Brevet FR2942034A1 — publié le 20100813

Appareil de mesure L'invention concerne un appareil de mesure, pour mesurer une grandeur de mesure d'un objet à mesurer. En particulier l'invention concerne un appareil de mesure présentant une antenne pour transmettre des données. Des appareils de mesure sont indispensables pour la surveillance dans, par exemple, des processus physiques ou chimiques, de manière à assurer un déroulement sûr et exempt de difficultés de tels processus. On utilise alors des appareils de mesure dans le cas de processus simples, tels que par exemple une installation de chauffage domestique, mais également dans de grandes installations industrielles très complexes. Surtout dans le cas de ces dernières, il est énormément important d'avoir une surveillance permanente de paramètres d'un processus. Dans un processus industriel, un grand nombre d'appareils de mesure peuvent être nécessaire du fait des nombreux paramètres à surveiller. Du fait qu'on ne peut venir à bout que difficilement d'une lecture manuelle permanente d'un grand nombre d'appareils de mesure différents, il est connu de convertir des grandeurs de mesure sous forme de signaux et de les transmettre, sur des lignes, à un dispositif de surveillance. Chaque appareil de mesure est alors muni d'un dispositif de conversion, convertissant les valeurs de mesure respectives sous forme par exemple de signal électrique. Une ligne et en plus prévue entre chaque appareil de mesure et le dispositif de surveillance, pour transmettre les valeurs. Des éléments connecteurs embrochables spéciaux sont également souvent prévus pour cela sur les appareils de mesure. Dans le cas d'éventuels défauts de fonctionnement ou perturbations, il est cependant également pertinent de permettre une lecture de valeurs sur l'appareil de mesure même. Cependant, la fourniture de lignes et/ou d'éléments connecteurs embrochables sur chacun des appareils de mesure 5 est complexe et coûteuse. Il est en outre connu que des données peuvent être transmises par l'intermédiaire d'une antenne, par exemple par signal radio, à des dispositifs récepteurs correspondants. Des appareils émetteurs correspondants sont 10 alors par exemple fournis. Un inconvénient de la fourniture d'appareils émetteurs dans un système de surveillance est que sont créés des coûts supplémentaires, qu'il faut plus de place et que ces appareils et les antennes montées sur eux risquent d'être 15 légèrement endommagés, par exemple lors de travaux d'entretien, ou risquent de constituer une entrave. C'est pourquoi le but de la présente invention est de mettre à disposition un appareil de mesure amélioré. Ce problème est résolu, selon l'invention, par un 20 appareil de mesure, pour mesurer une grandeur de mesure d'un objet à mesurer, comprenant un élément fonctionnel, pour convertir la grandeur de mesure en une valeur de mesure, un boîtier et une antenne, au moins une partie du boîtier et/ou une partie de l'élément fonctionnel formant 25 un composant de l'antenne. En outre, l'appareil de mesure comprend un circuit pour la conversion de la valeur de mesure en un signal radio, l'antenne émettant le signal radio. Le boîtier peut en outre présenter un élément 30 métallique formant un plan de masse de l'antenne. De même, le boîtier peut présenter deux éléments métalliques, isolés électriquement l'un de l'autre par l'intermédiaire d'un élément isolant, et les éléments métalliques formant des dipôles de l'antenne. Un tronçon du boîtier, sur l'appareil de mesure, peut présenter un affichage optique, l'antenne étant contenue dans l'affichage optique. L'affichage optique peut alors présenter une fenêtre d'observation, l'antenne étant montée sur la fenêtre d'observation, sous forme de structure d'antenne. La fenêtre d'observation peut être composée de verre, l'antenne étant une structure conductrice, en particulier ayant une forme en anneau ou en C, imprimée sur le verre. L'antenne peut également être réalisée sous fore de cadran indicateur ou être appliquée sur celui-ci, en particulier lorsqu'il est composé de matière synthétique. L'antenne peut en particulier en même temps être également une partie de l'impression, un tronçon de cercle 15 imprimé ouvert. Un tronçon du boîtier de l'appareil de mesure peut en outre être composé de matière synthétique et l'antenne peut être fournie sous forme de structure d'antenne, sur ce tronçon. 20 L'élément fonctionnel présente de préférence un mécanisme de mesure avec un élément mobile, avec une aiguille et un cadran indicateur. L'antenne peut alors être réalisée sous forme de structure d'antenne, sur le cadran indicateur. 