Brevet FR3038210A1 — publié le 20170106

La présente invention concerne un procédé de solidarisation d'un dispositif électronique sur une pièce textile et de connexion électrique du ou des dispositifs à des fils électriques insérés dans ladite pièce textile. Dans la présente demande, on entend par pièce textile une pièce qui peut être tissée ou au contraire non-tissée. Dans de nombreuses applications, il peut être intéressant de pourvoir une pièce textile d'au moins un dispositif électronique qui est solidarisé à ladite pièce textile tout en assurant la connexion électrique à des fils électriques insérés dans ladite pièce textile. Par exemple, ces fils électriques assurent l'alimentation électrique dudit dispositif électronique ainsi que le transfert de signaux analogiques ou numériques représentatifs de données à destination ou issu dudit dispositif électronique. Plusieurs dispositifs électroniques peuvent aussi être interconnectés. Parmi ces applications, on peut citer celle qui consiste à prévoir un vêtement dit intelligent. La présente invention concerne donc également un procédé de fabrication d'un vêtement pourvu d'au moins un corps de textile sur lequel est solidarisé et connecté au moins un dispositif électronique, tel qu'un capteur, ainsi qu'un tel vêtement fabriqué par ledit procédé de fabrication. Avec le développement de la pratique du sport, des nouveaux besoins apparaissent. C'est le cas des vêtements dits intelligents qui assouvissent le besoin des sportifs de connaître leur état physique tout au long de leur activité sportive et d'évaluer l'intensité des efforts qu'ils ont réalisés. Ces vêtements sont constitués de textile sur lequel sont montés des dispositifs électroniques, généralement des capteurs tels qu'un capteur de rythme cardiaque, un capteur de température, un capteur de rythme respiratoire, un capteur d'hygrométrie, un capteur de taux de sudation, etc. qui sont reliés, par des fils électriques insérés dans ledit textile, à une unité centrale qui enregistre les signaux issus de ces capteurs sous forme de données. Ces données sont déchargées par un ordinateur personnel, par exemple via une liaison sans fil ou au contraire filaire, un téléphone mobile dit Smartphone, ou tout appareil similaire et un logiciel analyse ces données, les affiche ainsi que les résultats de cette analyse ce qui permet au sportif d'évaluer ses performances. De tels ensembles pièce textile/dispositif électronique posent un certain nombre de problèmes pour leur fabrication afin d'assurer une connexion électrique de qualité avec, d'une part, des fils électriques qui, dans la pièce de textile elle-même dans 3038210 2 laquelle ils sont insérés, sont gainés et, d'autre part, avec des plots et/ou lignes que comporte le circuit dudit dispositif électronique. Par ailleurs, notamment dans l'application à un vêtement, ces ensembles pièce textile/dispositif électronique doivent être lavables sans pour cela être endommagés. 5 Dans le cas présent, cela suppose que les capteurs, l'unité centrale, les liaisons électriques entre eux ainsi que les différentes connexions ne puissent pas prendre l'eau ou tout produit détergent utilisé lors d'un lavage et être ainsi endommagés par l'eau et/ou le détergent. De la même manière, ce vêtement, pour être agréable à porter, doit être aussi souple que possible et donc ne pas comporter de raideur. Cette raideur 10 pourrait être amenée par les dispositifs électroniques, leurs connexions et leurs liaisons électriques. Le but de la présente invention est donc de proposer un procédé de solidarisation d'un dispositif électronique sur une pièce textile et de connexion électrique du ou des dispositifs à des fils électriques insérés dans ladite pièce textile qui permette de 15 résoudre les problèmes soulevés ci-dessus. A cette fin, la présente invention concerne un procédé de solidarisation d'un dispositif électronique sur une pièce de textile qui est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - une étape de formation d'une fenêtre dans ladite pièce de textile au droit d'au 20 moins un fil électrique, - une étape de dénudage dudit fil électrique au droit de la fenêtre correspondante rendant ledit fil accessible pour une connexion électrique, - une étape de connexion électrique de lignes ou de plots de connexion dudit dispositif électronique avec ledit fil électrique, 25 - une étape d'enrobage dudit dispositif électronique et de la partie de la pièce de textile sur laquelle il repose dans un bloc de résine. