Brevet FR2731554A1 — publié le 19960913

CONTACTEUR ELECTRO-PRESSIOSTATIQUE BASSE PRESSION L'invention concerne un contacteur éléctro-pressiostatique basse pression, dont le déclenchement est directement liée aux variations de l'environnement dans lequel il se trouve. La présente invention a pour but de limiter strictement le déclenchement du contacteur électro-pressiostatique aux conditions suivantes - immersion totale à une profondeur déterminée quelle que soit l'orientation du contacteur, et quelle que soit la conductance du milieu aqueux d'immersion, - pas de déclenchement intempestif par paquets de mer, ruissellement, niveau élevé d'hygrométrie. Les avantages de cette invention résident dans le fait que le contacteur électropressiostatique basse pression présente les mêmes caractéristiques de déclenchement quelle que soit la nature du milieu d'immersion (eau douce, eau de mer ....) En effet, c'est le niveau de pression continue, et pour une durée fixée, de ce milieu qui permet le déclenchement. Une telle particularité est particulièrement avantageuse pour les systèmes de gonflage automatique de gilets de sauvetage des marins, aviateurs ou parachutistes, dans cette application spécifique il est important que le contacteur électro-pressiostatique basse pression ne déclenche pas le gonflage du gilet de sauvetage si la personne (ou l'objet porteur), est soumise à des conditions climatiques à fort degré d'hygrométrie (pluie, paquets de mer), ou n'est soumise qu'à une faible immersion et/ou à une immersion de très courte durée. En résumé, l'intérêt principal du contacteur électro-pressiostatique selon 1' invention décrite ci-après consiste à limiter strictement les conditions de déclenchement, en permettant notamment de régler les principales conditions de déclenchement qui sont: - Le niveau de la conductance du milieu d'immersion, ET - La profondeur d'immersion (via le niveau de pression équivalent), ET - La durée des deux précédents événements. Les contacteurs électriques déclenchables par immersion sont connus. Par exemple, le brevet US 3,739,673 décrit un contacteur qui est utilisé pour le déclenchement d'un coupe-cable pyrotechnique. Le contacteur décrit, comprend notamment une coupelle rigide qui peut se déplacer axialement par rapport au corps du contacteur sous l'effet de la pression, il comporte une lame mobile de contact qui est initialement maintenue à distance de la lame fixe au moyen d'une entretoise partiellement destructible. De tels contacteurs donnent toute satisfaction pour des domaines de pression élevée, notamment les pressions engendrées par une explosion sous-marine, cependant, ils ne permettent pas un déclenchement sous faible pression avec une reproductibilité suffisante, notamment à cause du frottement du joint d'étanchéité placé entre la coupelle et le corps du contacteur. Un autre exemple est constitué par le brevet FR 84-12780 qui décrit un contacteur qui est utilisé pour le déclenchement d'un système pyrotechnique de gonflage automatique de gilets de sauvetage. Le contacteur ne forme pas un élément indépendant mais est intégré dans le dispositif pyrotechnique. Le circuit électronique de déclenchement par présence d'eau (variation brusque de conductance), interne au boitier est relié à l'extérieur par une membrane de trés faible porosité qui laisse passer l'eau pour un niveau de pression continue donné.De tels contacteurs donnent toute satisfaction, mais le principe d'assurer un contact électrique sur une partie sensible par le passage d'une goutte d'eau à travers une membrane reste aléatoire et dépend notamment de la position du dispositif lors de son immersion De plus, le principe même ne permet pas de réglage facile du seuil de déclenchement et ne garantit pas une fidélité satisfaisante. Dans ce qui suit, I'invention est présentée en détail, avantageusement illustrée par les figures annexées: - Figure 1: Coupe longitudinale d'un contacteur - Figure 2 : Conception d'une résistance de détection de force. - Figure 3 : Coupe longitudinale d'une résistance de détection de force. - Figure 4 : Courbe force/résistance (Q) de la résistance de détection de force. - Figure 5 : Schéma électrique. Préférentiellement, le contacteur électro-pressiostatique basse pression comprend au moins d'une part deux sondes (1.4) placées à l'extérieur d'un