Brevet FR3117968A1 — publié le 20220624

la présente invention concerne un vitrage (1) comprenant au moins une feuille transparente sur laquelle un circuit électronique de détection d’humidité (D) d’une surface et un capteur de température sont agencée pour détecter la présence de buée, ce circuit comprenant au moins un module résonateur (3) connecté en entrée à une antenne d’entrée (2) et en sortie à une antenne de sortie (4), ledit circuit étant apte à recevoir un signal d’entrée et à fournir un signal de sortie, caractérisé en ce que le module résonateur, l’antenne d’entrée et l’antenne de sortie sont disposés directement sur la feuille transparente. Figure 2 circuit de détection pour mesurer l’humidité d’un vitrage DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTON La présente invention concerne un vitrage muni d’un circuit de détection pour détecter l’humidité relative. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE Dans le domaine des vitrages, notamment pour les vitrages utilisés dans les transports, une évolution consiste à utiliser des capteurs. Ces capteurs sont utilisés pour fournir des informations de températures, de luminosité ou autres. Dans le domaine des vitrages automobiles, il existe un risque pour les vitrages, notamment le pare-brise : le risque de formation de buée. Cette buée qui se forme sur un vitrage est le produit de la condensation de la vapeur d'eau sur une surface froide en contact avec le milieu humide. Ainsi lors que l’humidité relative augmente et que la température de la surface du vitrage diminue, il existe un risque de formation de buée. Il existe donc une nécessité d’avoir des capteurs qui permettent de prévoir ou détecter la formation de buée. Une solution existante consiste à avoir un système comprenant un capteur d’humidité et au moins un capteur de température reliés à une unité de calcul. Cette unité de calcul utilise les signaux de ces capteurs pour les traiter et générer au moins un signal représentatif de la formation de buée. Néanmoins, ce système et le procédé qui y est associé ont l’inconvénient de nécessité une installation complexe. Il est ainsi nécessaire de disposer d’un capteur encapsulé qui nécessite une alimentation électrique, de s’assurer de l’assemblage, par collage, du capteur sur la surface verrière ou parebrise en anticipant son encombrement, de mettre en œuvre une connexion filaire de plusieurs mètres entre le capteur et l’ordinateur de bord du véhicule automobile et de disposer d’une connectique adaptée dont le coût est non négligeable en comparaison avec celui du capteur lui-même. Cette installation complexe est également sujette à un risque de défaillance car le risque de problème électrique est augmentée en fonction de la longueur des connexions électriques nécessaires. Il est également connu d’utiliser la technologie UHF RFID qui utilise une puce électronique déposée sur un substrat, cette puce nécessitant une encapsulation. Cette encapsulation est parfois nécessaire pour protéger les circuits de l’environnement extérieur afin d’éviter que la puce ne se décolle ou soit endommagée. Il existe donc un besoin pour fournir un système permettant la détection de formation de buée qui soit plus simple à mettre en œuvre et fiable. Un but de la présente invention consiste à résoudre les problèmes de l’art antérieur en fournissant un vitrage dont la détection de buée est améliorée en rendant la mesure de l’humidité relative plus fiable. A cet effet, la présente invention concerne un vitrage comprenant au moins une feuille transparente sur laquelle un circuit électronique de détection d’humidité d’une surface et un capteur de température sont agencée pour détecter la présence de buée, ce circuit comprenant au moins un module résonateur connecté en entrée à une antenne d’entrée et en sortie à une antenne de sortie, ledit circuit étant apte à recevoir un signal d’entrée et à fournir un signal de sortie, caractérisé en ce que le module résonateur, l’antenne d’entrée et l’antenne de sortie sont disposés directement sur la feuille transparente. Selon un exemple, le module résonateur, l’antenne d’entrée et l’antenne de sortie sont constitués d’au moins une couche conductrice. Selon un exemple, la couche conductrice est réalisée dans un matériau de la liste comprenant ITO et Molybdène. Selon un exemple, la couche conductrice est transparente et est réalisée dans un matériau de la liste comprenant SiO2, TiO2, SiN, AIN, HfO2, Al2O3, Y2O3, SiON, ZrO2, Ta2O5, SnO2, ou encore SnZnOx. Selon un exemple, la couche conductrice présente une épaisseur comprise entre 50 et 300nm, de préférence 100nm. Selon un exemple, le module résonateur comprend au moins un circuit résonateur. Selon un exemple, le module résonateur comprend au moins deux circuits résonateur. Selon un exemple, lequel l’antenne d’entrée et l’antenne de sortie ont une polarité