Brevet FR2628840A1 — publié le 19890922

RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication 2 628 840 (A n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLEG N d'enregistrement national 88 03518 PARIS Int CI': G 01 N 27/22// B 60 S 1/02. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 Date de dépôt: 18 mars 1988. Qi Demandeur(s): REGIE NATIONALE DES USINES RE. NAULT. - FR. () Priorité: ( Inventeur(s): Jean-Pierre Bellard: Michel Warenghem: Jean-Luc Buot. Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets" n0 38 du 22 septembre 1989. 6 Références à d'autres documents nationaux appa- rentés () Titulaire(s): ( Mandataire(s): René Saint Martin. Régie nationale des usines Renault. _ Dispositif électronique de détection de pluie. La présente invention concerne un dispositif électronique - de détection de pluie comprenant. un capteur 1 constitué par _- i.:'" _ un support isolant 11 portant, sur la face exposée à la pluie, ': _ ' r deux électrodes 2, 2 en forme de peignes imbriquées l'une, ; . dans l'autre et un circuit électronique 6 associé. caractérisé par 'ô - le fait que le support 11 portant les électrodes 2, 3 est revêtu ' - d'une fine couche 4 de matériau étanche à l'eau ayant des " propriétés diélectriques couvrant lesdites électrodes. _-- 11 L DVente des fascicules d l'IMPRIMERIE NATIONALE. 27. rue de la Convention -75732 PARIS CEDEX 15 DISPOSITIF ELECTRONIQUE DE DETECTION DE PLUIE La présente invention se rapporte a un dispositif électronique de détection de pluie comprenant un capteur constitué par un support isolant portant, sur sa face exposée à la pluie, des électrodes en forme de peignes imbriquées l'une dans l'autre et un circuit électronique associé. Les capteurs du type ci-dessus sont destinés notamment aux véhicules automobiles. Les capteurs connus sont de type résistif et rapidement saturés car la présence d'une ou plusieurs gouttes entre les deux électrodes provoque un court-circuit électrique. L'encrassement pourra être aussi une cause de court-circuit. La sensibilité est faible dans la partie utile. La présente invention a pour but de fournir un capteur de détection de pluie ne présentant pas ces défauts et de type capacitif. Du fait que la capacité est linéairement proportionnelle à la quantité d'eau déposée sur le capteur, il est aisé d'effectuer électroniquement par dérivation une mesure de la variation de la quantité d'eau. La technologie de ce capteur ne permet pas de court-circuit par encrassement. La vitesse du véhicule agit positivement sur la vitesse de cadencement du véhicule. Le capteur a un fonctionnement normal même lors de chutes de neige grâce à une chauffe intégrée. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait que le support portant les électrodes est revêtu d'une fine couche de matériau étanche à l'eau ayant des propriétés diélectriques couvrant lesdites électrodes. Selon une caractéristique, le matériau étanche a propriétés diélectriques appartient au groupe verre, nylon, téflon, -2- parylêne. Selon une caractéristique, la liaison entre les électrodes et le circuit électronique s'effectue par des trous métallisés traversant le support et recouverts par la couche de matériau étanche et diélectrique. Selon une caractéristique, le circuit électronique associé au capteur est constitué par un oscillateur dans lequel la capacité du capteur est incluse et en pilote directement la période et par des moyens de maintenir le support à température constante. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant a un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexes sur lesquels: - la figure 1 est un schéma en vue de dessus du capteur selon l'invention, - la figure 2 est un graphique illustrant la variation de capacité du capteur en fonction de la quantité d'eau exprimée en nombre de gouttes, - les figures 3 et 4 illustrent le fonctionnement capacitif du capteur, - la figure 5 est une vue en élévation d'un mode de réalisation du capteur, - la figure 6 est une vue de dessous du mode de réalisation de la figure 5, -la figure 7 illustre un mode de réalisation de capteur, - 3 - - la figure 8 est un schéma de l'électronique associée au capteur. Le dispositif se compose d'un capteur référence 1 dans son ensemble et d'une électronique associée 6. En se référant à la figure 1, le capteur 1 se compose d'un support isolant 11 dont la face extérieure 111 