Brevet FR3052331A1 — publié le 20171215

Procédé de fabrication d'un dispositif de mesure pour la culture de plantes et ensemble comprenant un tel dispositif L'invention concerne en général les dispositifs de mesure destinés à être utilisés pour la culture des plantes, notamment pour mesurer certains paramètres importants pour la croissance de la plante. La demande de brevet déposée en France sous le numéro de dépôt FR 1462931 décrit un dispositif d'irrigation pour des plantes en pot, équipé d'un dispositif permettant de mesurer différents paramètres dans l'environnement de la plante. Ces paramètres sont par exemple la salinité du substrat de culture de la plante, le taux d'humidité etc. Ce dispositif de mesure comporte une unité de traitement prévue pour recevoir les données provenant des différents organes de mesure, et pour commander l'irrigation de la plante en fonction des données collectées. L'unité de traitement et certains organes de mesure doivent être protégés vis-à-vis des agressions de leur environnement, notamment les agressions physicochimiques. Dans ce contexte, l'invention porte sur un procédé de fabrication d'un dispositif de mesure permettant d'obtenir une telle protection. A cette fin, l'invention porte sur un procédé de fabrication d'un dispositif de mesure destiné à être inséré dans un substrat de culture de plantes, le procédé comprenant les étapes suivantes: - obtention d'un circuit électronique comprenant au moins une plaque de support, au moins un capteur de mesure d'éclairement porté par la plaque, et une unité de traitement d'information portée par plaque et raccordée électriquement au capteur de mesure d'éclairement ; - surmoulage d'une première couche de protection sur la plaque, en encapsulant au moins l'unité de traitement dans la première couche de protection et en laissant le capteur de mesure d'éclairement hors de la première couche de protection ; - placement d'une protection translucide autour du capteur de mesure d'éclairement ; - surmoulage d'une seconde couche de protection raccordant de manière étanche la protection translucide à la première couche de protection. L'étape de surmoulage de la première couche de protection permet d'obtenir une excellente protection pour l'unité de traitement. Notamment, elle permet d'obtenir une excellente étanchéité vis-à-vis des liquides, en particulier de l'eau. Le fait d'ajouter une seconde étape de surmoulage, destinée seulement à raccorder de manière étanche la protection translucide, placée autour du capteur de 3052331 2 mesure d'éclairement, à la première couche de protection, permet que le surmoulage de la première couche de protection garantisse une réelle étanchéité autour de l'unité de traitement. Cette étanchéité serait moins bonne si l'on surmoulait la couche de protection en une seule étape, après mise en place de la protection translucide. 5 Le procédé peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci- dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le capteur de mesure d'éclairement comprend au moins un organe actif de mesure d'éclairement, la protection translucide étant un corps creux présentant une zone 10 disposée en vis-à-vis du ou de chaque organe actif de mesure et une ouverture d'introduction du capteur de mesure d'éclairement dans le corps creux, la seconde couche de protection entourant complètement l'ouverture d'introduction et laissant ladite zone dégagée ; - la première couche de protection forme autour du capteur de mesure 15 d'éclairement une pluralité de marches, un bord périphérique de l'ouverture d'introduction de la protection translucide étant placé sur l'une des marches à l'étape de placement ; - la plaque de support présente deux grandes faces opposées ainsi que des orifices perçant la plaque et débouchant sur les deux grandes faces, la première couche de protection ayant des portions couvrant partiellement les deux grandes faces, lesdites 20 portions étant raccordées l'une à l'autre au moins au travers des orifices ; - le circuit électronique comprend au moins l'un d'un capteur d'humidité et d'un capteur de salinité raccordé électriquement à l'unité de traitement, porté par une zone de la plaque de support non couverte par les première et seconde couches de protection ; - le circuit électronique comprend au moins