différente. La présente invention concerne en outre un ensemble comprend un vitrage selon l’invention et une unité de commande, ladite unité de commande étant agencée pour générer et envoyer un signal d’entrée au circuit électronique de détection d’humidité dudit vitrage, ledit circuit électronique de détection d’humidité présentant des coefficients de réflexion et de transmission défini, ladite unité de commande étant, en outre, agencée pour recevoir un signal de sortie généré par le circuit électronique de détection d’humidité relative et l’associer au signal d’entrée afin de déterminer un duo de paramètres S21, S11, ce duo de paramètres S21, S11 étant comparé à une liste de correspondance prédéfinie, spécifique au circuit électronique de détection d’humidité relative, entre un duo de paramètres S21, S11 et une valeur d’humidité relative. La présente invention concerne en outre un procédé de mesure d’humidité relative d’un ensemble selon l’invention, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - Générer, par ladite unité de commande, un signal utile Si ayant sa puissance et son spectre de fréquence définis, - Envoyer ce signal d’entrée au circuit électronique de détection d’humidité, ledit circuit électronique de détection d’humidité présentant des coefficients de réflexion S11 et de transmission S21 défini et étant apte à recevoir ce signal d’entrée, à l’injecter dans le module résonateur du circuit électronique de détection d’humidité et à générer un signal de sortie So ayant une puissance et un spectre de fréquence modifiés ; - Réceptionner, par ladite unité de commande le signal de sortie ; - Traiter le signal de sortie reçu et l’associer au signal d’entrée afin de déterminer un duo de paramètres S21, S11; - Comparer le duo de paramètres S21, S11 calculé à une liste de correspondance prédéfinie, spécifique au circuit électronique de détection d’humidité, entre un duo de paramètres S21, S11 et une valeur d’humidité relative pour déterminer la valeur de l’humidité relative. Selon un exemple, le procédé comprend une étape préalable de calibrage dans laquelle le vitrage est soumis, dans une enceinte, à une valeur d’humidité relative définie, ladite étape de calibrage consistant à envoyer un signal utile de test, à recevoir un signal de sortie test pour calculer un duo de paramètres S21, S11 et le comparer à la liste de correspondance prédéfinie afin de déterminée une valeur d’humidité relative calculée, ladite étape de calibrage permettant en outre de comparer la valeur d’humidité relative calculée à la valeur d’humidité relative définie pour déterminer une coefficient de correction spécifique audit vitrage et à appliquer ultérieurement. Selon un exemple, le coefficient de correction est imprimé sur ledit vitrage sous la forme d’un code du type QR code, la détermination de la valeur d’humidité relative prenant en compte ce coefficient de correction. La présente invention concerne en outre un procédé de détection de buée, dans lequel le vitrage comprend en outre un capteur de température générant un signal représentatif de la température, ladite unité de commande utilisant ledit signal représentatif de la température et la valeur d’humidité relative déterminée à l’aide du procédé de mesure d’humidité relative selon l’invention pour détecter la présence de buée. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la représente un vitrage muni d’un circuit de détection d’humidité selon l’invention ; - la représente un circuit de détection d’humidité selon l’invention ; - la représente une vue en coupe du vitrage selon l’invention ; - la représente un diagramme du facteur de qualité en dB par rapport à la fréquence; - la représente un ensemble selon l’invention ; DESCRIPTION DETAILLEE A la , un système 1 de détection de buée selon l’invention est représenté. Ce système de détection et son procédé se base sur le principe de la détection sans fil à base d’ondes électromagnétiques des paramètres d’humidité des vitrages et plus particulièrement des vitrages automobiles. Le system ou ensemble E, visible à la , comprend un module de détection d’humidité D agencé sur un vitrage 1. Le vitrage 1 est un pare-brise de véhicule automobile comportant un élément vitré. Un pare-brise de véhicule n’est toutefois qu’un exemple donné ici à titre non limitatif. Le vitrage 1 peut également être un vitrage de toit automobile ou un vitrage de bâtiment. L’élément vitré du vitrage peut être monolithique, c’est-à-dire constitué d’une feuille de matière unique, et transparente. Le vitrage comprend un élément vitré ou être composite, c’est-à-dire constitué de plusieurs feuilles de matière entre lesquelles est insérée au moins une couche de matière adhérente, dans le cas de vitrages feuilletés. La (ou les) feuille(s) de matière peut (ou peuvent) être minérale(s), notamment en verre, ou organique(s), notamment en matière