Brevet FR2947057A1 — publié le 20101224

SYSTEME DE VERIFICATION ELECTRIQUE DE LA PRESENCE DE VIS DE FIXATION D'UN SUBSTRAT SUR UN SUPPORT ET PROCEDE CORRESPONDANT L'invention a trait à un système de vérification de la présence et d'un serrage suffisant d'un ou plusieurs moyens de fixation d'un élément tel un substrat à un support. L'invention a trait également à un procédé de vérification de la présence et d'un serrage suffisant d'un ou plusieurs moyens de fixation d'un élément tel un substrat à un support. Des circuits imprimés (Printed Circuit Board en anglais) dans les applications automobiles sont très courants et sont soumis à des contraintes environnementales sévères comme par exemple des contraintes de température, d'humidité, de vibration, etc. Ils sont généralement fixés à un boîtier respectif au moyen de plusieurs vis afin de parer, entre autres, à ces contraintes environnementales. Le vissage de ces moyens de fixation est actuellement assuré par des visseuses avec un contrôle du couple. Dans le meilleur des cas, ces visseuses sont asservies au niveau du couple appliqué ce qui garantit une certaine qualité de serrage. Aucun contrôle ne permet cependant de détecter des dérives � process � comme par exemple une vis manquante, un mauvais vissage (mauvais engagement du filetage de la vis dans le fût de vissage), une dérive du couple au niveau de la visseuse ou encore des dérives � produits � comme par exemple un défaut de vis, un défaut du fût de vissage dans le boîtier, etc. Compte tenu des contraintes importantes sus mentionnées, il est important de s'assurer que le circuit soit correctement fixé à son boîtier. Des fonctions relatives à la sécurité des passagers ou encore d'autres utilisateurs des voies publiques, comme par exemple des fonctions de freinage, de régulateur de vitesse, de signalisation, etc. peuvent ne pas être assurés en cas de défaillance même partielle d'un circuit imprimé. C'est par exemple le cas de la fonction d'éclairage des calculateurs HDC (Haut de Colonne) où le contact se fait entre une lame et un circuit imprimé. En cas de dévissage ou de dérive d'assemblage, le contact peut être perdu et la fonction non assurée. Divers systèmes de vérification de serrage de moyens de fixation sont connus dans le domaine de la mécanique. Ils permettent d'évaluer ou de mesurer l'effort ou le couple de serrage. Le document EP 0 018 115 Al divulgue un procédé et un dispositif de mesure du degré d'engagement au niveau d'un accouplement de tuyauterie. Le dispositif comprend des moyens de mesure du couple appliqué à la tuyauterie ainsi que de l'angle de rotation décrit lors du serrage. Le procédé consiste à observer les courbes corrélant le couple appliqué avec l'angle de rotation et d'en déduire la qualité d'engagement des filetages respectifs entre la pièce d'accouplement et le tuyau. Une déviation trop importante de la courbe par rapport à un faisceau de tolérance sera une indication d'un mauvais engagement. Ce dispositif n'est cependant pas applicable aux moyens de fixation d'un circuit imprimé à un boîtier de par les dimensions requises par l'équipement et de la lourdeur de la procédure. Le document US 6,421,902 B1 divulgue un moyen et un procédé de fixation mécanique. Il consiste en une vis mécanique avec une tête filetée à sa périphérie. Un dispositif est vissé sur le filetage externe de la tête de vis et permet d'appliquer une précontrainte à la tête de vis. La vis est ensuite vissée jusqu'à ce que la surface d'appui de la tête entre en contact avec la surface à pré contraindre. Le dispositif de précontrainte de la tête de vis est relâché de sorte à transmettre la précontrainte à la surface d'appui de la vis et, partant, à la surface à pré contraindre. Ce procédé est particulièrement utile pour les assemblages mécaniques faisant intervenir des efforts de serrage importants et n'est, par conséquent, pas adapté aux moyens de fixation usuellement utilisé pour fixer un circuit imprimé à un support. Sa mise en oeuvre est d'ailleurs assez lourde et requiert des vis mécaniques particulières. L'invention a pour objectif de proposer une solution au contrôle de la fixation d'un élément à son support palliant au moins un des inconvénients sus mentionnés. L'invention consiste en un système de vérification de la présence d'un moyen