un capteur de température raccordé 25 électriquement à l'unité de traitement, porté par une zone de la plaque de support couverte par la première couche de protection ; - le circuit électronique comprend au moins une connexion électrique prévue pour être raccordée à un équipement électrique tel qu'une pompe ou une source d'énergie électrique, raccordé électriquement à l'unité de traitement, portée par une zone de la 30 plaque de support non couverte par les première et seconde couches de protection ; - le circuit électronique comprend au moins un module d'émission/réception de données par ondes radioélectriques, configuré pour communiquer avec un équipement électronique distant tel qu'un ordiphone, porté par une zone de la plaque de support couverte par la première couche de protection ; et 35 - la plaque de support est un circuit imprimé. 3052331 3 Selon un second aspect, l'invention porte sur un ensemble comprenant un pot prévu pour contenir un substrat de culture pour plante, une réserve d'eau, une pompe agencée pour aspirer l'eau dans la réserve et arroser le substrat, et un dispositif de mesure obtenu selon le procédé de l'une quelconque des revendications précédentes, le 5 dispositif de mesure étant prévu pour être inséré dans le substrat, l'unité de traitement étant configurée pour piloter la pompe en fonction d'informations mesurées au moins par le capteur de mesure d'éclairement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence 10 aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique simplifiée d'un ensemble contenant un pot et un dispositif de mesure obtenu par le procédé de l'invention, pilotant le système d'irrigation du pot ; - les figures 2 à 6 illustrent différentes étapes successives du procédé de 15 fabrication de l'invention. Le procédé de l'invention vise à fabriquer un dispositif de mesure 1 destiné à être inséré dans un substrat 3 de culture de plantes, comme illustré sur la figure 1. Plus précisément, il est destiné à être utilisé pour les cultures de plantes dans des pots tels que le pot 5 représenté sur la figure 1. Le substrat 3 est reçu dans le pot 5. Le 20 dispositif de mesure 1 est piqué dans le substrat, une partie inférieure du dispositif de mesure 1 étant située dans le substrat de culture 3, une partie supérieure du dispositif de mesure 1 étant située au-dessus de la surface libre 7 du substrat de culture, à l'air libre. Le dispositif de mesure 1 est conçu pour mesurer différents paramètres relatifs à l'environnement de la plante, et avantageusement peut piloter l'arrosage de la plante en 25 fonction des mesures effectuées, comme décrit plus bas. Du fait qu'une partie du dispositif de mesure 1 est insérée à l'intérieur du substrat 3, les organes sensibles du dispositif de mesure 1 doivent être protégés du contact avec le substrat lui-même ou avec les liquides imbibant ce substrat. Ainsi, on protège les différents composants sensibles du dispositif de mesure vis- 30 à-vis d'une attaque physicochimique. Le procédé de fabrication du dispositif de mesure 1 comprend une étape d'obtention d'un circuit électronique 9, illustré sur la figure 2. Ce circuit électronique 9 comprend au moins une plaque de support 11, au moins un capteur de mesure d'éclairement 13 porté par la plaque 11, et une unité 15 de traitement d'informations 35 portée par la plaque 11 et raccordée électriquement au capteur de mesure d'éclairement 13. 3052331 4 Avantageusement, le circuit électronique 9 comprend un capteur de salinité 17 raccordé électriquement à l'unité de traitement 15, et porté par la plaque de support 11. Le circuit électronique 9 comprend de préférence, en plus ou à la place du capteur de salinité 17, un capteur d'humidité 19 raccordé électriquement à l'unité de traitement 15 5 et porté par la plaque de support 11. Avantageusement, le circuit électronique 9 comprend encore un ou plusieurs capteurs de température 21, 23 raccordés électriquement à l'unité de traitement 15 et portés par la plaque de support 11. Dans l'exemple représenté, le circuit électronique 9 comporte deux capteurs de température, 21 et 23. 