Brevet FR2772913A1 — publié le 19990625

DESCRIPTION "Capteur de mesure d'une grandeur physique" La présente invention concerne un capteur de mesure d'une grandeur physique, et notamment mais nonlimitativement un capteur de pression. il existe de nombreux cas dans lesquels une grandeur de mesure qui est de nature mécanique, telle qu'un déplacement, une force, une pression, etc, doit être convertie en un signal physique d'une nature autre que mécanique et en particulier en un signal électrique. On connaît bien entendu de nombreux types de capteur assurant une telle conversion. La plupart sont coûteux à réaliser et présentent des difficultés de montage, de fabrication et/ou d'étalonnage. Le but de l'invention est de proposer un tel capteur de mesure qui soit particulièrement simple et peu coûteux à fabriquer et à étalonner. Suivant l'invention, le capteur de mesure d'une grandeur physique, comprenant un corps, un organe d'influence monté pour se déplacer dans le corps sous l'effet des variations de la grandeur à mesurer, et un composant subissant une influence variable en fonction des déplacements de l'organe d'influence, est caractérisé en ce que le composant est monté sur une plaquette supportant des raccordements du composant, et en ce que la plaquette est fixée dans le corps en une position qui peut être réglée pour l'étalonnage du capteur. Grâce à la plaquette, typiquement une plaquette de circuit imprimé, le composant est particulièrement simple à monter dans le capteur. En même temps, la plaquette porte une partie au moins des raccordements, tels qu'électriques, avec l'extérieur du capteur pour la délivrance du signal de mesure et/ou, lorsque cela est nécessaire, l'alimentation du capteur. En réglant la position de la plaquette dans le corps, on réalise très facilement l'étalonnage du capteur. D'une manière générale, l'invention procure ainsi un capteur très bon marché ayant, grâce à sa capacité d'étalonnage, une précision convenable. Par sa précision et son coût, un tel capteur est particulièrement approprié pour des applications "grand public", par exemple comme organe de sécurité ou de régulation dans un circuit de chauffage central ou de production d'eau chaude domestique. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ciaprès, relative à un exemple non-limitatif. Aux dessins annexés : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un capteur de pression selon l'invention; - la figure 2 est une vue de la face dorsale de la plaquette de circuit imprimé; et - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe suivant III-III et respectivement IV-IV de la figure 1. Dans l'exemple représenté aux figures, le capteur comprend un corps 1 de forme générale cylindrique comprenant une embase 2 et un corps principal 3. L'embase 2 a une configuration tubulaire se terminant, du côté opposé au corps principal 3, par un embout fileté extérieurement 4, vissable de manière étanche dans un raccord 6 d'une enceinte 7 qui n'est représentée qu'en trait mixte. Dans le présent exemple relatif à un capteur de pression, l'enceinte 7 contient le fluide dont la pression est à mesurer. L enceinte 7 peut par exemple être constituée par une tuyauterie d'un circuit d'eau chaude dans une installation de chauffage central. A son extrémité adjacente au corps principal 3, l'embase 2 est terminée par une lèvre de sertissage 8 ayant une extrémité 9 rabattue contre une face arrière 11 d'une collerette de sertissage 12 du corps principal 3. Une membrane d'étanchéité 13 est pincée de manière étanche, sur tout son pourtour, entre la face avant 14 de la collerette 12 et un épaulement intérieur 16 de l'embase 2. La lèvre de sertis sage 8 est raccordée au bord radialement extérieur de l'épaulement 16. Le liquide présent dans l'enceinte 7 peut ainsi pénétrer dans l'embase 2 sans dépasser la limite formée par la membrane d'étanchéité 13. Le corps principal 3 présente une cavité axiale de forme générale cylindrique 17. Du côté de l'embase 2, la cavité axiale 17 est fermée par la membrane 13. Un organe coulissant 18 analogue à un piston est monté coulissant dans la cavité 17. L'organe coulissant 18 est fixé d'une manière non-représentée, par exemple par collage, à la face de la membrane 13 tournée vers le corps principal 3 et donc opposée à la face en contact avec le fluide. Un ressort de compression 19 est inséré axialement entre l'organe coulissant 18 et un fond 21 de la cavité 17, opposé à la membrane 13. Ainsi, la pression exercée par le fluide sur la membrane 13 tend à déplacer l'organe coulissant 18 vers le fond 21 de la cavité 17 à l'encontre de l'action de rappel du ressort de compression 19. Sur sa face tournée vers le fond 21 de la cavité 17, l'organe coulissant 18 porte rigidement un organe d'influence 22 constitué par un aimant permanent. Par ailleurs, le capteur comprend un composant 23 qui est monté dans la cavité 17 face à l'aimant permanent 22. L'aimant 22 se trouve en position centrale sur la face de l'organe coulissant 18 tournée vers le fond 21 de la cavité. Dans l'exemple décrit où l'organe d'influence 