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un vêtement pourvu d'au moins un corps de textile sur lequel est solidarisé et connecté au moins un dispositif électronique, tel qu'un capteur. Ce procédé de fabrication est 30 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - une étape de solidarisation dudit ou de chaque dispositif électronique sur une bande de textile dans laquelle sont noyés des fils électriques tout en assurant la connexion électrique dudit dispositif électronique à au moins un des fils électriques conformément au procédé de solidarisation précédemment décrit, et 3038210 3 - une étape de fixation audit corps dudit vêtement de ladite bande de textile avec le ou lesdits dispositifs électroniques. Enfin, la présente invention concerne un vêtement pourvu d'au moins un corps de textile sur lequel est solidarisé et connecté au moins un dispositif électronique, tel 5 qu'un capteur. Ce vêtement est caractérisé en ce qu'il comprend : une bande de textile dans laquelle sont insérés des fils électriques, ledit ou chaque dispositif électronique étant rendu solidaire de ladite bande de textile tout en étant connecté électriquement à au moins un des fils électriques conformément au procédé précédemment décrit, ladite bande de textile étant fixée au 10 corps dudit vêtement. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : 15 Les Figs. la à ld illustrent les différentes étapes constitutives d'un procédé de solidarisation selon un premier mode de réalisation de la présente invention, La Fig. 2 un diagramme montrant les différentes étapes d'un procédé de solidarisation selon la présente invention, La Fig. 3 est un schéma d'une bande de textile support de fils électriques, lesdits 20 fils électriques étant connectés à un connecteur vers une unité centrale et sur un capteur conformément à la présente invention, Les Figs. 4a à 4d illustrent les différentes étapes constitutives d'un procédé de solidarisation selon un second mode de réalisation de la présente invention, La Fig. 5 est un schéma d'un vêtement selon la présente invention, 25 La Fig. 6 est un schéma synoptique d'un capteur connecté à un bus numérique d'une bande de textile conforme à la présente invention, et La Fig. 7 illustre les différentes étapes d'un procédé de fabrication d'un vêtement selon la présente invention. On décrit maintenant un premier mode de réalisation d'un procédé de 30 solidarisation d'un capteur dispositif électronique 120 sur une pièce textile 130 et, ce, en relation avec les Figs. la à ld ainsi qu'avec la Fig. 2. A la Fig. la, on a représenté une pièce textile 130 dans laquelle est inséré un fil électrique 131. Ledit procédé de solidarisation comporte une première étape El (voir Fig. 2) selon laquelle, au droit de chaque fil électrique 131, est formée, dans la pièce 3038210 4 textile 130, une fenêtre 133, par exemple de forme carrée de dimensions de l'ordre du millimètre. En même temps qu'est formée à l'étape El une fenêtre 133, est mise en oeuvre une étape E2 de dénudage du fil électrique 131 au droit de la fenêtre 133, par exemple 5 par brûlage de l'isolant électrique 131a qui gaine le conducteur électrique 13 lb du fil électrique 131, rendant accessible le conducteur électrique 13 lb pour une connexion électrique. Pour former chaque fenêtre 133 et effectuer le dénudage des fils insérés dans la pièce textile 130, un laser est par exemple utilisé, avantageusement du type émettant 10 dans l'Infra Rouge moyen, par exemple du type CO2, dont le faisceau est focalisé sur la pièce textile 130 en balayant sa surface correspondant à la fenêtre 133 à réaliser. On a représenté à la Fig. 3, une pièce textile 130, plus exactement une bande de textile 130, dans laquelle sont insérés quatre fils électriques 131. Au droit des fils électriques 131, quatre fenêtres 133 ont été formées ; elles sont disposées 15 transversalement sur la bande de textile 130. Par ces fenêtres 133, on voit les parties dénudés 131b des fils électriques 131. L'étape E3 du procédé consiste à assurer la connexion électrique de lignes ou de plots de connexion dudit dispositif électronique 120 avec ledit ou lesdits fils électriques 131. 