10 Par ailleurs, le circuit électronique 9 comprend avantageusement au moins une connexion électrique 25 raccordée électriquement au moins à l'unité de traitement 15 et portée par la plaque de support 11. Le circuit électronique 9 comporte encore au moins un module 26 d'émission/réception de données par onde radio électrique, configuré pour communiquer 15 avec un équipement électronique distant tel qu'un ordiphone O (figure 1). Le module d'émission/réception 26 est par exemple de type « Bluetooth ». Typiquement, la plaque 11 est un circuit imprimé ou PCB en anglais (Printed Circuit Board). L'unité de traitement 15 est par exemple un circuit intégré dédié, tel qu'un ASIC (de l'anglais Application-Specific Integrated Circuit), monté sur la plaque 11. 20 Le capteur de mesure d'éclairement 13 comporte au moins un organe actif 27 de mesure d'éclairement, typiquement plusieurs organes actifs 27 de mesure d'éclairement, monté(s) sur une plaquette 29 solidaire de la plaque 11. Les organes actifs 27 sont de tous types adaptés pour cette fonction. Le capteur 13 est configuré pour mesurer la luminosité autour de la plante. 25 Le capteur de salinité 17 comporte au moins deux électrodes 31, fixées ou formées sur la plaque 11. Dans l'exemple représenté, les électrodes 31 sont de forme allongée suivant une direction longitudinale. Le capteur de salinité 17 est configuré en particulier pour mesurer la concentration en engrais dans le substrat 3. Le capteur d'humidité 19 comporte typiquement une électrode interne (non visible) 30 incorporée au circuit imprimé, et une électrode externe 33 formée ou fixée sur la plaque 11. En variante, le capteur d'humidité ne comporte pas l'électrode 33 et utilise le signal provenant d'une des électrodes 31. Le capteur d'humidité 19 est configuré pour mesurer l'humidité dans le substrat 3. Chaque capteur de température 21, 23 comporte une électrode, formée ou fixée 35 sur la plaque 11. 3052331 5 Le circuit imprimé comporte des pistes électriques conductrices raccordant entre elles les différents composants portés par la plaque 11, et raccordant notamment les électrodes des différents capteurs à l'unité de traitement 15. Les pistes raccordent notamment les organes actifs de mesure d'éclairement 27 à l'unité de traitement 15, et les 5 contacts électriques 25 à l'unité de traitement 15 le cas échéant. Comme visible sur la figure 2, la plaque 11 présente une forme allongée, suivant la direction longitudinale dans l'exemple représenté. Le capteur de mesure d'éclairement 13 est situé à une extrémité longitudinale supérieure de la plaque 11. Les électrodes 31 et/ou 33 sont situées dans une moitié longitudinale inférieure de la plaque 11. 10 La plaque 11 comporte une partie principale 34, délimitée latéralement par deux bords 35, 37 d'orientation sensiblement longitudinale. La plaque 11 comporte également une partie 39 faisant saillie latéralement par rapport au bord 35, et portant les contacts électriques 25. La plaque 11 est percée par une pluralité d'orifices 41, débouchant au niveau des 15 deux grandes faces opposées 43, 44 de la plaque. Une pluralité d'orifices 41 sont répartis sur la moitié longitudinale inférieure de la plaque 11, le long du bord 35. D'autres orifices 41 sont repartis longitudinalement, à la jonction entre la partie en saillie 39 et la partie principale 34 de la plaque 11. Encore d'autres orifices 41 sont disposés selon une ligne divisant la partie principale de la plaque 34 en deux zones, la zone longitudinale inférieure 20 45 portant les électrodes 31 et/ou 33, et la zone longitudinale supérieure 46 portant l'unité de traitement d'informations 15, et éventuellement les électrodes des capteurs de température 21, 23 et le module d'émission/réception 26. Le procédé de fabrication comporte encore une étape de surmoulage d'une première couche de protection sur la plaque. La première couche de protection 47 est 25 illustrée sur la figure 3. Elle encapsule au moins l'unité de traitement 15, et laisse le capteur de mesure d'éclairement 13 à l'extérieur de la première couche de protection 47. Comme visible sur cette figure, la première couche de protection 47 comporte des portions couvrant partiellement chacune des deux grandes faces 43, 45, ces portions étant raccordées l'une à l'autre au moins à travers les orifices 41. 