Brevet FR2892507A1 — publié le 20070427

Jauge capacitive comprenant des électrodes interdigitées sur un support isolant La présente invention concerne une jauge capacitive comprenant des électrodes interdigitées sur un support isolant, un procédé pour la fabrication d'une telle jauge et son utilisation comme jauge de niveau dans les réservoirs à carburant. De nombreux dispositifs ont été proposés à ce jour pour mesurer le niveau de liquide dans les réservoirs et en particulier, dans les réservoirs à carburant de véhicules automobiles. Ces dispositifs connus utilisent, d'une manière générale, des capteurs ou jauges de niveau délivrant un signal représentatif du niveau du carburant dans le réservoir. Dans une variante, ces capteurs ou jauges de niveau comprennent une capacité électrique servant à la mesure et une capacité électrique servant de référence. La capacité servant à la mesure est généralement présente sur toute la hauteur du réservoir, et voit sa capacitance varier en fonction de la hauteur de carburant dans le réservoir. La capacité servant de référence est en permanence immergée dans le carburant et fournit une valeur de référence de la constante diélectrique du carburant. Un circuit électronique adapté détermine le niveau du carburant dans le réservoir. Les capacités de ces capteurs peuvent être des armatures planes ou cylindriques entre lesquelles le carburant peut descendre et monter et influencer la capacitance par effet de surface. Alternativement, il peut s'agir d'électrodes interdigitées (imbriquées) qui interagissent par effet d'interférence ; celles-ci sont apposées sur un support et ont l'allure de circuits imprimés. De telles électrodes peuvent d'ailleurs être fabriquées par des procédés de fabrication similaires à ceux des circuits imprimés. Ainsi, le brevet US 4,296,630 divulgue à la fois des jauges capacitives à effet d'interférence comprenant des électrodes interdigitées obtenues par érosion d'une couche métallique apposée sur un support plat et flexible en forme de ruban ; et des jauges capacitives à effet de surface en forme de câbles obtenus par surmoulage d'électrodes disposées de manière annulaire dans un procédé d'extrusion. La première variante présente l'inconvénient d'une faible surface active et de la nécessité d'un boîtier de protection, notamment pour éviter l'effet des vagues. La deuxième variante est difficile à réaliser en pratique, et sa -2 réalisation n'est d'ailleurs pas explicitée dans le brevet en question. La présente demande vise à résoudre ces problèmes en fournissant une jauge capacitive à grande surface active, ne nécessitant pas de boîtier de protection (notamment, de protection hydraulique contre les vagues) et étant facile à réaliser en pratique. A cet effet, la présente invention concerne une jauge capacitive comprenant des électrodes interdigitées sur un support isolant ayant la forme d'un cylindre creux ayant une surface interne et une surface externe, les électrodes interdigitées étant disposées à la surface interne de ce cylindre. Par jauge , on entend désigner un dispositif qui fournit un signal représentatif d'un niveau de liquide dans un réservoir. Ce dispositif peut inclure un circuit électronique de traitement de ce signal, qui permet de déterminer le niveau et la quantité du carburant dans le réservoir. Alternativement, il peut être relié à un tel circuit. Le recours à un circuit intégré est avantageux, notamment de par la similitude de procédés de fabrication évoquée précédemment. Par électrodes interdigitées , on entend désigner des électrodes ayant la forme de labyrinthes avec des boucles en forme de doigts imbriqués les uns dans les autres, et ce tel que décrit dans le brevet US susmentionné. De manière préférée, ces doigts s'étendent verticalement, le long de génératrices internes du cylindre. Le fait de disposer la jauge verticalement dans le réservoir permet alors d'obtenir un signal substantiellement linéaire en fonction du niveau de liquide à mesurer. Avantageusement, et tel que décrit dans le brevet US susmentionné, la jauge selon l'invention peut comprendre une paire d'électrodes de mesure interdigitées, et une paire d'électrodes de référence également interdigitées. Cette dernière est de préférence située à une extrémité du support, qui sera déposée/fixée sur le fond du réservoir (de préférence même, dans un bac de réserve, le cas échant) de manière à assurer sa constante immersion dans le liquide présent dans le réservoir. Elle permet de s'affranchir des variations de température, pression, nature du liquide... et autres interférences susceptibles de perturber la