exposée à la pluie supporte deux électrodes métalliques en forme de peignes 2 et 3. Ces deux électrodes sont imbriquées l'une dans l'autre, les raies de ses électrodes étant respectivement alternées. Les raies des peignes sont suffisamment rapprochées pour détecter une goutte de petite dimension ou le brouillard. A titre indicatif, un espacement de l'ordre de 0,25 mm entre les électrodes 2 et 3 est un bon compromis. Le support isolant 11 est en céramique, par exemple en alumine (A1203 à 96 %). Les électrodes 2 et 3 sont réalisées par sérigraphie par exemple selon la technologie des couches épaisses. Le capteur pourrait être réalisé selon la technologie des circuits imprimés durs ou souples, le support étant de type époxy, polyimide, mylar. Le support pourrait être constitué par le verre du pare-brise, les électrodes étant directement déposées sur le verre du pare-brise traversé par des conducteurs. La face 111 du support 11 est couverte par une fine couche 4 dielectrique de matériau étanche à l'eau ayant des propriétés diélectriques et de préférence non mouillant. Cette couche recouvre entièrement, de manière continue, les électrodes 2 et 3 et le support 11. Elle transforme le capteur en condensateur -4- dont les armatures sont matérialisées par les deux peignes. La constante diélectrique du matériau devra être inférieure è la constante diélectrique de l'eau. En général, une constante diélectrique inférieure ou égale à 10 est suffisante. La couche diélectrique permet de diminuer, voire de rendre presque linéaire, les non-linéarités attribuées habituellement à ce type de capteur. A titre indicatif, en fonction des dimensions des électrodes 1 et 2, une épaisseur de 20 pm de verre permet de satisfaire la détection des gouttelettes et du brouillard., Le matériau constituant la couche dielectrique 4 appartient au groupe verre, nylon, teflon, paryléne. Les électrodes 2 et 3 sont connectées a un circuit électronique associé 6 qui traduit les variations de capacité en variation de la période. Les connexions entre les électrodes 2 et 3 et l'électronique 6 se font par des conducteurs de liaison qui traversent le support dans des trous 13, 14 perçant le support de part en part. Les trous sont recouverts par la couche 4. Le capteur est ainsi complètement isolé par la couche 4. Du côté de la face 112, se trouvent les plots d'alimentation et de sortie 61 et 62. La capacité du capteur est incluse dans un oscillateur 63 de type RC. La fréquence fournie par cet oscillateur est divisée par un circuit logique diviseur de fréquence 64 de manière que le signal soit transporté jusqu'a une carte de traitement. Le signal de fréquence divisée est envoyé à un circuit (par exemple boucle à verrouillage de phase dite PLL), mesurant les variations positives de la période du signal. Un accroissement de la période correspond & une augmentation de la capacité du capteur, donc à un apport d'eau sur le verre. Dans le cas o le capteur n'est pas intégré au pare-brise, un circuit de chauffe 5 est monté sous le support 11. Ce circuit de chauffe est alimenté par des plots 51 et 52. Il comporte une thermistance à coefficient de température positif. Dans un premier mode de réalisation du circuit de chauffe, la thermistance possède un point de transition thermique à la température souhaitée. Dans un second mode de réalisation du circuit de chauffe, la thermistance est sérigraphiée ou déposée sur le support 11 et elle est associée à un circuit électronique la maintenant à température constante. Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, le circuit électronique associé 6 et le circuit de chauffe 5 sont disposés au dos du support isolant 11 du c6té protégé de la pluie. Un premier mode de montage du capteur 1 consiste à le monter avec une inclinaison très proche du parebrise, si possible du côté conducteur. Dans un second mode de réalisation, illustré par la figure 7, le capteur se compose de deux demi-capteurs plans et inclinés pourvus chacun d'électrodes et d'une couche diélectrique. Cette disposition en toit favorise l'écoulement de l'eau de chaque côté du capteur. Cette solution pourra être utile dans le cas de pluie venant d'un seul côté du véhicule, un des plans restant sensible & la pluie. Du fait de la position inclinée de - 6 - la surface de capture et de la vitesse du véhicule, le capteur en cas de pluie normale ne peut jamais se