25 La structure d'antenne est de préférence constituée par une pâte conductrice. La structure d'antenne peut également être réalisée sous forme de support de circuit tridimensionnel, moulé par injection. L'aiguille de l'élément mobile peut être réalisée sous forme d'antenne. L'appareil de mesure peut en outre être réalisé sous la forme d'un manomètre. L'élément fonctionnel présente alors de préférence un ressort de Bourdon et un ressort de rappel, l'antenne étant formée par le ressort de Bourdon et/ou le ressort de rappel. Le boîtier est de préférence fermé de manière étanche. En plus, l'appareil de mesure peut comprendre une entrée de raccordement, pour le raccordement de l'objet à mesurer à l'appareil de mesure et introduction de la grandeur de mesure, l'entrée de raccordement étant reliée de manière étanche à l'objet à mesurer. De préférence, l'appareil de mesure présente en outre une alimentation en énergie, pour alimenter le circuit servant à la conversion. L'alimentation en énergie peut alors comprendre une batterie et/ou une pile à combustible et/ou un élément photovoltaïque. D'autres tâches, avantages et points de vue de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture des revendications, de la description des exemples de réalisation, faite à titre non limitatif et en regard des dessins annexés. Des exemples de réalisation préférés de la présente 25 invention sont décrits ci-après, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente un manomètre indicateur selon un exemple de réalisation de la présente invention ; la figure 2 représente une vue en coupe du manomètre indicateur selon un exemple de réalisation de l'invention ; la figure 3 représente une autre vue en coupe du manomètre 5 indicateur selon un exemple de réalisation de l'invention la figure 4 représente un appareil de mesure, entouré d'un boîtier, selon un autre exemple de réalisation de la présente invention ; 10 la figure 5 représente une vue en coupe d'un appareil de mesure de pression muni d'un ressort tubulaire, d'un circuit de conversion et d'une antenne intégrée, selon un exemple de réalisation de l'invention ; 15 la figure 6 représente un composant de l'appareil de mesure avec antenne spirale appliquée, selon un exemple de réalisation de l'invention. Un appareil de mesure dépression (manomètre) est 20 représenté sur la figure 1, à titre d'exemple d'un appareil de mesure selon l'invention. Le manomètre représenté présente un boîtier 14 et une vitre d'observation 11, sous laquelle est fourni un cadran indicateur 10 avec une échelle, cadran par l'intermédiaire duquel une valeur de 25 mesure peut être lue à l'aide d'une aiguille. Selon l'invention, l'appareil de mesure présente, selon l'invention, un élément fonctionnel pour la conversion de la grandeur de mesure en une valeur de mesure, un boîtier et une antenne, sachant qu'au moins une 30 partie du boîtier et/ou une partie de l'élément fonctionnel forment un composant de l'antenne. L'appareil de mesure peut alors être un nanomètre pour la mesure de pression, cependant l'appareil de mesure peut également convenir pour la mesure d'une température, d'un débit, d'un niveau/niveau de remplissage ou d'autres grandeurs. On appelle éléments fonctionnels de l'appareil de mesure les composants de l'appareil de mesure qui sont contenus dans l'appareils de mesure pour la conversion d'une grandeur de mesure en une valeur de mesure. Dans le cas d'un appareil de mesure de température, il peut alors s'agir par exemple d'un élément bimétallique ou d'un élément résistif pour la mesure de température. Ainsi que représenté sur les figures 2 et 3, l'élément fonctionnel dans un manomètre peut par exemple comprendre un ou plusieurs des composants suivants : une aiguille 17, un ressort tubulaire 18, une pièce d'extrémité de ressort 19, une tige de traction 20, un segment denté 21, un mécanisme à aiguille 22, un support de ressort 23, un ressort à capsule 24 ou une enceinte à pression 25. Selon un exemple de réalisation de la présente invention, l'appareil de mesure selon l'invention présente un tronçon de boîtier métallique. Dans le cas d'un circuit électronique, qui est un composant de l'antenne, cet élément sert de plan de masse. De par l'intégration du boîtier dans le circuit d'antenne, on peut faire l'économie de certains composants et ainsi diminuer les coûts de l'appareil de mesure. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, l'appareil de mesure présente au moins deux éléments métalliques, pouvant par exemple être réalisés sous forme de boîtier et de couvercle. La figure 4 représente un appareil de mesure, présentant un boîtier 14 en métal ainsi qu'un couvercle 15 en métal. Ces éléments conducteurs servent de dipôles d'une antenne. Un isolant 12 est prévu entre ces conducteurs pour séparer ceux-ci les uns des autres. Un couvercle de boîtier métallique peut alors par 35 exemple être monté de manière isolée électriquement vis-à- vis de la tête de raccordement, par l'intermédiaire d'un filetage en matière synthétique. Le couvercle peut être utilisé directement comme antenne, lorsque celui-ci est par exemple couplé directement à un émetteur intégré, par l'intermédiaire d'une ligne ou par un rayonnement à haute fréquence. De même, des plaques adaptatrices métalliques, pour des variantes de connecteurs embrochables remplaçables, prévues pour un appareil de mesure, peuvent être isolées du boîtier et être utilisées comme antenne. Du fait que les éléments de boîtier, tels que, par exemple, le boîtier et le couvercle, servent de dipôles de l'antenne, on peut faire l'économie de certains composants et ainsi de certains coûts pour l'appareil de mesure selon l'invention. Selon un autre exemple de réalisation, l'appareil de mesure présente un affichage optique. Celui-ci peut par exemple être réalisé sous forme de fenêtre d'observation ou d'élément d'affichage électronique (par exemple affichage à 7 segments, affichage LCD, etc.). La fenêtre d'observation est de préférence réalisée en verre, présentant de bonnes propriétés diélectriques. Selon cet exemple de réalisation, une structure d'antenne, par exemple une antenne spirale ou une antenne annulaire, peut être appliquée sur la fenêtre d'observation ou la vitre d'observation de l'élément d'affichage de l'appareil de mesure. De même, la structure d'antenne peut être appliquée au-dessus ou au-dessous du cadran indicateur. La structure d'antenne peut alors par exemple être composée d'une pâte conductrice, appliquée, à l'aide d'un procédé de lithographie, sur la vitre ou sur le cadran indicateur. La figure 5 représente une vue en coupe d'un appareil 35 de mesure de pression, présentant un ressort tubulaire, un circuit de conversion et une antenne intégrée selon un exemple de réalisation de l'invention. Le caractère de référence 11 désigne alors la vitre d'observation de l'appareil de mesure de pression, à travers laquelle un affichage de valeur de mesure peut être lu, sous l'aiguille désignée par le caractère de référence 12, en liaison avec un cadran indicateur. Le caractère de référence 14 désigne le boîtier de l'appareil de mesure de pression selon cet exemple de réalisation, contenant un ressort tubulaire, en tant que partie du système (mécanique) de mesure de pression. Ces éléments sont représentés pour illustrer la réalisation selon le premier mode de réalisation de l'invention, en pouvant cependant être remplacés également par d'autres éléments ayant un effet équivalent au sens de l'invention. Le caractère de référence 16 désigne une carte de circuit imprimé, présentant le circuit intégré spécifique à l'application, avec lequel on procède à la conversion de la valeur de mesure en un signal correspondant. Une structure d'antenne 13 est en outre appliquée au-dessous de la vitre d'observation. La présente invention n'est pas limitée au fait que la structure d'antenne est appliquée sur le cadran indicateur et/ou sur la vitre d'observation, mais peut au contraire être appliquée sur par exemple des tronçons de boîtier en matière synthétique ou un autre composant approprié de l'appareil de mesure. La structure d'antenne peut en plus être réalisée au moyen de la technologie MID ("Molded Interconnect Device" - support de circuit tridimensionnel en matière synthétique). La figure 6 représente une structure d'antenne 13, appliquée, sous forme d'antenne spirale, sur le cadran indicateur 10 ou la vitre d'observation 11. Tel qu'explicité ci-dessus, un composant de l'antenne 35 peut être formé à partir d'au moins une partie du boîtier et/ou d'une partie de l'élément fonctionnel de l'appareil de mesure. Selon un autre exemple de réalisation, l'antenne forme l'aiguille 17 de l'appareil de mesure. C'est-à-dire que, par exemple, une structure d'antenne peut être appliquée sur l'aiguille, ou également un élément d'antenne, modifié de manière correspondante, peut servir d'aiguille. De même, d'autres composants de l'élément fonctionnel peuvent servir de composant d'antenne ou servir complètement d'antenne. Ainsi, selon un autre exemple de réalisation de la présente invention, le ressort de Bourdon et/ou le ressort de rappel d'un manomètre mécanique peut/peuvent être réalisé(s) de manière à servir d'antenne ou à servir d'un élément de celle-ci. Une alimentation en énergie est prévue dans l'appareil de mesure, pour assurer l'alimentation électrique du circuit pour la conversion de la valeur de mesure en un signal, ainsi que, le cas échéant, de circuits amplificateurs. Cette alimentation en énergie peut être réalisé sous la forme de batterie, pile à combustible ou élément photovoltaïque, mais également au moyen d'une combinaison de ces éléments ou d'autres, convenant pour l'alimentation de tels