mesure. La hauteur relative de cylindre qu'elle occupe est de préférence faible par rapport à celle occupée par la paire d'électrodes de mesure, de manière à ce que celle-ci puisse être présente sur substantiellement toute la hauteur de liquide. De préférence, à la fois les boucles de l'électrode de mesure et de l'électrode de référence sont verticales. En outre, elles ont de manière avantageuse au moins une électrode en partie en commun. Selon l'invention, les électrodes interdigitées sont présentes sur un support isolant de forme cylindrique. Ce support peut être à base de tout matériau isolant connu utilisé comme support de circuit imprimé, par exemple à base d'un polymère isolant choisi parmi les polyimides (comme les résines connues sous le nom commercial Capton t), les résines époxy, et les polyesters. Ce cylindre peut être continu ou discontinu le long d'une génératrice. En particulier, il peut être obtenu par soudure, collage... d'un support isolant plan. Selon une variante avantageuse, le support cylindrique comprend sur sa surface externe, un revêtement conducteur, par exemple métallique, jouant le rôle d'écran de protection électrostatique. Un revêtement à base de cuivre, avec un épaisseur de 35 à 70 m, convient bien. La hauteur du support cylindrique est généralement fonction de la hauteur maximale de liquide dans le réservoir. Son diamètre est généralement un compromis entre une bonne précision de mesure et un encombrement acceptable. La présente invention concerne également un procédé pour la fabrication d'une jauge telle que décrite ci-dessus. Ce procédé consiste à fabriquer une jauge plane par tout procédé connu (tel que érosion, photolithographie...) et ensuite, à enrouler celle-ci avec les électrodes tournées vers l'intérieur de manière à former un cylindre. Dans ce procédé, on a donc de préférence recours à un support flexible, c'est-à-dire en un matériau et une épaisseur permettant son enroulement. A cet effet, un support à base d'un polymère isolant tel que décrit précédemment, convient bien. La forme cylindrique peut être préservée en solidarisant les deux extrémités du support par soudure, collage... et/ou en insérant le support enroulé dans une armature de forme adéquate (anneaux métalliques par exemple). Enfin, l'invention concerne également l'utilisation d'une jauge telle que décrite précédemment comme jauge de niveau dans un réservoir à carburant. REVENDICATIONS 1 - Jauge capacitive comprenant des électrodes interdigitées sur un support isolant, caractérisé en ce que le support isolant a la forme d'un cylindre creux ayant une surface interne et une surface externe et en ce que les électrodes interdigitées sont disposées à la surface interne du cylindre. 2 - Jauge selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle émet un signal représentatif d'un niveau de liquide dans un réservoir et qu'elle intègre un circuit électronique de traitement dudit signal. 3 - Jauge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les électrodes ont la forme de labyrinthes avec des boucles en forme de doigts imbriqués les uns dans les autres et en ce que ces doigts s'étendent verticalement, le long de génératrices internes du cylindre. 4 - Jauge selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comprend une paire d'électrodes de mesure et une paire d'électrodes de référence, toutes deux interdigitées avec des doigts verticaux, la dernière étant située à une extrémité du cylindre et occupant une faible hauteur de celui-ci, et la première s'étendant sur substantiellement toute la hauteur du cylindre. 5 - Jauge selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la paire d'électrodes de mesure et la paire d'électrodes de référence ont une partie 20 d'électrode en commun. 6 - Jauge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le cylindre comprend sur sa surface externe, un revêtement conducteur jouant le rôle d'écran de protection électrostatique. 7 - Procédé de fabrication d'une jauge selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, selon lequel on fabrique une jauge capacitive comprenant des électrodes interdigitées sur un support isolant plan, et on enroule ladite jauge avec les électrodes tournées vers l'intérieur de manière à former un cylindre. 8 - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la forme cylindrique de la jauge est préservée par soudure, collage et/ou le recours à une armature de forme adéquate. 9 - Utilisation d'une jauge selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 5 ou obtenue par un procédé selon la revendication 8, comme jauge de niveau dans un réservoir à carburant.