30 Plus précisément, la première couche de protection couvre, sur chaque grande face 43, 44 une bande de la zone longitudinale inférieure 45 située le long du bord 35, ladite bande portant les orifices 41. Elle laisse découvert le reste de la zone longitudinale inférieure 45 de la plaque. Ainsi, le capteur d'humidité 17 et/ou le capteur de salinité 19 ne sont pas couverts par la première couche de protection 47. On entend par là que les 35 électrodes 31 et/ou 33 ne sont pas couvertes par la première couche de protection 47. 3052331 6 La première couche de protection 47 couvre en revanche la totalité de la zone longitudinale supérieure 46 de la plaque 11, sur chaque grande face 43, 44, à partir de la ligne constituée par les orifices 41 jusqu'à l'extrémité supérieure de plaque. Elle couvre ainsi l'unité de traitement d'informations 15, et le cas échéant les 5 capteurs de température 21, 23 ainsi que le module 26 d'émission/réception. On entend par là que les électrodes des capteurs de température 21, 23 et le module d'émission/réception 26 sont couverts par la première couche de protection 47. En revanche, comme visible sur les figures, la partie en saillie 39 n'est pas prise dans la première couche de protection 47. Les connexions électriques 25 sont ainsi 10 situées dans une zone non couverte par la première couche de protection 47. Au niveau de l'extrémité longitudinale supérieure de la plaque 11, la première couche de protection 47 forme une pluralité de marches 49 superposées les uns sur les autres 49. Chaque marche présente une superficie plus petite que la marche 49 immédiatement en dessous d'elle, de telle sorte que les marches 49 forment un escalier. 15 Chaque marche 49 s'étend en L, avec une portion sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale et une portion sensiblement parallèle ou faiblement inclinée par rapport à la direction longitudinale. Le capteur de mesure d'éclairement 13 fait saillie longitudinalement par rapport à la marche la plus haute. 20 La plaquette 29 s'étend sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale. Elle est raccordée à la partie principale 38 de la plaque 11 par un pont de matière 51. Le procédé de fabrication comporte encore une étape de placement d'une protection translucide 53 autour du capteur de mesure d'éclairement 13 (figures 4 et 5). 25 La protection translucide 53 est en un matériau laissant passer la lumière en quantité suffisante pour permettre un fonctionnement satisfaisant du capteur de mesure d'éclairement 13. Par exemple, il est en verre, ou en une matière plastique telle que le polycarbonate. Comme visible sur la figure 4, la protection translucide 53 est un corps creux, le 30 capteur de mesure d'éclairement 13 venant se loger à l'intérieur dudit corps creux. La protection translucide 53 présente une zone 55 disposée en vis-à-vis du ou de chaque organe actif de mesure 27. La zone 55 est plane. Une fois la protection translucide 53 en place, la zone 55 est sensiblement parallèle à la plaquette 29, et s'étend perpendiculairement à la direction longitudinale. La protection translucide 53 comporte 35 une autre zone plane 57, sensiblement perpendiculaire à la zone 55, et jouxtant la zone 55. 3052331 7 La marche supérieure 51 présente une surface 51A sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale et une surface 51B sensiblement parallèle à la direction longitudinale. Les zones 55 et 57 sont respectivement parallèles aux surfaces 51A et 51 B. 5 La protection translucide 53 présente une ouverture 59 d'introduction du capteur de mesure 13 dans le corps creux. Cette ouverture 59 a une forme en L. Le bord périphérique de l'ouverture d'introduction 59 est placé sur une des marches à l'étape de placement. Il présente une forme correspondante à celle de ladite marche, avec une portion sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale et une portion parallèle 10 ou faiblement inclinée par rapport à la direction longitudinale. Le procédé de fabrication comporte encore une étape de surmoulage d'une seconde couche de protection 63, raccordant de manière étanche la protection translucide 53 à la première couche de protection 47. L'état du dispositif de mesure après surmoulage de la seconde couche de protection est illustré sur la figure 6. 15 La seconde couche de protection 63 entoure complétement l'ouverture d'introduction 59, mais laisse les zones 55 et 57 dégagées. Comme visible sur les figures 4 à 6, la protection translucide 53 comporte une paroi latérale 61 de forme complexe, entourant les zones 55 et 57, le bord libre de cette paroi latérale 61 délimitant l'ouverture 59. 