20 Comme cela est visible à la Fig. lb et à la Fig. 2, cette étape E3, selon un premier mode de réalisation, comporte une étape E31 de dépôt au droit d'une fenêtre 133 d'une goutte 140 d'une résine ou d'une colle électriquement conductrice, par exemple une colle chargée de graphite ou d'argent. La résine en question peut être du type thermodurcissable, par exemple, à une température de 80° C pendant 4h ou à la 25 température ambiante. A la Fig. 1 c, l'étape E32 consiste à mettre en place la plaque 124 de circuit imprimé d'un dispositif électronique 120 au droit des fenêtres 133. Cette plaque 124 comporte des lignes et/ou des plots conducteurs 120a à la surface d'un support isolant 120b sur lequel sont montés les composants électriques ou électroniques 120c 30 constituant le circuit électronique du dispositif électronique 120. Comme on peut le constater, le contact électrique entre le conducteur électrique 131b d'un fil électrique 131 et une ligne ou plot 120a est assuré par l'intermédiaire de la résine électriquement conductrice 140. 3038210 5 Dans un mode de réalisation avantageux, le support isolant 120b est souple de manière à s'adapter à la conformation, pendant son utilisation, de la pièce textile 130 considérée en la rendant aussi souple que possible. Dans le cas où la résine électriquement conductrice qui constitue la goutte 140 5 est thermodurcissable, une étape E33 d'étuvage de l'ensemble formé à l'étape E32, par exemple en l'introduisant dans une étuve appropriée, est mise en oeuvre à une température telle que cette résine durcisse. Le procédé de solidarisation de l'invention comporte encore une étape E4 d'enrobage, par exemple par moulage, de l'ensemble résultant de l'étape E3 dans un 10 bloc 150 de résine polymère, par exemple une résine silicone assurant aussi une élasticité à cet ensemble. L'étape E4 inclut une étape de polymérisation de ladite résine, par exemple par étuvage à une température appropriée. Cette étape E4 permet d'assurer l'étanchéité aux liquides du dispositif électronique 120 et de sa connexion avec les fils électriques 131 de la pièce textile 130 ainsi que la résistance mécanique 15 du dispositif électronique 120. On décrit maintenant un second mode de réalisation d'un procédé de solidarisation d'un dispositif électronique 120 sur une pièce textile 130 et, ce, en relation avec les Figs. 4a à 4d ainsi qu'avec la Fig. 2. Les Figs. 4a et 4d sont strictement identiques aux Figs. la et 1 d signifiant par là que les étapes El, E2, et E4 20 du second mode de réalisation du procédé de solidarisation selon l'invention sont identiques à celles du premier mode de réalisation décrit ci-dessus. Dans ce second mode de réalisation, seule diffère l'étape E3 qui maintenant comporte une étape E31' de mise en place du dispositif électronique 120 sur la pièce textile 130 de manière que les plots et/ou lignes conducteurs à la surface de la plaque 25 124 constitutive du dispositif électronique 120 se retrouvent au droit des fenêtres 133 (voir Fig. 4b). Elle comporte encore une étape E32' de soudage de la partie 131b du fils électrique 131 au plot ou à la ligne conductrice dudit dispositif électronique 120 (voir Fig. 4c). Il résulte de cette étape E32' une goutte de soudure 140 qui n'est pas en contact avec la pièce textile 130 et qui ne risque ainsi pas de la brûler au moment de 30 son application. Une application possible du procédé de solidarisation tel qu'il vient d'être décrit est un vêtement, tel que celui qui est représenté à la Fig. 5. Il s'agit d'un tee-shirt (il pourrait également s'agir d'une chemise, d'une veste, d'un vêtement dit "stretch" ou de tout autre vêtement) pourvu d'un corps de textile 10, de deux manches courtes 11 et 3038210 6 d'un col 12 également en matière textile. Un vêtement selon l'invention est équipé d'un système de mesure et d'enregistrement 100 lui-même constitué d'une unité centrale 110, par exemple logée dans une poche 13 du corps 10, à proximité du col 12, de