INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Une autre technologie connue pour la réalisation des commutateurs RF repose sur l’utilisation de matériaux à changement de phase PCM (« Phase Change Materials » selon la terminologie anglaise) tels que les matériaux chalcogénures de type GeTe. Le principe des matériaux PCM repose sur un changement réversible du matériau d’un état amorphe (avec un arrangement désordonné d’atomes) à un état cristallin (avec un arrangement ordonné d’atomes). La différence structurale entre l’état amorphe et l’état cristallin se traduit par un changement des propriétés électriques du matériau. A l’état amorphe le matériau présente une forte résistivité électrique et à l’état cristallin, le matériau est caractérisé par une faible résistivité électrique. Le fonctionnement d’un commutateur RF PCM est illustré en . Le commutateur est un dispositif dans lequel les deux électrodes RF sont connectées à une zone réalisée dans un matériau PCM tel que du GeTe, ladite zone pouvant être soit dans un état Roff (i.e. hautement résistif) lorsque le matériau PCM est dans un état amorphe soit dans un état Ron (i.e. faiblement résistif) lorsque le matériau PCM est dans un état cristallin. La commutation réversible entre l’état cristallin et l’état amorphe est obtenue par un traitement thermique spécifique (i.e. chauffage ou refroidissement du matériau de façon contrôlée) obtenu par l’envoi d’impulsions électriques dans un élément chauffant. Les deux états amorphe et cristallin étant stables, il n’est pas nécessaire de maintenir un courant/tension de commande pour maintenir un état de sorte que le commutateur RF PCM a un comportement non volatil, offrant dès lors une solution efficace pour diminuer la consommation d’énergie. Les commutateurs RF PCM présentent par ailleurs des FoM meilleures que celles des transistors et un grand contraste en résistivité entre les deux états ainsi qu’une très faible résistivité à l’état cristallin permettant de réaliser des commutateurs ayant de faibles pertes d’insertion.
On connait deux catégories de commutateurs RF PCM : les premiers sont dits à actionnement indirect tandis que les seconds sont dits à actionnement direct.
Un exemple de commutateur à actionnement indirect est illustré en . Le commutateur 1 de la comporte deux électrodes RF 2 et 3 reliées entre elles par un motif PCM 4. Le commutateur 1 comporte également un élément chauffant 5 (ou « heater » selon la terminologie anglaise) agencé orthogonalement à la ligne RF et qui n’est pas en contact avec le motif PCM 4. On retrouve généralement un matériau diélectrique (non représenté ici) entre l’élément chauffant 5 et le motif PCM 4. La couche de diélectrique joue un double rôle. Elle permet d’une part d’isoler électriquement l’élément chauffant du reste du circuit (électrodes RF 2 et 3 et matériau PCM 4) et d’autre part, de coupler thermiquement l’élément chauffant 5 et le motif PCM 4. Le chauffage du matériau PCM est indirect, car les impulsions électriques d’actionnement sont appliquées au niveau de l’élément chauffant (qui n’est pas en contact électrique avec le matériau PCM) via ses entrée/sortie 6 et 7. L’élément chauffant 5 chauffe par effet Joule et la chaleur générée est transmise indirectement par radiation thermique vers le motif PCM 4 à travers la couche de diélectrique. Par conséquent, le matériau PCM change de propriétés électriques (résistivité) modifiant ainsi l’impédance vue entre les deux électrodes RF 2 et 3. Le matériau diélectrique doit être un isolant électrique le plus épais possible pour limiter les capacités parasites entre l’élément chauffant d’un côté et le motif PCM et les électrodes RF de l’autre. Il doit également être un conducteur thermique le plus fin possible pour que la température nécessaire au changement de phase passe le plus rapidement entre l’élément chauffant et le motif PCM avec un moindre cout énergétique. Il faut donc trouver le meilleur compromis pour l’épaisseur de diélectrique entre la conductivité thermique et l’isolation électrique.
Un exemple de réalisation d’une structure à actionnement indirect est notamment décrite dans l’article « A four-terminal, inline, chalcogenide phase-change RF switch using an independent resistive heater for thermal actuation » (El-Hinnawy et al., Electron Device Letters, 2013) dans lequel l’élément chauffant est localisée sous le motif PCM. On connait également d’autres commutateurs RF à actionnement indirect dans lesquels l’élément chauffant est situé au-dessus du motif PCM. Les principaux inconvénients des commutateurs PCM à actionnement indirect résident dans le temps de commutation (de l’ordre de 100 à 1000 ns) qui reste élevé par rapport aux technologies semiconductrices (du fait du volume important de matériau PCM à commuter) et la consommation en puissance importante (de l’ordre de 1 à 500 nJ) nécessaire pour faire transiter le matériau entre les deux états.