de fixation d'un élément à fixer généralement isolé électriquement à un support, ledit moyen de fixation comprenant une surface conductrice électriquement et agissant par contact sur une zone de l'élément à fixer, le système comprenant une première terminaison électrique disposée sur la zone de contact de l'élément à fixer ; et une deuxième terminaison électrique disposée à proximité de la première terminaison sur la zone de contact de l'élément à fixer ; les première et deuxième terminaisons électriques étant aptes à être mises en contact électrique par la surface conductrice du moyen de fixation, la mesure dudit contact électrique permettant de détecter la présence du moyen de fixation. Ce système de vérification est très pratique car il implique des moyens peu coûteux et permet une vérification de la présence d'une ou plusieures vis et leur vissage correct (lorsque leurs têtes sont en appui sur l'élément à fixer) en une seule opération qui peut être très facilement automatisée. Ce système est donc particulièrement adapté à un montage en usine au moins partiellement automatisé. Selon un mode avantageux de l'invention, le système comprend des moyens électriques de mesure de la mise en contact des terminaisons électriques. Ces moyens peuvent être externe à l'élément à fixer ou interne. Selon un mode avantageux de l'invention, les moyens électriques de mesure comprennent un pont diviseur de tension dont la sortie et la masse sont connectés aux terminaisons électriques de sorte à ce que la tension de sortie chute lorsque les terminaisons électriques court-circuitent ladite sortie. Un pareil pont permet une surveillance du contact électrique en utilisant une entrée analogique d'un circuit intégré ou même d'un microcontrôleur. Le pont diviseur implique très peu de surcoût de réalisation, en particulier pour un élément à fixer étant une platine à circuit imprimé. Selon un mode avantageux de l'invention, l'élément à fixer comporte au moins deux points de mesure en liaison électrique avec les première et deuxième terminaisons. Ces deux points de mesures permettent une vérification avec des moyens électriques externes à l'élément à fixer. Selon un mode avantageux de l'invention, le moyen de fixation est du type vis dont la face d'appui de tête est la surface conductrice électriquement agissant par contact sur la zone de l'élément à fixer. Selon un mode avantageux de l'invention, le système comprend plusieurs paires de première et deuxième terminaisons électriques, chaque paire étant disposée sur une zone de contact spécifique d'un moyen de fixation de l'élément à fixer. Selon un mode avantageux de l'invention, des paires de première et deuxième terminaisons électriques sont reliées en série de sorte à vérifier la présence de tous les moyens de fixation associés aux zones des paires de terminaisons en question. Selon un mode avantageux de l'invention, les terminaisons électriques et préférentiellement leurs connexions sont imprimées sur l'élément à fixer qui est préférentiellement un substrat du type circuit imprimé. Selon un mode avantageux de l'invention, l'élément à fixer comprend sur une face opposée à celle de la zone de contact une troisième et une quatrième terminaison électrique, les troisième et quatrième terminaisons électrique étant aptes à être mises en contact électrique par contact avec le support électriquement conducteur lorsque l'élément est fixé audit support. Le support peut en effet être métallique et donc conducteur, notamment pour les calculateurs moteur. Dans ce cas, le principe de mise en court-circuit de deux terminaisons électriques par le moyen de fixation est également applicable à la face arrière de l'élément où les terminaisons sont mises en court-circuit par contact avec le support. Il est à noter que la présence de terminaisons électriques sur la face avant n'est pas nécessaire, la vérification du bon serrage pouvant alors se faire uniquement via la mise en contact de la face arrière sur le support. Cette solution supplémentaire ou alternative permet de s'assurer que l'élément à fixer, préférentiellement un substrat du type circuit imprimé, est bien en contact plan avec son support métallique. L'invention consiste également en un circuit imprimé avec un microcontrôleur pour des fonctions propres au circuit imprimé