Brevet FR2854952A1 — publié le 20041119

Domaine de l'invention La présente invention concerne un capteur de débit comportant au moins une résistance chauffante (RH) et un montage en pont ayant plusieurs résistances de pont (RLF, RHF, RTu, R4), ainsi qu'un régu5 lateur de tension ou de courant pour réguler la température de la résistance chauffante (RH), cette dernière étant installée sur une puce. L'invention concerne ainsi un capteur massique d'air à film chaud comme celui utilisé par exemple pour déterminer la masse d'air aspirée par un moteur à combustion interne. Dans le cas de ces capteurs 10 massiques d'air à film chaud, appelés ci-après capteurs de débit, une ou plusieurs résistances chauffantes sont chauffées à une température prédéterminée par application d'une tension électrique. La température de la ou des résistances chauffantes se situe en général au-dessus de la température ambiante selon une différence fixe. Pour réguler la température de la résistance chauffante il faut deux capteurs de température. Un premier capteur de température installé au voisinage immédiat de la résistance chauffante saisit la température de cette résistance chauffante; un second capteur de température saisit la température ambiante. Les deux capteurs de température sont en 20 général des capteurs de température à résistance. A partir des différentes résistances du premier et du second capteur de température on peut déterminer la différence de température entre la température ambiante et celle de la résistance chauffante. Pour cela, on utilise en général un montage en pont. La tension du pont de ce montage en pont est appliquée à 25 un régulateur installé en aval qui fonctionne comme amplificateur de différence et fournit une valeur réelle de la différence de température entre la résistance chauffante et la température ambiante. Or, l'influence de l'environnement et la dérive des différentes résistances produit au cours du temps une modification du fonction30 nement du montage en pont. Cette modification se répercute de manière gênante sur la précision du signal de sortie du montage en pont. En conséquence, les signaux de sortie fournis par le capteur de passage sont faussés, mais cela ne peut pas être décelé par les circuits d'exploitation installés en aval. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un capteur de débit ayant au moins une valeur de résistance et un montage en pont comprenant plusieurs résistances de pont et un régulateur de tension ou d'intensité, la résistance chauffante étant installée sur une puce. Selon l'invention, les résistances du montage en pont sont installées sur la puce. Ainsi, toutes les résistances du montage en pont sont exposées aux mêmes conditions d'environnement et aux mêmes dérives, si 5 bien que les effets des dérives des résistances sur le signal de sortie du montage en pont sont des effets considérablement réduits. La précision du capteur de débit selon l'invention est pratiquement constante pendant toute la durée de vie du capteur. L'invention prévoit également des variantes. Ainsi, le mon10 tage en pont comprend quatre résistances de pont dont au moins l'une est une résistance de réglage. Il est en outre avantageux que la régulation de la température de la résistance chauffante soit faite par un amplificateur de différence. La différence de tension à amplifier est fournie par le montage en 15 pont déjà évoqué. Selon un autre développement de l'invention, le capteur de passage est prévu pour équilibrer les résistances du montage en pont par la régulation de la tension de décalage de l'amplificateur de différence. Le capteur de débit selon l'invention peut s'appliquer avan20 tageusement pour mesurer la masse d'air alimentant des moteurs à combustion interne. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans le dessin an25 nexé dans lequel: - l'unique figure montre un schéma d'un élément de mesure d'un capteur de débit selon l'invention. Description du mode de réalisation L'unique figure montre le schéma d'un capteur de débit se30 lon l'invention. Le capteur de débit se compose d'un élément de mesure comportant un montage en pont 1 et une résistance chauffante RH ainsi qu'un amplificateur de différence 3. Le montage en pont 1 se compose de quatre résistances de pont RLF, RHF, RTu, R4. La résistance de pont RHF est un capteur de tempé35 rature à résistance installé au voisinage immédiat de la résistance chauffante RH sur une puce; cette puce n'est pas représentée. La résistance de pont RHF qui dépend de la température permet de déterminer la température de la résistance chauffante RH. La résistance de pont RLF est également