituée d'un film polyester ayant une épaisseur comprise entre 5 et 20 Fm et est recouverte du côté de la capacité électrique par une pellicule d'aluminium. La membrane 6 se déplace perpendiculairement au plan des électrodes 3,4 sous l'effet de la pression appliquée dans le compartiment 7 par l'intermédiaire du conduit 8. L'ensemble forme ainsi une capacité variable isolée de la pression de gaz à mesurer par la membrane 6 dont la variation est proportionnelle au déplacement de ladite membrane 6 et de même sens que la variation de pression. Dans le plan de support 5 des électrodes 3,4, sont ménagées au moins deux ouvertures 9,10 dont le diamètre est déterminé en fonction de la sensibilité désirée. Ces ouvertures 9,10 sont destinées à rendre le dispositif capteur î insensible aux variations de pression atmosphérique en faisant communiquer le compartiment capacitif 2 avec l'extérieur. La position des ouvertures 9,10 ainsi que leur diamètre déterminent la durée et la valeur de l'hystérésis du capteur. Afin d'éviter l'adhérence de la membrane 6 sur le support 5 ou sur les électrodes 3,4 par effet électrostatique, il est prévu d'utiliser à la fois une cale 11 en polyester d'une épaisseur d'environ 50 ssm et un couvercle 12 réalisé en un matériau légèrement chargé en particules métalliques de façon à orienter les charges électrostatiques vers l'électrode reliée à la masse du circuit. L'épaisseur du film constituant la membrane 6 est comprise entre 5 et 20 Am, cette valeur dépend de la sensibilité désirée et du domaine de pression à mesurer. La capacité ainsi formée commande de préférence un oscillateur dont la fréquence varie en fonction des différences de pression, ce circuit est suivi d'un convertisseur AC/DC à circuit intégré de type "pompe". Après traitement du signal et amplification dans un rapport d'environ 15 celui-ci attaque un comparateur à potentiomètre permettant de régler la sensibilité. Le capteur 1 et son électronique associée sont placés dans un boîtier plastique de résine phénolique dans le but de limiter dans le temps la dérive thermique de l'ensemble. Selon le gain demandé à l'amplificateur des pressions très inférieures à 0,1 mm/H20 peuvent être mesurées. La figure 2 représente le capteur de l'invention en vue éclatée faisant apparaître les différents éléments constitutifs du capteur 1. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Capteur capacitif de pression constitué d'un boîtier comportant deux compartiments séparés par une paroi déformable sous l'effet de la pression, l'un (7) étant en contact avec la pression à mesurer, l'autre étant en contact avec la pression extérieure et constituant la capacité électrique variable (2), caractérisé en ce que ladite paroi déformable est une membrane élastique (6) revêtue du côté de la capacité électrique (2) d'une pellicule conductrice. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capacité électrique est constituée de la membrane élastique (6) avec la pellicule conductrice et de deux électrodes coplanaires (3,4) réalisées par revêtement métallique de la surface interne du compartiment en regard de ladite pellicule conductrice. 3. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de protection électrostatique pour éviter tout contact entre la pellicule conductrice de la membrane (6) et les électrodes (3,4). 4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection électrostatique sont constitués d'une cale (11) en polyester d'une épaisseur d'environ 50 am et d'un couvercle (12) réalisé en un matériau légèrement chargé en particules métalliques. 5. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane (6) est un film de polyester ayant une épaisseur comprise entre 5 et 20 am. 6. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pellicule conductrice est une pellicule d'aluminium. 7. Capteur selon l'une quelconque des revendi cations précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (3,4) sont réalisées par revêtement du plan de support (5) au moyen de cuivre électrolytique étamé ou argenté avec une épaisseur d'environ 30 m. 8. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que le boîtier est réalisé en fibre de verre époxyde. 9. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la variation de capacité est de même sens que la variation de pression.