20 La seconde couche de protection 63 recouvre entièrement la paroi latérale 61 et vient se raccorder à la première couche de protection 47. Ainsi, le capteur d'humidité 19, le capteur de salinité 17 et les connexions électriques 25 sont portés par des zones de la plaque support 11 non couvertes par la seconde couche de protection 63, quand ils sont présents. 25 On entend par là que les électrodes 31 et/ou 33 et les connexions électriques 25 ne sont pas couvertes par-là seconde couche de protection 63. La première couche de protection 47 est en un matériau plastique adapté pour être surmoulé sur le matériau constituant la plaque 11 et pour créer une étanchéité appropriée avec la plaque 11. Par exemple, la première couche de protection 47 est en 30 un matériau commercialisé sous le nom Macromelt par la société HENKEL, Allemagne. La seconde couche de protection 63 est en un matériau adapté pour créer une étanchéité avec la protection translucide 53 et avec la première couche de protection 47. De préférence, la seconde couche de protection 63 est dans le même matériau que la première couche de protection 47, par exemple dans le matériau commercialisé 35 sous le nom Macromelt par la société HENKEL, Allemagne. 3052331 8 Comme le montre la figure 1, le dispositif de mesure 1 est prévu pour, en utilisation, être piqué dans le substrat 3 jusqu'à un niveau S matérialisé sur la figure 6. La zone de la partie principale 38 de la plaque non recouverte par les première et seconde couches de protection est entièrement insérée dans le substrat 3. Ainsi, les électrodes 31 5 et/ou 33 sont en contact avec le substrat 3 et avec le liquide qui l'imbibe. En revanche, le capteur de mesure d'éclairement 13 reste au-dessus du substrat et peut recevoir le rayonnement lumineux ambiant. Il est à noter que le capteur de température 21 est prévu pour être situé au-dessus du substrat 3, et le capteur de température 23 inséré dans le substrat 3. 10 L'invention porte également sur un ensemble comportant le pot 5 contenant le substrat 3 et le dispositif de mesure 1. Comme visible sur la figure 1, cet ensemble comporte en outre une réserve d'eau 69 et une pompe 71 agencée pour aspirer l'eau dans la réserve 69 et arroser le substrat 3. La pompe 71 refoule l'eau dans un système d'irrigation 73 de tout type adapté. 15 L'unité de traitement 15 est configurée pour piloter la pompe 71 en fonction d'informations mesurées au moins par le capteur de mesure d'éclairement 13. Typiquement, l'unité de traitement 15 est configurée pour piloter la pompe 71 en fonction également d'informations mesurées par un ou plusieurs autres capteurs, notamment le capteur d'humidité et/ou le capteur de salinité et/ou les capteurs de 20 température. Pour ce faire, la pompe 71 est raccordée par une ligne de commande 75 à une ou plusieurs connexions 25 du dispositif de commande 1. L'unité de traitement 15 émet des ordres qui sont transmis à la pompe 71 via ladite connexion 25 et via la ligne 75. Avantageusement, l'ensemble comporte un organe 77 de stockage d'énergie 25 électrique tel qu'une batterie, raccordé électriquement à d'autres connexions 25 du dispositif de commande. L'organe de stockage d'énergie 77 alimente électriquement l'unité de traitement 15 et le ou les capteurs, le cas échéant. Le module d'émission/réception 26 permet à un utilisateur de piloter cet ensemble à distance, à l'aide par exemple de son ordiphone ou de sa tablette O. 30 II peut notamment déclencher directement l'irrigation de la plante en activant la pompe 71 à distance, ou interrompre l'irrigation en stoppant la pompe 1. Il peut également activer le pilotage de la pompe par le dispositif de mesure 1, selon un programme stocké dans l'unité de traitement 15. Il peut également recevoir sur son ordiphone ou sa tablette, les résultats des 35 mesures des différents capteurs du dispositif de mesure. 3052331 9 Par exemple, le pot 5 comprend un bac 79 contenant le substrat 3 et un surpot 81 placé autour du bac 79, l'organe de stockage d'énergie 71, la pompe 71 et le dispositif d'irrigation 73 étant dissimulés entre le bac 79 et le surpot 81. REVENDICATIONS1.