circuits. L'appareil de mesure selon l'invention est de 25 préférence contenu de manière isolé hermétiquement, intégré dans un processus. L'antenne selon la présente invention peut être réalisée sous forme de RFID-label ("Radio Frequency Identification" étiquette d'identification à haute 30 fréquence), pour des distances de portée radio moyennes, telles que, par exemple, "Bluetooth", sou être conçues en tant qu'antenne pour d'autres distances de portée radio. L'invention n'est pas limitée au présente exemple de réalisation ayant été décrit ci-dessus de manière détaillée 35 et à ses variantes. En plus des agencements décrits ci- dessus, d'autres modes de réalisation, pouvant être modifiés dans le champ des revendications annexées, sont envisageables. Il est fourni un appareil de mesure pour la mesure d'une grandeur de mesure d'un objet à mesurer, comprenant un élément fonctionnel, pour convertir la grandeur de mesure en une valeur de mesure, un boîtier et une antenne, au moins une partie du boîtier et/ou une partie de l'élément fonctionnel formant un composant de l'antenne.10 REVENDICATIONS1. Appareil de mesure, pour mesurer une grandeur de mesure d'un objet à mesurer, avec un élément fonctionnel, pour convertir la grandeur de mesure en une valeur de mesure, un boîtier (14) et une antenne, caractérisé en ce qu' au moins une partie du boîtier (14) et/ou une partie de l'élément fonctionnel forment un composant de l'antenne. 2. Appareil de mesure selon la revendication 1, comprenant en outre un circuit pour la conversion de la valeur de mesure en un signal radio, l'antenne émettant le signal radio. 3. Appareil de mesure selon la revendication 1, dans 15 lequel le boîtier (14) présente un élément métallique formant un plan de masse de l'antenne. 4. Appareil de mesure selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le boîtier (14) présente deux éléments métalliques, isolés électriquement l'un de l'autre par 20 l'intermédiaire d'un élément isolant, et les éléments métalliques formant des dipôles de l'antenne. 5. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel un tronçon du boîtier (14) présente un affichage optique, et l'antenne est 25 contenue dans l'affichage optique. 6. Appareil de mesure selon la revendication 5, dans lequel l'affichage optique présente une fenêtred'observation, et l'antenne est montée sur la fenêtre d'observation, sous forme de structure d'antenne (13). 7. Appareil de mesure selon la revendication 6, dans lequel la fenêtre d'observation et composée de verre et la 5 structure d'antenne (13) est une antenne imprimée sur le verre. 8. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel un tronçon du boîtier (14) est composé de matière synthétique et l'antenne est 10 fournie sous forme de structure d'antenne (13), sur ce tronçon. 9. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'élément fonctionnel présente un mécanisme de mesure avec un élément mobile, 15 avec une aiguille (17) et un cadran indicateur (10). 10. Appareil de mesure selon la revendication 9, dans lequel l'antenne est réalisée sous forme de structure d'antenne (13), sur le cadran indicateur (10). 11. Appareil de mesure selon l'une quelconque des 20 revendications 6 à 8 ou 10, dans lequel la structure d'antenne (13) est constituée par une pâte conductrice. 12. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 ou 10, dans lequel la structure d'antenne (13) est réalisée sous forme de support de 25 circuit tridimensionnel, moulé par injection. 13. Appareil de mesure selon la revendication 9, dans lequel l'aiguille (17) est réalisée sous forme d'antenne. 14. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications précédente, dans lequel l'appareil de mesure 30 est un manomètre. 15. Appareil de mesure selon la revendication 14, dans lequel l'élément fonctionnel présente un ressort de Bourdon (18) et un ressort de rappel, l'antenne étant formée par le ressort de Bourdon (18) et/ou le ressort de rappel. 16. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications précédente, dans lequel le boîtier (14) est fermé de manière étanche. 17. Appareil de mesure selon l'une quelconque des 10 revendications précédente, avec en outre une entrée de raccordement, pour le raccordement de l'objet à mesurer à l'appareil de mesure et introduction de la grandeur de mesure, l'entrée de raccordement étant reliée de manière étanche à l'objet à mesurer. 15 18. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendication 2 à 17, dans lequel l'appareil de mesure présente en outre une alimentation en énergie, pour alimenter le circuit servant à la conversion. 19. Appareil de mesure selon la revendication 18, 20 dans lequel l'alimentation en énergie comprend une batterie et/ou une pile à combustible et/ou un élément photovoltaïque.