dispositifs électroniques qui sont par exemple des capteurs 120, ici au nombre de trois 5 (l'invention n'est pas limitée à ce nombre) reliés électriquement à l'unité centrale 110 au moyen d'un bus numérique formé de fils électriques insérés dans une bande de textile 130. Cette bande de textile 130 est montée sur le corps 10 du vêtement considéré, par exemple par couture ou par collage. L'ensemble des capteurs 120 est formé d'au moins l'un des capteurs suivants : un 10 capteur de rythme cardiaque, un capteur de température du corps portant ledit vêtement, un capteur de rythme respiratoire, un capteur d'hygrométrie, un capteur de taux de sudation, etc. Chaque capteur 120 est équipé d'un circuit électronique alimenté électriquement par le bus numérique constitué des fils électriques qui sont insérés dans la bande de textile 130 et l'interfaçant de manière à émettre des données à destination 15 de l'unité centrale 110 et recevoir des données de cette dernière. Dans un mode de réalisation particulier représenté à la Fig. 6, un capteur 120 est constitué d'un transducteur 121 transformant une grandeur physique (la température, l'humidité, une pulsation de pression acoustique ou autre, un faible courant électrique, etc.) en un signal analogique A dont l'amplitude est représentative de la valeur prise 20 par la grandeur physique en question. Un capteur 120 comporte aussi un convertisseur analogique/numérique 122 transformant le signal analogique A issu du transducteur 121 en un signal numérique D. Il comporte encore une unité d'émission/réception 123 pour recevoir le signal numérique D issu du convertisseur 122 et l'émettre, par exemple sous forme de signal numérique série, sur un fil d'émission 131e constitutif 25 du bus numérique de la bande 130. L'unité d'émission/réception 123 peut également recevoir un signal numérique, par exemple série, d'un fil de réception 131r constitutif du bus numérique de la bande 130, par exemple un signal de commande émanant de l'unité centrale 110. Le convertisseur 122, l'unité d'émission/réception 123 et, éventuellement, le transducteur 121 sont alimentés par les deux fils d'alimentation 30 131+ et 131- constitutifs du bus numérique de la bande 130. A la Fig. 7, on a représenté un diagramme des différentes étapes que comporte un procédé de fabrication d'un vêtement sur lequel est monté au moins un capteur 120 et une unité centrale 110 électriquement reliés entre eux, à savoir : 3038210 7 - une étape El0 de solidarisation dudit ou de chaque capteur 120 sur une bande de textile 130 dans laquelle sont insérés des fils électriques 131 tout en assurant la connexion électrique dudit capteur 120 à au moins un des fils électriques 131, notamment à des points de liaison L (voir Fig. 6), 5 - une étape E20 de solidarisation d'un connecteur 115 prévu pour se connecter à une unité centrale 110, sur la bande de textile 130 tout en assurant la connexion électrique desdits fils électriques 131 audit connecteur 115, notamment par des points de soudure S (voir Fig. 3), et - une étape E30 de fixation au corps 10 dudit vêtement de ladite bande de textile 10 130 avec le ou lesdits capteurs 120 et ledit connecteur 115. REVENDICATIONS1) Procédé de solidarisation d'un dispositif électronique (120) sur une pièce de textile (130) tout en assurant la connexion électrique dudit dispositif électronique (120) à au moins un fil électrique (131) inséré dans ladite pièce de textile (130), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - une étape El de formation d'une fenêtre (133) dans ladite pièce de textile (130) au droit d'au moins un fil électrique (131), - une étape E2 de dénudage dudit fil électrique (131) au droit de la fenêtre (133) correspondante rendant ledit fil accessible pour une connexion électrique, - une étape E3 de connexion électrique de lignes ou de plots de connexion dudit dispositif électronique avec ledit fil électrique (131), - une étape E4 d'enrobage dudit dispositif électronique (120) et de la partie de la pièce de textile (130) sur laquelle il repose dans un bloc de résine (150). 