trouver en saturation. Dans le cas d'une pluie très forte saturant le capteur, le capacité anormalement élevée donc facilement détectable permet de mettre en fonctionnement automatique le cadencement rapide des essuie-vitres. Le fonctionnement du dispositif va maintenant être expliqué. En l'absence de goutte sur le capteur (figure 3), celui-ci se comporte comme un condensateur. Lorsqu'une goutte est déposée (figure 4) sur le capteur, cette goutte modifie la capacité. La constante diélectrique de l'eau est très importante par rapport à celle du matériau 4. La capacité augmente linéairement en fonction de la quantité d'eau déposée sur le capteur (figure 2). Grace au matériau non mouillant et à l'inclinaison du capteur, celui-ci n'est jamais entièrement recouvert d'eau par pluie normale. Le circuit électronique fournit en sortie de l'oscillateur un signal dont la période est directement proportionnelle à la capacité, c'est-à-dire à la présence d'eau sur le capteur et la variation de période a la grosseur des gouttes. La fréquence du signal est divisée afin de permettre au-signal d'être transporté jusqu'à la carte de traitement. La variation de capacité dépend de la grosseur de la goutte et de son impact sur la couche de protection 4. On peut ainsi distinguer les différe:ntes sortes de pluie et corriger automatiquement, par l'impact écrasant la goutte sur le verre, les variations dues à la vitesse du véhicule et l'intensité de la pluie. - 7 - 26288 4 0 Le circuit de chauffe disposé au dos du capteur met ce capteur à une température au moins égale à celle du pare-brise. Il simule la température interne de l'habitacle influençant directement le pare-brise. Il simule le passage des essuie-vitres évacuant la pluie sur le pare- brise par une évacuation thermique des gouttes sur le capteur. Il permet, dans le cas de pluie fine ou brouillard, d'évacuer l'eau sur le capteur et d'avoir une bonne sensibilité à ces gouttelettes fines. Il permet, dans le cas de neige, de dégivrer le capteur et d'être sensible aux flocons de neige se transformant en eau au contact du capteur. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et des perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. Z628840 REVENDICATIONS 1 - Dispositif électronique de détection de pluie comprenant un capteur (1) constitué par un support isolant (11) portant, sur la face exposée à la pluie, deux électrodes (2, 2) en forme de peignes imbriquées l'une dans l'autre et un circuit électronique (6) associé, caractérisé par le fait que le support (11) portant les électrodes (2, 3) est revêtu d'une fine couche (4) de matériau (tanche à l'eau ayant des propriétés diélectriques couvrant lesdites électrodes. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le matériau étanche à propriétés diélectriques appartient au groupe verre, nylon, téflon, parylène. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que la liaison entre les électrodes (2, 3) et le circuit électronique (6) s'effectue par des trous métallisés traversant le support (11) et recouverts par la couche (4) de matériau étanche et diélectrique. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérise par le fait que le circuit électronique (6) associé au capteur est constitué par un oscillateur dans lequel la capacité du capteur est incluse et en pilote directement la période et par des moyens de maintenir le support a température constante. - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le signal fourni par l'oscillateur est envoyé à un circuit diviseur de fréquence. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le circuit électronique est disposé au dos du support (11) du capteur (1). 7 - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé par le fait que le circuit électronique (6) est disposé également au dos du support (11) du capteur. 8 - Dispositif selon la revendication 6 ou 7 caractérise par le fait que le circuit de chauffe comporte une thermistance à coefficient de température positif. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le capteur (1) est constitué de deux demi-capteurs formant un toit. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le support isolant (11) appartient au groupe verre, céramique, époxy, polyimide, mylar. 9 91..I ' _ L9 7'9.I0 [:91- so Z:91 - -1 Lit 7oI.OHs.9,, Lt 9 (7Z / LaJ "....... 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