plastique. La ou chacune des feuilles du vitrage présente une épaisseur de 0.5 à 10 mm, de préférence de 2 à 6 mm, et encore plus de préférence de 3 à 5 mm. Le circuit de détection d’humidité D, visible à la , comprend une première antenne 2 radioélectrique large bande (ULB) couplée à un module résonateur 3, ledit module multi-résonateur étant également couplé à une seconde antenne 4 radioélectrique ULB. Les antennes ULB d’émission et de réception sont conçues pour travailler sur des fréquences allant de 860 MHz à 8 GHz, préférentiellement entre 1 GHz et 6 GHz, préférentiellement entre 2 GHz et 2,5 GHz. Dans un mode d’exécution, le module résonateur 3 comprend au moins un circuit multi-résonateur 32 comme un filtre réjecteur ou coupe-bande disposé le long d’une ligne microruban hyperfréquence 31 reliant les deux antennes ULB 2 et 4. Dans le cas de plusieurs filtres, ceux-ci sont agencés en série. Dans un autre mode d’exécution, le module résonateur 3 est constitué d’une ligne microruban hyperfréquence 31 couplée à un ou plusieurs circuits multi-résonateur 32 en série les uns des autres et connectée aux antennes ULB 2 et 3. Le circuit de détection est ainsi assimilé à un circuit du type RFID sans puce. Pour permettre la détection de formation de buée, la présente invention utilise le principe de comparaison de signaux. En effet, un circuit de type RFID est un circuit qui, en réponse à un signal spécifique, répond en envoyant un signal. Ce signal envoyé en réponse est, de préférence, prédéterminé. Le module résonateur 3 est alors considéré comme un quadripôle qui présente des coefficients le caractérisant : S11: coefficient de réflexion à l'entrée lorsque la sortie est adaptée ; S12 : coefficient de transmission inverse lorsque l'entrée est adaptée ; S21: coefficient de transmission direct lorsque la sortie est adaptée ; S22 : coefficient de réflexion à la sortie lorsque l'entrée est adaptée. Ces paramètres Sii sont des caractéristiques liées au comportement électrique de réseaux électriques linéaires (le quadripôle) en fonction des signaux d'entrée et sont des rapports entre les signaux d’entrée et de sortie. On comprend donc que pour un signal de référence envoyé à un quadripôle Q, ces paramètres Sii, notamment les paramètres S11 et S21, ont une influence sur le signal de sortie dudit quadripôle Q. Or, la présente invention se base sur le fait que le module résonateur 3 est sensible à certains facteurs extérieurs, ici l’humidité relative. Effectivement, le module résonateur 3, qu’il comprenne des filtres réjecteurs ou des résonateurs, est sensible à la présence d’eau. Cette présence d’eau tend à modifier la valeur de l’impédance des antennes. Cette variation d’impédance des antennes implique une variation des paramètres Sii desdites antennes. Plus précisément, les paramètres S12 et S21 sont impactés. Pour faire une mesure d’humidité, le principe repose sur le fait qu’une unité de commande C est agencée pour envoyer un signal déterminé dit d’entrée ou utile Si audit module résonateur 3 et de comparer le signal reçu So en retour par rapport à une référence. En effet, le signal d’entrée Si est déterminé c’est-à-dire que sa puissance et son spectre de fréquence sont connus. Ce signal d’entrée Si est envoyé par l’unité de commande C muni d’un émetteur récepteur. Le signal Si passe donc par l’antenne d’entrée 2 vers le module résonateur 3. Ce module résonateur 3 génère, en réponse, un signal de sortie So. Ce signal de sortie So présente des caractéristiques de puissance et de fréquence qui diffèrent de celles du signal d’entrée Si. Cette différence est la conséquence du circuit de détection d’humidité D et de ses paramètres S12 et S21 qui se traduise par des pertes de puissance entre le signal d’entrée et le signal sortant. Plus particulièrement, cette différence se présente sous la forme d’une variation des fréquences et du facteur de qualité du paramètre S21 en fonction de l’humidité relative. Des études ont ainsi montrées que si l’humidité relative augmente, alors le paramètre S21 est modifié tel que ses propriétés de fréquences sont décalées vers les basses fréquences et le facteur de qualité de la résonnance diminue très nettement. En , un diagramme du facteur de qualité en dB par rapport à la fréquence est représenté, ce digramme est réalisé pour différentes humidité relative. Ainsi, entre une humidité relative de 62% et 90%, on constate une différence du facteur de qualité de 4db et un décalage en fréquence de 0.15Ghz. Le signal de sortie So est comparé au signal d’entrée Si afin de déterminer les paramètres S11 et S21. Ces paramètres S11 et S21 calculés sont comparés à une base de données pour laquelle, pour le circuit de détection d’humidité D, une liste de correspondance entre un duo de paramètres S21, S11 et un taux d’humidité relative. Cette liste a été préalablement éditée de sorte