15 2) Procédé de solidarisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape El de formation d'une fenêtre (133) dans ladite pièce de textile (130) au droit de chaque fil électrique (131) est réalisée en même temps que l'étape E2 de dénudage de chaque fil électrique (131) au droit de la fenêtre (133) correspondante au moyen d'un 20 laser du type émettant dans l'Infra Rouge moyen, dont le faisceau est focalisé sur ladite pièce textile (130) en balayant sa surface correspondant à la fenêtre (133) à réaliser. 3) Procédé de solidarisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que 25 ladite étape E3 de connexion électrique de lignes ou de plots de connexion dudit dispositif électronique avec ledit fil électrique (131) comporte: - une étape E31 de dépôt à l'endroit d'une fenêtre (133) d'une goutte (140) d'une résine ou d'une colle électriquement conductrice, et - une étape E32 de mise en place dudit dispositif électronique sur ladite pièce de 30 textile (130) de manière que soit assurée, par l'intermédiaire de la résine électriquement conductrice (140), la connexion électrique de lignes ou de plots de connexion dudit dispositif électronique (120) avec ledit fil électrique (131). 3038210 9 4) Procédé de solidarisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite étape E3 de connexion électrique de lignes ou de plots de connexion dudit dispositif électronique (120) avec ledit fil électrique (131) comporte une étape E31' de mise en place dudit dispositif électronique (120) sur ladite pièce textile et une étape 5 E32' de soudage de lignes ou de plots avec ledit fil électrique (131). 5) Procédé de fabrication d'un vêtement pourvu d'au moins un corps de textile (10) sur lequel est solidarisé et connecté au moins un dispositif électronique, tel qu'un capteur, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 10 - une étape El0 de solidarisation dudit ou de chaque dispositif électronique (120) sur une bande de textile (130) dans laquelle sont noyés des fils électriques (131) tout en assurant la connexion électrique dudit dispositif électronique (120) à au moins un des fils électriques (131) conforme au procédé de solidarisation selon une des revendications 1 à 4, et - une étape E30 de fixation audit corps (10) dudit vêtement de ladite bande de textile (130) avec le ou lesdits dispositifs électroniques. 6) Vêtement pourvu d'au moins un corps de textile (10) sur lequel est solidarisé et connecté au moins un dispositif électronique, tel qu'un capteur, caractérisé en ce qu'il comprend : une bande de textile (130) dans laquelle sont insérés des fils électriques (131), ledit ou chaque dispositif électronique (120) étant rendu solidaire de ladite bande de textile (130) tout en étant connecté électriquement à au moins un des fils électriques (131) par un procédé de solidarisation selon une des revendications 1 à 4, ladite bande de textile (130) étant fixée au corps (10) dudit vêtement. 7) Vêtement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une poche (13) dans laquelle peut être logée une unité centrale (110) et y être connectée par un connecteur (115). 8) Vêtement selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que lesdits fils électriques (131) noyés dans ladite bande de textile (130) constituent un bus numérique reliant électriquement le ou chaque dispositif électronique (110, 120). 3038210 10 9) Vêtement selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque capteur est constitué d'un transducteur (121) transformant une grandeur en un signal analogique dont l'amplitude est représentative de la valeur prise par ladite grandeur physique, un convertisseur analogique/numérique (122) transformant le signal analogique issu du 5 transducteur (121) en un signal numérique et une unité d'émission/réception (123) pour recevoir le signal numérique issu du convertisseur (122) et l'émettre sur au moins un fil (131e) du bus numérique. 10) Vêtement selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite unité 10 d'émission/réception (123) reçoit un signal numérique d'au moins un fil de réception (131r) du bus numérique. 11) Vêtement selon une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le convertisseur (122), l'unité d'émission/réception (123) et, éventuellement, le 15 transducteur (121) sont alimentés par deux fils d'alimentation (131+ et 131-) du bus numérique.