Afin de limiter la consommation en puissance, l’article « Directly heated four-terminal phase changes switches » (Wang et al. IEEE MTT-S Int. Symp., June 2014) décrit une structure de commutateur RF PCM à actionnement direct telle qu’illustrée en . Le dispositif est un commutateur à quatre terminaux métalliques : deux électrodes RF et deux électrodes DC utilisées pour le chauffage du matériau PCM. Comme le montre la , une couche de GeTe est connectée horizontalement aux électrodes RF en Au (constituant le chemin RF horizontal) et verticalement aux électrodes DC en TiN (constituant le chemin de chauffage vertical). Pour faire transiter le GeTe entre l’état cristallin et l’état amorphe, des impulsions en courant sont appliquées entre les deux électrodes résistives de chauffage en TiN et la chaleur induite par effet joule est transmise directement au matériau qui change de propriété. Ici c’est donc la densité de courant amenée par les électrodes de chauffage à travers le matériau PCM qui produit l’échauffement nécessaire au changement de phase. Ainsi, l’impédance vue entre les deux électrodes va commuter entre une forte valeur et une faible valeur suivant l’état du GeTe (amorphe ou cristallin). La structure de la permet d’améliorer la consommation en puissance. Toutefois, le temps de commutation reste long du fait du volume de matériau PCM utilisé dans chaque via où il est déposé.
L’article « RF switches using phase change material » (Shim et al., IEEE Int. Conf. Microeletromech. Syst., Jan. 2013) décrit un autre exemple d’architecture de commutateur RF PCM à actionnement direct illustrée en . Le commutateur comporte ici des électrodes RF en or (Au) qui font également office d’électrodes de chauffage pour actionner le motif de GeTe disposé entre les deux électrodes. Le signal RF et l’impulsion de courant DC d’actionnement suivent donc le même chemin vertical. Comme dans l’exemple précédent, le temps de commutation reste long du fait du volume de matériau PCM utilisé dans chaque via où il est déposé. Une telle architecture nécessite par ailleurs d’utiliser plusieurs vias recevant chacun un motif de GeTe afin de diminuer la résistance Ron : il est dès lors difficile de faire commuter l’ensemble des vias, notamment lorsque l’un d’entre eux a basculé à l’état ON.
Le changement de phase est obtenu par une impulsion thermique créée par effet joule à partir d’une impulsion de courant dans l’élément chauffant (chauffage indirect) ou directement dans le matériau (chauffage direct). Pour passer de l’état amorphe à l’état cristallin le matériau PCM est chauffé à des températures relativement faibles (environ 150°C à 350°C selon le type de matériau utilisé) pendant un temps relativement long (de l’ordre de la µ-seconde) afin que le matériau se réorganise dans son état cristallin. Pour passer d’un état cristallin à un état amorphe, le matériau est chauffé à des températures élevées (de 600 à 1000°C selon le type de matériau utilisé) pendant un lapse de temps plus court (de la dizaine à la centaine de nanosecondes) pour amener le matériau à la fusion. Puis le signal est coupé afin que le matériau refroidisse suffisamment vite pour obtenir une trempe thermique du matériau. Le matériau PCM se fige alors dans un état amorphe sans avoir le temps de reformer un cristal
Il existe donc un besoin d’un commutateur RF à base de PCM présentant des FoM comparables à celles des commutateurs RF à base de PCM connus tout en limitant la consommation de puissance nécessaire à la commutation et en réduisant le temps de commutation.
ETAT DE LA TECHNIQUE Un EPI est un élément de sécurité essentiel visant à assurer l’intégrité physique d’un opérateur face aux dangers intrinsèques de sa mission. Par exemple, dans l’Union Européenne, les EPI sont classés en trois catégories, aux Etats Unis en quatre catégories, selon la gravité du risque dont ils protègent.
Dans ce contexte, les gants isolants destinés aux interventions sur un réseau électrique font généralement partie des catégories d’EPI les plus élevées, à cause des dommages corporels très sévères que peut potentiellement causer une électrisation.