un capteur de température à résistance installé sur la puce (la puce n'est pas représentée) à une certaine distance de la résistance chauffante RH. La résistance de pont RLF permet de mesurer la température Tamb de l'air ambiant avant 5 que l'air n'arrive sur la résistance chauffante RH et ne soit réchauffé par celle-ci. La différence de la valeur des résistances de pont RHF et RLF est ainsi une mesure de la différence de température entre la résistance chauffante RH et la température ambiante Tamb. Dans le cas des éléments de mesure habituels seule la ré10 sistance chauffante RH et les capteurs de température RHF et RLF sont installés sur la puce. Les deux autres résistances de pont RTu et R4 sont à l'extérieur de la puce dans le cas d'éléments de mesure classiques. C'est pourquoi les résistances RHF et RLF ainsi que les autres résistances du pont RTU et R4 sont exposées à d'autres influences de l'environnement, ce 15 qui se traduit au cours du temps à des dérives différentes pour les résistances. Selon l'invention, il est prévu d'installer également les résistances de pont RTu et R4 sur la puce pour que toutes les résistances du montage en pont 1 soient exposées aux mêmes conditions de l'environnement. En conséquence, la dérive du signal de sortie du montage en pont diminue 20 considérablement du fait des variations des résistances ohmiques du pont RLF, RHF, RTu, R4. Cela signifie que le signal de sortie de l'élément de mesure selon l'invention sera d'une précision et d'une qualité pratiquement constantes pendant toute la durée d'utilisation de l'élément de mesure. Les branchements électriques de la puce (celle-ci n'est pas 25 représentée) sont désignés dans l'unique figure par les lettres A, B, C, D, E. La tension aux bornes des diagonales du montage en pont 1 peut se prélever sur les bornes A et B de la puce non représentée. Cette tension du montage en pont est appliquée à un amplificateur de différence 30 3 dont le signal de sortie est une tension de chauffage UH. La tension de sortie UH est une mesure de la masse d'air passant sur la résistance chauffante RH. En même temps, la tension de sortie UH régule la puissance de chauffage de la résistance chauffante RH. Si les résistances RTu et R4 sont également installées sur la 35 puce, il est intéressant de les réaliser dans la même couche résistante que la résistance chauffante RH et que les autres résistances RHF et RLF du montage en pont. En conséquence, ces résistances RTu et R4 ne sont pas réglables, ce qui ne permet pas d'adapter le montage en pont 1 en réglant une tension de décalage au niveau de l'amplificateur de différence 3. La tension de décalage de l'amplificateur de différence 3 se règle par une résistance réglable Rs. Les bornes électriques A-E permettent de relier la puce non 5 représentée à un circuit d'exploitation, notamment à un amplificateur de différence 3 et à une tension d'alimentation électrique. S'il est prévu un second circuit de régulation non représenté, on peut également détecter la direction de passage de l'air. Un tel mode de réalisation fonctionne selon le principe du double élément 10 chauffant. REVENDICATIONS 1 ) Capteur de débit comportant au moins une résistance chauffante (RH) et un montage en pont (1) ayant plusieurs résistances de pont (RLF, RHF, RTu, R4), ainsi qu'un régulateur de tension ou de courant pour réguler la s température de la résistance chauffante (RH), cette dernière étant installée sur une puce, caractérisé en ce que les résistances (RLF, RHF, RTu, R4) du montage en pont sont installées sur la puce. 2 ) Capteur de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montage en pont (1) comprend quatre résistances (RLF, RHF, RTu, R4). 3 ) Capteur de débit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' au moins l'une des résistances du pont est une résistance de réglage (RTu) . 4 ) Capteur de débit selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que la régulation de température de la résistance chauffante (RH) se fait à l'aide d'un amplificateur de différence (3). 5 ) Capteur de débit selon la revendication 4, 25 caractérisé en ce que l'équilibrage des résistances du pont (RLF, RHF, RTu, R4) se fait par la tension de décalage de l'amplificateur de différence (3). 6 ) Capteur de débit selon la revendication 1, 30 caractérisé par un second circuit de régulation et la comparaison des grandeurs de sortie des deux circuits de régulation permet de détecter la direction de passage du fluide mesuré. 7 ) Capteur de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de débit est utilisé pour mesurer la masse d'air aspirée par le moteur à combustion interne.