Brevet FR2775072A1 — publié le 19990820

L'invention concerne un capteur constitué par au moins une partie mobile et une partie fixe, qui sont reliées entre elles par au moins une barrette, la partie mobile servant à détecter une grandeur physique comme c'est le cas notamment dans des capteurs d'accélération ou des capteurs de pression piézorésistifs, piézoélectriques ou capacitifs. On connaît différent capteurs de ce type. En ce qui concerne un tel capteur, il peut s'agir d'un capteur d'accélération piézoélectrique, piézorésistif ou capacitif. De tels capteurs d'accélération sont à nouveau constitués par une partie mobile, ce qu'on appelle la masse sismique, et une partie fixe. Les parties mobile et fixe sont reliées entre elles par une ou plusieurs barrettes. La déviation de la partie mobile par rapport à la partie fixe est la mesure de l'intensité de l'accélération ou de la pression ou d'une autre grandeur physique. Le signal mécanique - la déviation de la masse sismique - est converti en un signal électrique. On observe les inconvénients suivants - si la partie mobile du capteur se détache de la partie fixe sous l'effet d'une rupture ou d'autres endommagements mécaniques, le comportement de la partie mobile varie également. L'accélération ou la pression ou une autre grandeur physique ne peut alors plus être mesurée de façon reproductible. Les valeurs déterminées sont fausses et peuvent déclencher des réactions intempestives du système. C'est pourquoi l'invention a pour but d'éliminer ces inconvénients dans un capteur du type indiqué plus haut. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un capteur du type indiqué plus haut, caractérisé en ce que sur le capteur est disposée au moins une voie conductrice qui s'étend au moins en partie au-dessus de la partie mobile ou au-dessus de la barrette et au-dessus de la partie fixe. De ce fait des fonctionnements erronés peuvent être identifiés et affichés sur le capteur. Une voie conductrice est disposée dans la zone des barrettes sur le capteur et est utilisée comme boucle de courant comportant une ou plusieurs résistances de test. Si les paramètres électriques prédéterminés varient, ceci est l'indication d'une rupture ou d'une autre destruction mécanique de la barrette, qui relie la masse sismique à la partie fixe du capteur. Une mesure précise de l'accélération ou de la pression ou d'une autre grandeur physique n'est alors plus garantie. Les voies conductrices peuvent être formées de silicium fortement dopé ou d'un métal, notamment de l'aluminium. D'autre part des circuits d'exploitation avantageux, qui peuvent être réalisés sous la forme d'un circuit intégré ou d'un composant d'un circuit intégré déjà présent, sont prévus pour de tels capteurs. Selon une autre caractéristique de l'invention, un circuit d'exploitation prévu pour le capteur permet de déterminer et d'exploiter la conductivité de la ou des voies conductrices qui sert d'indicateur signalant s'il existe une destruction mécanique au niveau de la partie mobile, de la partie fixe ou de la liaison entre les parties fixe et mobile. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un capteur comportant des voies conductrices; et - la figure 2 représente une boucle de courant comportant un circuit d'exploitation. La figure 1 représente l'agencement micromécanique d'un capteur 12 comportant une boucle de courant 6. Une plaque fixe 2 formée d'une masse de silicium est située sur une base en silicium 1. La masse sismique 4 est fixée à cette partie fixe 2 au moyen de suspensions 3. Les suspensions 3 doivent être considérées comme étant des barrettes qui relient la masse sismique mobile 4 à la plaque fixe en silicium 2. De même des résistances piézoélectriques 5, qui convertissent les déplacements mécaniques de la masse sismique 4 en un signal électrique, sont implantées dans les barrettes 3. Les résistances piézoélectriques 5 détectent des déformations qui apparaissent dans la zone de fixation des barrettes 3 à la plaque fixe 2 formée d'une masse de silicium, sous l'effet du déplacement de la masse sismique 4 située à l'autre extrémité de la barrette. Dans cet exemple de réalisation, des voies conductrices sont en outre installées sous la forme d'une boucle de courant 6 sur l'ensemble du dispositif. La boucle de courant 6 est située sur la surface de la plaque 2 formée d'une masse de silicium, des