Garantir l’intégrité fonctionnelle de ces équipements au cours de leur vie est donc essentiel et exige de la part de l’utilisateur des vérifications visuelles par gonflage avant chaque utilisation. Un tel test est recommandé notamment par les normes EN 60903 et IEC 60903. Ces vérifications permettent de constater une rupture de l’intégrité du gant en détectant d’éventuelles fuites d’air, mais surtout grâce à sa dilatation de réaliser une inspection méticuleuse de toute la surface extérieure du gant pour y détecter d’éventuelles coupures, tâches, brulures et autres altérations. L’utilisation de dispositifs adaptés pour gonfler des gants isolants est censée améliorer ces vérifications en les rendant rapides et faciles à faire.
Cependant, la Demanderesse s’est aperçue du fait que ces testeurs pneumatiques souffrent de plusieurs inconvénients. Premièrement, la pose du gant sur le testeur est très malaisée, car l’étanchéité est réalisée par des élastiques larges ou des fermetures auto-agrippantes indépendantes, susceptibles de se décrocher.
Deuxièmement, retirer le gant isolant de ces testeurs pneumatiques à l’issue de la procédure de test implique une décompression brutale qui peut éjecter le gant isolant des mains de l’utilisateur, les attaches élastiques ou auto-agrippantes ou encore le testeur lui-même.
Un but de la présente demande est de remédier aux inconvénients précités, en proposant un nouveau testeur pneumatique.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un dispositif de test pneumatique pour gant électriquement isolant, comprenant :
- un soufflet et un bouton de gonflage ;
- une partie d’emmanchement configurée pour être insérée dans la manche d’un gant, ladite partie d’emmanchement comportant une valve de sortie d’air pour le gonflage du gant par l’air du soufflet ;
ledit dispositif comportant un bouton de dépressurisation configuré pour permettre d’évacuer de façon contrôlée l’air du gant à tester quand ledit bouton de dépressurisation est pressé.
Le dispositif est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
- le bouton de dépressurisation est disposé sur une section qui est intermédiaire entre d’une part le soufflet et le bouton de gonflage et d’autre part la partie d’emmanchement ;
- un cordon élastique configuré pour entourer le gant sur la partie d’emmanchement et le maintenir en réalisant un serrage étanche sur celui-ci ;
- le cordon élastique est attaché à la section intermédiaire, ladite section intermédiaire comportant au moins une encoche de blocage configuré pour recevoir et bloquer l’extrémité du cordon élastique serré sur le gant ;
Typiquement, le boitier 505 a une forme générale parallélépipédique dont la dimension de chaque côté (largeur, longueur, épaisseur) n’excède pas 50cm, et de préférence 30cm.
L’homme du métier appréciera que tout ou partie des modules décrits plus haut peut être implémenté sous forme de modules matériels, c'est-à-dire sous forme d'un circuit électronique, par exemple micro-câblé, ne faisant pas intervenir de programme d'ordinateur ou à l’inverse, ces modules peuvent être intégrés à un programme d’ordinateur sous forme de modules logiciels.
Enfin, dans un mode de réalisation particulier, le ou chaque boîtier 505 peut comporter un dispositif de communication sans fil, par exemple par une connexion de type Bluetooth ou Bluetooth Low Energy, permettant la transmission de données à un appareil indépendant. Les informations collectées peuvent ainsi être transmise de manière sécurisée sur une courte distance depuis le ou chaque boîtier 505.
Avantageusement, le système décrit ici permet de régler finement des menuiseries, au moment de leur installation par exemple, pour garantir les performances d’étanchéité théoriques attendues.
En outre, le système pour contrôler l’étanchéité d’une menuiserie peut également permettre de suivre l’évolution dans le temps de l’usure des joints via son impact sur l’étanchéité. Il est alors possible de planifier une maintenance sur la base des informations obtenues grâce au système.
Le système permet encore de vérifier la compatibilité de menuiseries avec des normes établies en matière d’étanchéité, comme par exemple celles liées au classement AEV.
En référence à la , nous allons maintenant décrire un mode de mise en œuvre d’un procédé 901 de contrôle d’une performance d’étanchéité d’une menuiserie au moyen d’un système pour contrôler l’étanchéité d’une menuiserie tel que décrit plus haut.
L’étape 903 consiste en l’ouverture d’un ouvrant de la menuiserie. La menuiserie est alors en position ouverte.
L’étape 905 consiste en le montage des capteurs au niveau d’un joint d’étanchéité de l’ouvrant, ou d’un dormant de la menuiserie, les capteurs étant répartis autour de l’ouvrant ou du dormant. La répartition est libre pour l’opérateur du système en fonction des points d’intérêt que celui-ci souhaite contrôler. En outre, les capteurs étant amovibles, il est facile de modifier la répartition des capteurs rapidement.