boitier étanche (1.1) pouvant être électriquement reliées par le milieux dans lequel elles se trouvent, et d'autre part une résistance de détection de force (1.2) placée à l'extérieur du même boitier (1.1) pouvant intégrer la force (pression) reçue par sa façe externe. Ces capteurs sont connectés à un même circuit électronique d'analyse et de traitement (1.5) comprenant de préférence au moins un composant semiconducteur (4.9) dont le basculement est effectif pour des seuils définis et réglés individuellement. La présente invention se caractérise en ce que le boitier (1.1) du contacteur électropressiostatique comporte au moins: - Une résistance de détection de force, - une membrane micro-poreuse, - deux sondes, - un circuit éléctronique, - une sortie de puissance. RESISTANCE de DETECTION de FORCE (1.2) Préférentiellement plaçé, sur une des faces externes du boitier (1.1), ce composant dont la construction est illustrée sur la figure 2 comporte au moins, d'une part deux feuilles de polymère laminées assemblées (2.1- 2.2): - 1) Un réseau de pistes conductrices (2.1.1) est déposé sur une des feuilles sous forme de bandes d'électrodes intercalées de 0,4mm de largeur et d'espacement. - 2) Une couche épaisse de polymère semi-conducteur (2.2.2) est déposée sur l'autre feuille. Les deux feuilles ainsi équipées, sont mises face à face de manière à ce que les bandes conductrices soient progressivement shuntées par le polymère conducteur sous l'effet d'une force. Lorsqu'aucune force n'est appliquée à ce composant (sandwich), la résistance électrique entre les électrodes est trés élevée, généralement 1 Mfl ou plus, lorsque la force appliquée perpendiculairement à la surface externe du composant augmente, la résistance électrique diminue selon une loi de variation en xn, jusqu'à éventuellement atteindre le seuil de résistivité défini dans une partie du circuit électronique (1.5). On trouvera à la figure 4 une courbe représentative de l'évolution de la résistance en fonction de la force exercée. La courbe de réponse force/resistance du composant est dépendante de sa configuration mécanique. Un capteur de force véritable donne une indication constante pour une force constante, quelle que soit la surface d'application de la force ou sa répartition. Un capteur de pression véritable donne, sous une même force constante, une indication inversement proportionnelle à la surface soumise à la force. Pour cette application, la résistance de détection de force constitue un compromis entre un capteur de force et un capteur de pression. La résistance électrique de la résistance de détection de force type varie selon l'inverse de la racine carrée de la surface soumise à ladite force, ceci quelque soit sa surface d'application. De par sa définition, la résistance de détection de force présente dans sa partie de liaison électrique, une zone Aera (2.3) qui sert à mettre en équipression avec le milieu environnant le volume interne (2.4) du capteur, ce volume est compris entre les deux feuilles de polymère laminées (2.1 - 2.2), il est indispensable au fonctionnement de la résistance de détection de force Avantageusement dans le cadre de la présente invention, nous utilisons la forme spécifique du composant, pour faire communiquer cette zone (2.3) avec la partie interne du boitier (1.6), elle même maintenue en équipression avec le milieu environnant par l'intermédiaire de la membrane micro-poreuse (1.3). UNE MEMBRANE MICRO-POREUSE (1.3) Avantageuseusement hydrophobe ou oléophobe, cet élément comporte au moins d'une part une couche de matière fibreuse en PTFE expansé, dont la porosité de quelques dixièmes de microns permet la circulation de l'air, et d'autre part une couche de matériaux adhésif permettant la fixation de l'ensemble. Préférentiellement plaçée, sur une des faces internes ou externes du boitier (1.1), cet élément obture une ouverture aménagée dans le boitier étanche, de manière à mettre en equipression le volume (1.6) interne au boitier (1.1). DEUX SONDES (1.4) Préférentiellement plaçées et intégrées sur une des faces externes du boitier (1.1), chaque sonde peut être constituée par au moins deux parties distinctes. - 1) Une surface circulaire libre (1.4.1), externe au boitier qui assure la détection d'une variation de résistance du milieu environnant. - 2) Une partie cylindrique (1.4.2) interne au boitier qui assure la liaison électrique avec le circuit électronique d'analyse et de traitement (1.5). Lorsque ces sondes sont soumises à l'environnement atmosphérique, la résistance électrique entre elles est trés élevée, généralement 1 MIL ou plus, lorsqu'un élément conducteur (eau de mer, eau douce...) se présente entre les deux sondes, la résistance électrique diminue significativement, jusqu'à éventuellement atteindre le seuil derésistivité défini dans une partie du circuit électronique (1.5). UN CIRCUIT ELECTRONIQUE (1.5) Préférentiellement électriquement alimenté(l.7), cet élément situé dans un volume approprié (1.6) à l'intérieur du boitier (1.1) traite et analyse les différentes variations d'informations en provenance des différents capteurs (1.2 - 1.4). Avantageusement ces capteurs sont disposés dans deux branches de deux ponts diviseurs potentiométriques indépendants (4.7 - 4.8). Les variations de résistances engendrées par l'évolution de l'environnement testé, sont ainsi transformées en variations de tension: Les comparateurs étant initialement à l'état bas &num; et Lorsqu'un des comparateurs, (présence d'eau ou variation de pression) est activé par l'évolution du milieu testé, la résistance chute au seuil défini (4.1 - 4.1 'ou 4.2 - 4.2') et le comparateur bascule à l'état haut &num; et Lorsque le second capteur, eau ou pression est activé, la seconde diode (4.3 ou 4.4) se bloque ; il en résulte que les entrées des comparateurs qui suivent passent à l'état haut si une temporisation prédéfine de stabilisation des mesures en provenance des capteurs dans l'intégrateur (4.5 - 4.6), est respectée. Dans le cas contraire il y a retour à l'état bas du comparateur incrimine. La sortie de puisssance (1.8) est contituée par un composant semiconducteur (4.9) qui permet de générer une tension; au repos ce transistor est bloqué. Lorsque les deux comparateurs sont à l'état haut, la base est activée par un faible courant suffisant pour rendre passant ce composant dont le gain (tension d'entrée / tension de sortie) est > 500. L'invention n'est pas limitée à la description faite ci-dessus, car on peut lui apporter des modifications dans ses applications et ses modes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention, tel qu'il est défini au revendications annexées. REVENDICATIONS 1 )Contacteur électro-pressiostatique basse pression électriquement alimenté, caractérisé en ce qu'il comprend au moins d'une part deux sondes (1.4) situées à l'extérieur du boitier étanche (1.1) pouvant être électriquement reliées par le milieu dans lequel elles se trouvent, et d'autre part une résistance de détection de force (1.2) située à l'extérieur du même boitier (1.1) pouvant intégrer la force (pression) reçue par sa façe externe, ces capteurs connectés à un même circuit électronique (1.5) plaçé dans le volume (1.6) lui-même mis en équipression par la membrane micro-poreuse (1.3) comprend de préférence au moins un composant semiconducteur (4.9) dont le basculement n'est effectif que si les différents seuils de résisitivité affectés individuellement à chaque capteurs sont atteints. 2)Contacteur électro-pressiostatique selon la revendications 1 caractérisé en ce que la résistance de détection de force (1.2) comporte au moins d'une part deux feuilles de matériaux polymère laminées ensemble (2.1 - 2.2), et d'autre part au moins une couche de matériaux polymère semiconducteur (2.2.1). 3)Contacteur électro-pressiostatique selon la revendications 1 caractérisé en ce que la membrane micro-poreuse (1.3) est préférentiellemnt hydrophobe ou oléophobe et comporte au moins une couche de matière fibreuse en PTFE expansée. 4)Contacteur électro-pressiostatique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit électronique (1.5) comporte au moins deux ponts diviseurs potentiométriques indépendants (4.7 - 4.8). 5)Contacteur électro-pressiostatique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit électronique (1.5) comporte au moins deux diodes (4.3 -4.4). 6)Contacteur électro-pressiostatique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit électronique (1.5) comporte au moins un intégrateur (4.5 - 4.6). 7)Contacteur électro-pressiostatique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit électronique (1.5) comporte au moins une sortie de puissance (1.8).