22 est un aimant permanent, le composant 23 est typiquement en détecteur à effet Hall. Conformément à l'invention, le composant 23 est monté sur une plaquette 24 fixée dans le corps principal 3 en une position qui peut être réglée pour l'étalonnage du capteur. S'agissant d'un composant électrique 23 dans l'exemple décrit, la plaquette est une plaquette de circuit imprime. Plus spécifiquement, la plaquette de circuit imprimé 24 est montée selon un plan sensiblement parallèle à l'axe 26 de la cavité 17, lequel correspond à la direction de déplacement de l'organe d'influence 22 avec l'organe coulissant 18 sous l'action des variations de la pression. La plaquette de circuit imprimé 24 possède une forme allongée parallèlement à l'axe 26 et présente une extrémité 27 dirigée vers l'organe coulissant 18 et plus particulièrement vers l'organe d'influence 22. Le composant 23 est fixé sur la plaquette de circuit imprimé 24 au voisinage de l'extrémité 27 et sur la face 28 de la plaquette qui est tournée vers l'axe 26. Ainsi, l'axe 26 traverse le composant 23, comme le montre plus particulièrement la figure 4. Pour son montage dans le corps 1, la plaquette de circuit imprimé 24 est engagée dans une fente 29 (voir aussi figure 3) ayant une forme générale rectangulaire aplatie correspondant au profil de la plaquette 24. La fente 29 est formée dans une paroi de fermeture 31 du corps principal 3. La paroi 31 ferme la cavité 17 du côté opposé à l'organe coulissant 18 et porte en particulier la face de fond 21 mentionnée précédemment. La plaquette 24 comprend ainsi une région 241 engagée dans la fente 29, une région 242 faisant saillie dans la cavité 17 et portant le composant 23, et une région 243 dépassant de la paroi 31 du côté opposé à la cavité 17 dans un évidement 32 ménagé dans l'extrémité du corps principal 3 du côté opposé à l'embase 2. Le corps principal 3 comporte en outre dans la paroi 31 un alésage taraudé 33 qui s'étend perpendiculairement au plan de la plaquette 24 depuis l'extérieur du corps principal 3 jusqu'à travers une face de la fente 29. Une vis de serrage 34 vissée dans l'alésage 33 possède une tête 36 accessible de l'extérieur du corps principal 3, et une extrémité de serrage 37 qui vient s'appuyer contre la face 28 de la plaquette 24. La vis 34 immobilise ainsi la plaquette 24 dans la fente 29 dans une position choisie à volonté le long d'une direction de coulissement parallèle à l'axe 26 et à la direction de déplacement de l'organe coulissant 18 et de l'organe d'influence 22. Lors de la fabrication, après assemblage des différents éléments du capteur mais avant serrage de la vis 34, on soumet la membrane 13 à une pression déterminée et on règle la position de la plaquette 24 par coulissement dans la fente 29 parallèlement à l'axe 26 de façon à obtenir un signal électrique prédéterminé en réponse à la pression prédéterminée. On serre ensuite la vis 34 pour immobiliser la plaquette 24 dans la position résultant de cette opération d'étalonnage. D'une manière qui est classique en soi, le composant 23 comporte des broches 38 qui traversent des trous correspondant formés dans la plaquette 24 et sont raccordées par des soudures 39 à des plages conductrices 41 formées sur la face 42 de la plaquette 24 opposée à la face 28 portant le composant 23. Dans l'exemple représenté où le détecteur 23 est un détecteur à effet Hall, celui-ci comporte trois broches 38, à savoir deux pour son alimentation et une pour le signal fourni. Il y a ainsi trois plages 41 (figure 2) qui consistent en trois lignes conductrices isolées l'une de l'autre et s'étendant chacune de la broche correspondante située dans la zone 242 de la plaquette 24 à la zone 243 située dans l'évidement 32 en parcourant toute la longueur de la zone 241 située dans la fente 29. L'évidement 32 est destiné à recevoir un connecteur électrique (non-représenté) comportant trois contacts individuels raccordés chacun à l'une des plages 41. Par conséquent, dans l'exemple préféré qui est représenté, la plaquette de circuit imprimé 24 ne sert qu'à supporter le composant 23 en position réglable dans le corps 1 et à raccorder électriquement le composant 23 avec l'extérieur. Le fond 21 de la cavité 17 porte une jupe axiale 44 qui entoure la région 242 de la plaquette 24. L'extrémité libre 27 de la plaquette 24 est axialement en retrait par rapport à l'extrémité libre 46 de la jupe 44. L'extrémité libre 46 forme butée pour une région annulaire 47 de l'organe coulissant 18 qui entoure l'aimant 22. Lorsque la pression régnant dans le fluide atteint ou dépasse le maximum pour lequel le capteur est opérationnel, la région annulaire 47 de l'organe coulissant 18 vient s'appuyer contre l'extrémité libre 46 de la jupe 44. Ceci empêche l'organe coulissant 18 ou tout élément qu'il porte, tel que l'organe d'influence 22, de venir même indirectement en contact avec la plaquette de circuit imprimé 24 ou tout élément qu'elle porte et en particulier avec le composant 23. En outre, la jupe 44 est entourée par une partie du ressort hélicoïdal 19 et contribue au centrage