barrettes 3 et de la masse sismique 4. Elle s'étend, à partir des bornes 7 au-dessus de la plaque fixe 2 formée d'une masse de silicium, au-dessus de toutes les barrettes 3 et au-dessus de la masse sismique 4. D'autre part, deux résistances de test RIV -M R T.t2 sont implantées dans la boucle de courant 6. L'ensemble du dispositif est recouvert, pour sa protection, par une autre couche de silicium 11. La boucle de courant 6 représente une unité de test active en permanence. Elle détecte des perturbations mécaniques, comme par exemple des fissures, une rupture, etc. dans les barrettes 3 ou dans la masse sismique 4 du capteur 12. Le fonctionnement parfait de la boucle de courant 6 peut être contrôlé. La voie conductrice elle-même est constituée par du silicium fortement dopé ou par un métal, comme par exemple l'aluminium. Les deux résistances implantées RI=, Rsont nécessaires pour l'évaluation des signaux de test. D'autre part le capteur 12 comporte des plots supplémentaires de liaison 8, au moyen desquels le capteur est raccordé à la tension d'alimentation et à la masse et sur lesquels les signaux du capteur peuvent être prélevés. La figure 2 représente un circuit d'exploitation pour la boucle de courant 6 représentée sur la figure 1. Les deux résistances Ret, RTst2 de la boucle de courant sont branchées en série avec une résistance de mesure R.. La résistance RM.. fait partie du système électronique d'exploitation qui peut être agencé sous la forme d'un circuit intégré 10. Le circuit intégré 10 est relié au capteur 12 au niveau des bornes 7. Ce circuit intégré 10 comporte également un interrupteur S,, qui est fermé pendant le fonctionnement normal, et la tension de mesure VM.. indiquée ci-après est présente aux bornes de la résistance de mesure RM...: R... V à*V WI RT-.E2 + 1+ R;..m. VDo désigne la tension d'alimentation du module du capteur et est égale à 5 V dans l'exemple d'application. Les résistances sont dimensionnées de telle sorte que l'on a (RTs + R _2) présente une capacité d'autocontrôle. Une interruption de la boucle de courant peut être simulée au moyen d'une ouverture définie de l'interrupteur S,. REVENDICATIONS 1. Capteur (12) constitué par au moins une partie mobile et une partie fixe (4, 2), qui sont reliées entre elles par au moins une barrette (3), la partie mobile (4) servant à détecter une grandeur physique comme c'est le cas notamment dans des capteurs d'accélération ou des capteurs de pression piézorésistifs, piézoélectriques ou capacitifs, caractérisé en ce que sur le capteur (12) est disposée au moins une voie conductrice (6) qui s'étend au moins en partie au-dessus de la partie mobile (4) ou au-dessus de la barrette (3) et au-dessus de la partie fixe (2). 2. Capteur (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voie conductrice (6) est agencée sous la forme d'une boucle de courant et cette boucle de courant contient des résistances de test implantées 3. Capteur (12) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la voie conductrice (6) est réalisée en silicium fortement dopé ou en un métal, notamment de l'aluminium. 4. Capteur (12) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un circuit d'exploitation (10) est prévu pour le capteur et que ce circuit d'exploitation contient une résistance de mesure (RM.), dont la valeur résistive est nettement supérieure à la somme des valeurs résistives des résistances de test (R..1 R t2) 5. Capteur (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un circuit d'exploitation (10) pour le capteur et que ce circuit d'exploitation possède un interrupteur (S1), au moyen duquel une interruption peut être simulée dans la voie conductrice (6). 6. Capteur (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un circuit d'exploitation (10) est prévu pour le capteur (12) et que ce circuit d'exploitation est agencé sous la forme d'un circuit intégré ou est formé dans un circuit intégré déjà présent. 7. Capteur (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu pour le capteur (12) un circuit d'exploitation (10), au moyen duquel la conductivité de la ou des voies conductrices est déterminée et exploitée, la conductivité servant d'indicateur signalant s'il existe une destruction mécanique au niveau de la partie mobile (4), au niveau de la partie fixe (2) ou au niveau de la liaison (3) entre la partie mobile et la partie fixe (4, 2).