- Procédé de fabrication d'un dispositif de mesure (1) destiné à être inséré dans un substrat (3) de culture de plantes, le procédé comprenant les étapes suivantes: - obtention d'un circuit électronique (9) comprenant au moins une plaque (11) de support, au moins un capteur (13) de mesure d'éclairement porté par la plaque (11), et une unité (15) de traitement d'information portée par plaque (11) et raccordée électriquement au capteur (13) de mesure d'éclairement ; - surmoulage d'une première couche (47) de protection sur la plaque (11), en encapsulant au moins l'unité de traitement (15) dans la première couche de protection (47) et en laissant le capteur (13) de mesure d'éclairement hors de la première couche de protection (47) ; - placement d'une protection translucide (53) autour du capteur de mesure d'éclairement (13) ; - surmoulage d'une seconde couche de protection (63) raccordant de manière étanche la protection translucide (53) à la première couche de protection (47). 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de mesure d'éclairement (13) comprend au moins un organe (27) actif de mesure d'éclairement, la protection translucide (53) étant un corps creux présentant une zone (55) disposée en vis- à-vis du ou de chaque organe actif de mesure (27) et une ouverture (59) d'introduction du capteur de mesure d'éclairement (13) dans le corps creux, la seconde couche de protection (63) entourant complètement l'ouverture d'introduction (59) et laissant ladite zone dégagée (55). 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première couche de protection (47) forme autour du capteur de mesure d'éclairement (13) une pluralité de marches (49), un bord périphérique de l'ouverture d'introduction (59) de la protection translucide (13) étant placé sur l'une des marches (49) à l'étape de placement. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque de support (11) présente deux grandes faces (43, 45) opposées ainsi que des orifices (41) perçant la plaque (11) et débouchant sur les deux grandes faces (43, 45), la première couche de protection (47) ayant des portions couvrant partiellement les deux grandes faces (43, 45), lesdites portions étant raccordées l'une à l'autre au moins au travers des orifices (41). 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique (9) comprend au moins l'un d'un capteur d'humidité (33) 3052331 11 et d'un capteur de salinité (31) raccordé électriquement à l'unité de traitement (15), porté par une zone de la plaque de support (11) non couverte par les première et seconde couches de protection (47, 63). 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 5 en ce que le circuit électronique (9) comprend au moins un capteur de température (21, 23) raccordé électriquement à l'unité de traitement (15), porté par une zone de la plaque de support (11) couverte par la première couche de protection (47). 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique (9) comprend au moins une connexion électrique (25) 10 prévue pour être raccordée à un équipement électrique tel qu'une pompe (71) ou une source d'énergie électrique (77), raccordé électriquement à l'unité de traitement (15), portée par une zone de la plaque de support (11) non couverte par les première et seconde couches de protection (47, 63). 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 15 en ce que le circuit électronique (9) comprend au moins un module (65) d'émission/réception de données par ondes radioélectriques, configuré pour communiquer avec un équipement électronique distant (67) tel qu'un ordiphone, porté par une zone de la plaque de support (11) couverte par la première couche de protection (47). 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 20 en ce que la plaque de support (47) est un circuit imprimé. 10.- Ensemble comprenant un pot (5) prévu pour contenir un substrat de culture (3) pour plante, une réserve d'eau (69), une pompe (71) agencée pour aspirer l'eau dans la réserve (69) et arroser le substrat (3), et un dispositif de mesure (1) obtenu selon le procédé de l'une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de mesure (1) 25 étant prévu pour être inséré dans le substrat (3), l'unité de traitement (15) étant configurée pour piloter la pompe (71) en fonction d'informations mesurées au moins par le capteur de mesure d'éclairement (13). 30