que pour, le circuit de détection D, une correspondance entre le taux d’humidité relative et des paramètres S11 et S21 théoriques existe. Pour détecter la formation de buée, l’information de l’humidité relative est combinée avec la température du substrat, le vitrage, par l’unité de commande C afin de détecter les conditions de formation de la buée. Cette température est fournie par un capteur de température 5 agencé sur ledit élément vitré 1 qui fournit un signal représentatif de la température. Selon l’invention, le circuit de détection d’humidité D est directement agencé sur le vitrage 1 de sorte qu’une feuille de verre est utilisée comme substrat pour ledit circuit de détection D. Ainsi, la première antenne 2 radioélectrique, le module résonateur 3 et la seconde antenne 4 sont constitués d’une couche conductrice directement déposée sur ledit élément vitré du vitrage. Cette disposition astucieuse permet de s’affranchir d’un substrat souple collé sur un vitrage sur laquelle le circuit de détection est agencé. L’inconvénient majeur de cette solution est qu’elle présente des problèmes de fiabilité car le substrat vieillit au fil du temps et a ainsi tendance à se décoller, notamment à cause de l’humidité ou de la lumière. Elle peut également être facilement retirée du vitrage sur lequel elle est apposée. Pour opérer cette disposition du circuit de détection sur le vitrage, des techniques de dépôts de couches sont utilisées. La couche conductrice C peut être déposée par sol-gel, ALD, CVD, pulvérisation magnétron, ou encore PECVD ou par sérigraphie sur l’élément vitré 1 comme visible en . La couche conductrice C est de préférence réalisée en ITO (Oxyde d'indium-étain) ou en Molybdène. Alternativement, La couche conductrice peut être transparente et est, par exemple, en SiO2, TiO2, SiN, AIN, HfO2, Al2O3, Y2O3, SiON, ZrO2, Ta2O5, SnO2, ou encore SnZnOx. Cette couche présente une épaisseur comprise entre 50 et 300nm, de préférence 100nm. Ces matériaux ont l’avantage de présenter des propriétés électriques permettant une bonne conductivité de sorte que le signal Dans une alternative avantageuse de la présente invention, la polarité du signal entrant et la polarité du signal sortant sont différentes. En effet, si le signal entrant et le signal sortant ont la même polarité alors il existe un risque pour que ces deux signaux se croisent et s’interfèrent l’un l’autre. En effet, si les polarités ne sont pas croisées, le signal émis sera noyé dans le signal reçu, ce qui nécessitera des efforts de traitement du signal et des risques d’erreurs. De plus, la mesure de l’humidité relative est dépendante du signal sortant So de sorte que si celui-ci est perturbé alors la mesure peut être faussée et donc la détection de buée le sera aussi. Pour contrer cela, le signal d’émission et le signal de réception ont une polarité différente de sorte que le signal d’émission est verticalement polarisé et le signal de réception est horizontalement polarisé. Bien entendu, le signal d’émission peut être horizontalement polarisé et le signal de réception peut être verticalement polarisé. Cette alternative permet ainsi de minimiser les interférences entre les deux signaux d’émission et de réception. Dans une autre variante, le procédé de mesure d’humidité relative comprend une étape de calibrage. En effet, le dépôt d’une couche métallique peut présenter des variations au niveau de la précision du dépôt ou de l’épaisseur de la couche. Or, ces variations sont susceptibles d’entrainer une variation du signal sortant So pout un même signal entrant Si envoyé. Cette variation implique alors que la valeur de l’humidité relative mesurée n’est pas totalement exacte. Cette étape de calibrage consiste alors à placer chaque élément vitré 1 muni du circuit de détection d’humidité D dans une enceinte dans laquelle l’humidité relative est contrôlée à une valeur choisie. Cela permet d’envoyer un signal entrant test Sit, de récupérer un signal sortant test Sot du circuit de détection d’humidité D et d’y extraire les paramètres S11 et S21 test afin de déterminer une valeur d’humidité relative. Cette valeur d’humidité relative extraite est ainsi comparée à la valeur connue de l’enceinte. Si l’écart est trop important, alors l’élément vitré peut être considéré comme non conforme. Si l’écart est jugé conforme alors il est envisageable que l’élément vitré soit associé ou muni d’un symbole de type QR code dans lequel un correctif ou un coefficient correctif est inséré permettant d’obtenir une mesure fiable de l’humidité relative. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art. Vitrage (1) comprenant au moins une feuille transparente sur laquelle un circuit électronique de détection d’humidité (D) d’une surface et un capteur de température sont agencée pour détecter la présence de buée, ce circuit comprenant au moins un module résonateur (3) connecté en entrée à une antenne d’entrée (2) et en sortie à une antenne de sortie (4), ledit circuit étant apte à recevoir un signal d’entrée et à fournir un signal de sortie, caractérisé en ce que le module résonateur, l’antenne d’entrée et l’antenne de sortie sont disposés directement sur la feuille transparente. Vitrage selon la revendication 1, dans lequel le module résonateur, l’antenne d’entrée et l’antenne de sortie sont constitués d’au moins une couche conductrice. Vitrage selon la revendication précédente, dans lequel la couche conductrice est réalisée dans un matériau de la liste comprenant ITO et Molybdène. Vitrage selon la revendication 2, dans lequel la couche conductrice est transparente et est réalisée dans un matériau de la liste comprenant SiO2, TiO2, SiN, AIN, HfO2, Al2O3, Y2O3, SiON, ZrO2, Ta2O5, SnO2, ou encore SnZnOx. Vitrage selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel la couche conductrice présente une épaisseur comprise entre 50 et 300nm, de préférence 100nm. Vitrage selon l’une des revendications précédente, dans lequel le module résonateur (3) comprend au moins un circuit multi-résonateur (32). Vitrage selon la revendication 6, dans lequel le module résonateur comprend au moins deux circuits multi-résonateur. Vitrage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’antenne d’entrée et l’antenne de sortie ont une polarité différente. Ensemble (E) comprend un vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes et une unité de commande, ladite unité de commande (C) étant agencée pour générer et envoyer un signal d’entrée (Si) au circuit électronique de détection d’humidité (D) dudit vitrage, ledit circuit électronique de détection d’humidité présentant des coefficients de réflexion (S11) et de transmission (S21) défini, ladite unité de commande étant , en outre, agencée pour recevoir un signal de sortie (So) généré par le circuit électronique de détection d’humidité et l’associer au signal d’entrée (Si) afin de déterminer un duo de paramètres S21, S11, ce duo de paramètres S21, S11 étant comparé à une liste de correspondance prédéfinie, spécifique au circuit électronique de détection d’humidité relative, entre un duo de paramètres S21, S11 et une valeur d’humidité relative pour déterminer la valeur de l’humidité relative. Procédé de mesure d’humidité relative d’un ensemble selon la revendication 9, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : Générer, par ladite unité de commande, un signal d’entrée (Si) ayant sa puissance et son spectre de fréquence définis, Envoyer ce signal d’entrée au circuit électronique de détection d’humidité (D), ledit circuit électronique de détection d’humidité présentant des coefficients de réflexion (S11) et de transmission (S21) défini et étant apte à recevoir ce signal d’entrée, à l’injecter dans le module résonateur du circuit électronique de détection d’humidité et à générer un signal de sortie (So) ayant une puissance et un spectre de fréquence modifiés ; Réceptionner, par ladite unité de commande le signal de sortie ; Traiter le signal de sortie (So) reçu et l’associer au signal d’entrée (Si) afin de déterminer un duo de paramètres S21, S11; Comparer le duo de paramètres S21, S11 calculé à une liste de correspondance prédéfinie, spécifique au circuit électronique de détection d’humidité relative, entre un duo de paramètres S21, S11 et une valeur d’humidité relative pour déterminer la valeur de l’humidité relative. Procédé de mesure d’humidité relative selon la revendication précédente, dans lequel il comprend une étape préalable de calibrage dans laquelle le vitrage est soumis, dans une enceinte, à une valeur d’humidité définie, ladite étape de calibrage consistant à envoyer un signal utile de test (Sit), à recevoir un signal de sortie test (Sot) pour calculer un duo de paramètres S21, S11 et le comparer à la liste de correspondance prédéfinie afin de déterminée une valeur d’humidité relative calculée, ladite étape de calibrage permettant en outre de comparer la valeur d’humidité relative calculée à la valeur d’humidité relative définie pour déterminer un coefficient de correction spécifique audit vitrage et à appliquer ultérieurement. Procédé de mesure d’humidité relative selon la revendication précédente, dans lequel le coefficient de correction est imprimé sur ledit vitrage sous la forme d’un code du type QR code, la détermination de la valeur d’humidité relative prenant en compte ce coefficient de correction. Procédé de détection de buée, dans lequel le vitrage comprend en outre un capteur de température (5) générant un signal représentatif de la température, ladite unité de commande utilisant ledit signal représentatif de la température et la valeur d’humidité relative déterminée à l’aide du procédé de mesure d’humidité relative selon l’une des revendications 10 à 12 pour détecter la présence de buée.