comprenant un système de vérification tel que décrit ci-avant où ledit microcontrôleur est connecté à la sortie du pont diviseur de tension via un convertisseur analogique/digital en vue de détecter la présence du moyen de fixation. Selon un mode avantageux de l'invention, le microcontrôleur est configuré pour assurer une détection au moment du montage de l'élément à fixer et/ou une détection prolongée pendant le service du circuit imprimé, préférentiellement avec un code défaut associé. L'invention consiste également en un procédé de vérification de la présence d'un moyen de fixation sur un élément généralement isolé électriquement à fixer sur un support, l'élément à fixer comprenant un système de vérification tel que décrit ci-avant, le procédé comprenant l'étape consistant à mesurer électriquement le contact électrique entre les terminaisons après la mise en place du ou des moyen(s) de liaison. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : La figure 1 est une vue en plan d'une partie d'un substrat à fixer et illustrant une zone de contact avec deux terminaisons électriques de détection de la présence d'un moyen de fixation selon l'invention. La figure 2 est une vue en plan du substrat équipé d'un système de détection de la présence des moyens de fixation selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 3 est une vue en plan du substrat équipé d'un système de détection de la présence des moyens de fixation selon un second mode de réalisation de l'invention. Une portion de substrat du type circuit imprimé est illustrée à la figure 1. Typiquement ce genre d'élément est généralement plan et est fixé à un boîtier ou support (non représenté) au moyen de vis. Ces vis sont généralement du type auto taraudeuse à visser dans un fût en matière plastique moulé avec le support. D'autres types de vis sont envisageables, comme par exemple des vis à filetage mécanique coopérant avec un écrou logé dans un emplacement spécialement destiné à recevoir un tel écrou, comme par exemple un logement en forme de fente où l'écrou est logé par un mouvement de translation perpendiculaire à l'axe de vissage, l'écrou étant maintenu en rotation et retenu selon l'axe de vissage dans le logement. Quelque soit le type de vis et de fût de matière plastique ou d'écrou mécanique avec lequel la vis coopère, la vis et plus particulièrement sa tête est en matière métallique, c'est-à-dire en matière conductrice d'électricité. La plupart des vis de fixation d'un substrat à un support coopère avec un orifice correspondant dans le substrat, la tête de chaque vis venant en appui sur la surface du substrat aux abords de l'orifice correspondant. L'orifice 7 de passage d'une vis d'un substrat est illustré à la figure 1. La surface du substrat aux abords de l'orifice 7 correspondant à la section de la tête de la vis constitue la zone de contact 2 destinée à entrer en contact avec la tête de la vis (non représentée). Elle présente deux terminaisons électriques 4 et 6 imprimée sur le substrat. Ces terminaisons ont, chacune, une forme générale en � U � dans le plan du substrat de sorte à au moins partiellement entourer l'orifice 7 tout en restant à distance par rapport à l'autre. Chacune des deux terminaisons est électriquement reliée à une ligne électrique 9 formant la boucle de contrôle qui va être détaillée ci-après. Il est à noter que la forme en � U � des terminaisons peut prendre diverses configurations et que cette forme n'est pas obligatoire. En effet, on pourrait envisager diverses formes toutes aptes à entrer en contact avec la tête de vis lorsque celle-ci est en appui sur la zone 2. La mise en place de la vis de fixation au travers de l'orifice 7 et son vissage jusqu'à ce que la tête vienne en appui sur la surface du substrat a pour conséquence de créer un pont électrique entre les deux terminaisons 4 et 6. La mesure de la conductivité d'une boucle électrique formée par la ligne 9 permet ainsi de détecter la présence et le vissage correct de la vis au travers de l'orifice 7 en vue de fixer le substrat 10 à un support. En effet, en cas d'absence de la vis, de non vissage ou encore de vissage de travers de celle-ci, la tête de la vis ne viendra pas en appui sur les terminaisons, ou, dans le cas d'une vis engagée de travers, elle ne viendra en appui que sur éventuellement