du ressort 19. La jupe 44 empêche toute interférence mécanique entre les spires du ressort 19 et la région 242 de la plaquette de circuit imprimé 24 ainsi qu'avec le composant 23. La région annulaire 47 de l'organe coulissant 18 constitue le sommet d'un bossage 48 servant au centrage de l'extrémité adjacente du ressort 19. De préférence, le corps principal 3 est réalisé en matière isolante telle qu'une matière plastique dure pour éviter tout risque que les plages 41 de la plaquette 24 soient mises en court-circuit par la face adjacente de la fente 29. Comme représenté à la figure 3, cette face peut cependant présenter pour recevoir chaque plage 41 une rainure 49 protégeant les plages 41 de la pression mécanique exercée indirectement par la vis d'immobilisation 34, et de la friction pendant les opérations de montage et d'étalonnage. L'embase 2 peut être réalisée en métal propice à la déformation de la lèvre 8 pour le sertissage sur la collerette 12 du corps principal 3. Il est préférable que l'embase 2, le corps principal 3 et l'organe coulissant 18 soient réalisés en matériaux amagnétiques pour éviter toute interaction indésirable avec l'aimant 22. En fonctionnement, l'organe coulissant 18 prend le long de l'axe 26 une position qui est fonction de la pression régnant dans le fluide occupant l'enceinte 7. La membrane d'étanchéité 13 se déforme de manière correspondante. Le détecteur à effet Hall 23 fournit, sur l'une des plages 41, un signal qui dépend de la distance entre l'organe d'influence 22 et le détecteur 23, et qui dépend donc de la pression régnant dans le fluide. Bien entendu, l'invention n' est pas limitée à l'exemple décrit et représenté. La plaquette pourrait porter des raccordements autres qu'électriques, par exemple optiques. L'invention est applicable à de nombreux appareils comportant une fonction de conversion d'un déplacement en un signal statique. REVENDICATIONS 1- Capteur de mesure d'une grandeur physique, comprenant un corps (1), un organe d'influence (22) monté pour se déplacer dans le corps (1) sous l'effet des variations de la grandeur à mesurer, et un composant (23) subissant une influence variable en fonction des déplacements de l'organe d'influence (22), caractérisé en ce que le composant (23) est monté sur une plaquette (24) supportant des raccordements du composant, et en ce que la plaquette (24) est fixée dans le corps en une position qui peut être réglée pour l'étalonnage du capteur. 2- Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant (23) est monté au voisinage d'une extrémité (27) de la plaquette (24) dirigée vers l'organe d'influence (22). 3- Capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaquette (23) est montée dans une fente (29) du corps (1), et peut y coulisser pour l'étalonnage du capteur. 4- Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une (28) des faces (28, 42) de la plaquette (24) reçoit l'appui d'une extrémité (37) d'une vis d'immobilisation (34) à travers l'une des faces de la fente (29). 5- Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaquette (24) est montée selon un plan sensiblement parallèle à la direction (26) de déplacement de l'organe d'influence (22). 6- Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaquette (24) est décalée latéralement relativement à un axe (26) de déplacement de l'organe d'influence (22) de façon que le composant (23) soit traversé par cet axe. 7- Capteur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le corps comporte une jupe (44) dirigée vers l'organe d'influence (22) et séparant la plaquette (24) et le composant (23), situés radialement à l'intérieur, et un ressort de rappel (19) de l'organe d'influence, le ressort étant radialement à l'extérieur de la jupe (44). 8- Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la jupe entoure l'extrémité (27) de la plaquette (24) dirigée vers l'organe d'influence (22), et en ce qu'une extrémité libre (46) de la jupe forme pour l'organe d'influence (22) une butée empêchant l'organe d'influence (22) de venir, même indirectement, en contact avec la plaquette (24) et le composant (23). 9- Capteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps (1) comporte une butée (46) limitant la course de l'organe d'influence (22) pour empêcher l'organe d'influence (22) de venir, même indirectement, en contact avec la plaquette (24) et le composant (23). 10- Capteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la plaquette (24) est une plaquette de circuit imprimé. 11- Capteur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'organe d'influence (22) est magnétique et le composant (23) est un détecteur à effet Hall. 12- Capteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'organe d'influence (22) fait partie d'un organe coulissant (18) chargé par un ressort de rappel (19), lequel sollicite l'organe coulissant (18) en direction opposée au composant (23). 13- Capteur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le capteur est un capteur de pression, dont l'organe d'influence (22) se déplace sous l'action de la pression d'un fluide.