une des terminaisons. Le pont électrique ne sera ainsi pas fait et la mesure de la conductivité de la boucle qui s'avérera nulle révèlera un défaut de fixation à cet endroit. Il est clair que la vis devra être un minimum en appui sur la surface du substrat et, partant, sur les terminaisons électriques. La mesure de la conductivité (ou de la résistance qui correspond à l'inverse de la conductivité) de la boucle 9 révèlera ainsi non seulement la présence de la vis de fixation mais également la qualité du serrage de la vis sur le substrat. Pour des raisons de simplicité d'exposé, une fraction seulement du substrat avec un seul orifice et une seule zone de contact est illustrée à la figure 1. Il est clair qu'un pareil substrat est généralement fixé au moyen de plusieurs vis et que l'invention est applicable à plusieurs vis, préférentiellement en connectant les différentes paires de terminaisons des différents orifices en série de sorte à former une boucle de contrôle. Alternativement, chaque vis ou zone de contact correspondante peut être contrôlée séparément, ou encore certaines zones de contact peuvent être mises en boucle afin d'être contrôlées en une seule opération. Il est également à noter que les moyens de fixation peuvent être différents de moyens à vis tels que décrits ci-avant pour autant qu'ils présentent une surface de contact avec le substrat qui est conductrice électriquement. En effet, il est également courant d'utiliser des rivets ou encore des moyens de fixation du type � clame � venant prendre appui au bord du substrat ou de l'élément à fixer et assurant une mise en pression par un mouvement de basculement destiné à démultiplier la force de mise en pression. Le substrat ne présente alors dans ce cas pas d'orifice sur la zone de contact, ce qui ne change en rien le principe de l'invention. La détection de la présence d'un moyen de fixation peut se faire par des moyens de mesure électrique extérieurs au substrat ou alors embarqués avec le substrat. Une premier mode particulier de réalisation est illustré à la figure 2. Dans ce mode de réalisation, les moyens de mesure électrique de la conductivité de la boucle de vérification sont embarqués. La figure 2 illustre un élément ou substrat à fixer 10 du type platine avec circuit imprimé généralement plane. Elle est représentée de manière assez simplifiée avec une forme en rectangle pour des raisons de simplicité d'exposé. Elle peut bien sûr présenter toute autre forme courante. Une série de vis de fixation sont représentées par leurs têtes 8 en appui sur la surface extérieure de la platine. Elles sont au nombre de 6 à titre purement exemplatif et leur disposition sur la platine est également purement exemplative. Les paires de terminaisons électriques ne sont pas visibles car elles sont cachées par les têtes de vis 8. Elles sont reliées entre elle en série de sorte à former une boucle de vérification comme déjà expliqué ci-avant. La boucle 9 est connectée à un pont diviseur de tension. Ce pont comprend essentiellement deux résistances 14 et 16 montées en série et connectée à la masse 24 et à une source de tension continue 12. La sortie du pont diviseur est le point de connexion entre les deux résistances 14 et 16. La tension qui y règne est inférieure à la tension de la source 12. C'est en cela que ce schéma électrique est un pont diviseur. La boucle de contrôle 9 est connectée à la masse 24 et à la sortie du pont diviseur de sorte à former une boucle parallèle à la résistance 16. Un condensateur 18 est relié à la masse 24 à la sortie du pont afin d'absorber d'éventuelles perturbations parasites. La sortie du pont est également connectée à un microcontrôleur 22 via une résistance 20 destinée à limiter le courant susceptible de passer de la sortie du pont vers le microcontrôleur. Un convertisseur analogique/digital est prévu soit entre la résistance et le microcontrôleur, soit directement intégré dans le microcontrôleur 22. Le microcontrôleur est alimenté par la source de tension 12 et est connecté à de nombreux autres composants et connecteurs (non représentés) afin d'assurer une série de fonctions pour lesquelles il est initialement prévu. L'agencement de la figure 2 a ceci de particulier que les moyens électrique de mesure de la conductivité de la boucle de vérification 9 sont embarqués sur le substrat et, de plus, servent initialement à une série de fonctions intrinsèques à au substrat. La mesure de la conductivité de la boucle peut donc être assurée non seulement au moment du montage mais également durant la vie d'utilisation de la platine à circuit imprimé grâce à un composant qui est de toute façon présent et présente une entrée disponible. Il en résulte une simplicité et une économie de construction tout en assurant une surveillance de la qualité du vissage du substrat durant sa vie d'utilisation dans le véhicule. Lorsque le substrat est assemblé à son support (non représenté) via les vis 8, une fois les têtes de celles-ci en appui correct sur les surfaces correspondantes du substrat, toutes les terminaisons électriques disposées à proximité des orifices des vis sont court-circuitées. La boucle 9 est par conséquent dite passante, ce qui a pour effet d'amener la sortie du pont diviseur au potentiel de la masse 24, c'est-à-dire à un potentiel nul. L'entrée correspondante du microcontrôleur 22 détectera ainsi un potentiel nul qu'il associera à un état particulier d'une valeur. Cet état pourra être exploité par le logiciel utilisé par le microcontrôleur et ramener cette information vers un dispositif de diagnostic de défauts de fonctionnement du véhicule. Dés qu'une vis 8 est mal positionnée de sorte à stopper le court-circuit entre les terminaisons électriques correspondant à l'orifice de la vis en question, la boucle 9 n'est plus passante et le potentiel de sortie du pont diviseur remonte à sa valeur nominale. Cette valeur est détectée par le microcontrôleur qui peut ensuite par logiciel faire remonter l'information vers un dispositif de diagnostic et l'afficher sur un afficheur du tableau de bord du véhicule ou dans un journal de défauts internes du véhicule exploitable dans le cadre d'un service après-vente. Les résistances 14 et 16 du pont diviseur, plus particulièrement la résistance 14, sont choisies de sorte à minimiser le courant étant donné que la résistance 16 est destinée à être court-circuitée en permanence sauf en cas de défaut de fixation du substrat. La figure 3 illustre un second mode particulier de réalisation de l'invention. Un substrat 10 est, similairement au premier mode illustré à la figure 2, représenté par une forme rectangle pour des raisons de simplicité d'exposé, sachant qu'il peut prendre toute sorte de forme. Le substrat ou platine 10 comporte divers circuits imprimés, connecteurs et/ou composants non représentés relatifs aux fonctions à assurer par le substrat. Le substrat est fixé à un support (non représenté) au moyen de vis 8 réparties sur la surface du substrat. Tout comme pour le premier mode de réalisation à la figure 2, l'emplacement des vis à la figure 3 est purement simplifié pour des raisons de simplicité d'exposé et ne correspond pas nécessairement à la réalité. Les vis 8 sont insérées, chacune, dans un orifice correspondant. Chaque orifice est entouré de deux terminaisons électriques similairement à l'illustration de la figure 1. La tête de chaque vis 8 vient en appui sur cette paire de terminaison lorsqu'elle est en position de fixation du substrat et court-circuite la paire de terminaisons. Les terminaisons sont reliées entre-elles de sorte à former une boucle 10 se terminant à deux points de contact 26 et 28. Lorsque les 6 vis sont correctement placées en appui contre la surface du substrat, toutes les paires de terminaisons électriques sont court-circuitées et la boucle est passante. L'utilisation d'un appareillage de mesure électrique permet en un temps très court de procéder à une vérification automatique du bon vissage de toutes les vis ou autres moyens de fixation participant à la boucle de vérification. Cette vérification est typiquement faite de manière automatique sur un poste de d'assemblage partiellement voire totalement automatisé. Une fois le contrôle effectué après vissage, les connecteurs de l'appareillage de mesure peuvent être éloignés des points de contact 26 et 28. Ces points de contact permettent une vérification après montage, par exemple dans le cadre d'un service après-vente comme une réparation. Pour tous les modes de réalisation, les terminaisons électriques et la boucle 9 sont réalisés par impression de matériau conducteur sur le substrat, à la manière d'un circuit imprimé. Ces pistes conductrices sont typiquement intégrées avec les schémas électriques intrinsèques du substrat et sont réalisés en même temps. Revendications1. Système de vérification de la présence d'un moyen de fixation (8) d'un élément à fixer (10) généralement isolé électriquement à un support, ledit moyen de fixation (8) comprenant une surface conductrice électriquement et agissant par contact sur une zone (2) de l'élément à fixer, le système étant caractérisé en ce qu'il comprend une première terminaison électrique (4) disposée sur la zone de contact (2) de l'élément à fixer (10) ; et une deuxième terminaison électrique (6) disposée à proximité de la première terminaison (4) sur la zone de contact (2) de l'élément à fixer (10) ; les première et deuxième terminaisons électriques (4, 6) étant aptes à être mises en contact électrique par la surface conductrice du moyen de fixation (8), la mesure dudit contact électrique permettant de détecter la présence du moyen de fixation (8). 2. Système de vérification selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens électriques de mesure de la mise en contact des terminaisons électriques. 3. Système de vérification selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens électriques de mesure comprennent un pont diviseur de tension (14, 16, 18) dont la sortie et la masse sont connectés aux terminaisons électriques (4, 6) de sorte à ce que la tension de sortie chute lorsque les terminaisons électriques court-circuitent ladite sortie. 4. Système de vérification selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément à fixer (10) comporte au moins deux points de mesure (26, 28) en liaison électrique avec les première et deuxième terminaisons (4, 6). 5. Système de vérification selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de fixation (8) est du type vis dont la face d'appui de tête est la surface conductrice électriquement agissant par contact sur la zone (2) de l'élément à fixer (10). 6. Système de vérification selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs paires de première et deuxième terminaisons électriques, chaque paire étant disposée sur une zone de contact spécifique d'un moyen de fixation de l'élément à fixer. 7. Système de vérification selon la revendication précédente, caractérisé en ce que des paires de première et deuxième terminaisons électriques sont reliées en série de sorte à vérifier la présence de tous les moyens de fixation associés aux zones des paires de terminaisons en question. 8. Système de vérification selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les terminaisons électriques et préférentiellement leurs connexions sont imprimées sur l'élément à fixer qui est préférentiellement un substrat du type circuit imprimé. 9. Système de vérification selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément à fixer (10) comprend sur une face opposée à celle de la zone de contact (2) du moyen de fixation (8) une troisième et une quatrième terminaison électrique, les troisième et quatrième terminaisons électrique étant aptes à être mises en contact électrique par contact avec le support électriquement conducteur lorsque l'élément est fixé audit support. 10. Circuit imprimé avec un microcontrôleur (22) pour des fonctions propres au circuit imprimé caractérisé en ce qu'il comprend un système de vérification selon les revendications 1 à 3 où ledit microcontrôleur (22) est connecté à la sortie du pont diviseur de tension (14, 16, 18) via un convertisseur analogique/digital en vue de détecter la présence du moyen de fixation. 11. Circuit imprimé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le microcontrôleur (22) est configuré pour assurer une détection au moment du montage de l'élément à fixer et/ou une détection prolongée pendant le service du circuit imprimé, préférentiellement avec un code défaut associé. 12. Procédé de vérification de la présence d'un moyen de fixation (8) sur un élément (10) généralement isolé électriquement à fixer sur un support, l'élément à fixer comprenant un système de vérification selon l'une des revendications 1 à 9, le procédé comprenant l'étape consistant à mesurer électriquement le contact électrique entre les terminaisons après la mise en place du ou des moyen(s) de liaison.