En outre, les capteurs peuvent être collés sur le joint d’étanchéité 107 ou sur un élément de l’ouvrant 103 ou du dormant 105.
L’étape 907 consiste en la fermeture de l’ouvrant. De cette façon, la menuiserie est en position fermée et une pression s’exerce sur les capteurs.
L’étape 909 consiste en la collecte des informations émises par les capteurs, analyse de ces informations et affichage des résultats d’analyse. Comme dit plus haut, les informations collectées le sont en temps réel et permet donc de suivre, après analyse, l’évolution de la pression en temps réel aux différents emplacements auxquels sont positionnés les capteurs.
L’étape 911 consiste en l’ouverture de l’ouvrant. La menuiserie est à nouveau en position ouverte de sorte que les capteurs sont facilement accessibles.
L’étape 913 consiste en le retrait des capteurs. Le système est alors prêt à être utilisé à nouveau, par exemple sur une autre menuiserie.
Comme déjà évoqué en référence au système décrit plus haut, lors de l’étape 909, les résultats d’analyse peuvent être affichés sur le ou chaque boîtier 505 pour être lus par un opérateur du système.
Alternativement, l’étape 909 peut consister en la communication des informations collectées, de préférence sans fil, à un appareil indépendant qui traite ses informations et affiche les résultats.
Un tel port de distribution 25 est alors en communication hydraulique avec l’espace interne 21 d’un réservoir 20 ainsi qu’avec la première entrée 16 de la pile à combustible 15 et l’entrée de remplissage 23. Ainsi, le port de distribution 25 peut comprendre une conduite de circulation 26 en communication hydraulique avec un circuit hydraulique d’entrée 28 muni de l’entrée de remplissage 23. De plus, le port de distribution 25 peut comprendre une liaison de distribution 27 connectée à un circuit hydraulique de distribution 29 débouchant sur la pile à combustible 15, et en particulier connectée à la première entrée 16. Eventuellement, le circuit hydraulique de distribution 29 peut comprendre une vanne de distribution 291, possiblement pilotée par un contrôleur 90.
Le contrôleur 90 peut comprendre une ou plusieurs unités de traitement. Chaque unité de traitement peut comprendre par exemple au moins un processeur et au moins une mémoire, au moins un circuit intégré, au moins un système programmable, au moins un circuit logique, ces exemples ne limitant pas la portée donnée à l’expression « unité de traitement ». Le terme processeur peut désigner aussi bien une unité centrale de traitement connue sous l’acronyme CPU, une unité graphique de traitement GPU, une unité digitale connue sous l’acronyme DSP, un microcontrôleur…
Selon une réalisation, un ou des réservoirs 20 sont réalisés à partir de matériaux composites. De manière complémentaire ou alternative, un ou des réservoirs 20 sont réalisés pour contenir le combustible 99 dans un espace interne 21 à une pression élevée, par exemple de l’ordre de 700 bars. Le cas échéant, le port de distribution 25 peut comprendre un détendeur, illustré par un carré noir sur les figures 2 à 4, pour que le combustible 99 chute à une pression plus basse dans le circuit hydraulique de distribution 29, par exemple de l’ordre de 3 bars.
Indépendamment de la manière de réaliser la pile à combustible 15 et le ou les réservoirs 20, le générateur d’énergie électrique 10 comprend un système de régulation de température 35.
Ce système de régulation de température 35 est pourvu d’un fluide caloporteur 36 ainsi que d’au moins un régulateur de température 38 configuré pour réguler une température du fluide caloporteur 36 et d’au moins un circulateur 37 pour mettre en mouvement le fluide caloporteur 36 dans le régulateur de température 38 et dans une pluralité de circuits hydrauliques.
Un régulateur de température 38 peut être muni d’au moins un réchauffeur 42. Par exemple, une tuyauterie de réchauffage amont 421 achemine le fluide caloporteur 36 dans le réchauffeur 42 qui rejette le fluide caloporteur 36 dans une tuyauterie de réchauffage aval 422.
Le terme « tuyauterie » désigne tout dispositif pouvant comprendre un ou plusieurs tuyaux ou un équivalent.
Le contrôleur 90 peut piloter le réchauffeur 42 de manière usuelle en fonction d’au moins une consigne et d’un senseur de température non représenté. Eventuellement, la tuyauterie de réchauffage amont 421 est munie d’une vanne de contrôle pilotée par le contrôleur 90, pour autoriser ou interdire la circulation du fluide caloporteur 36 dans le réchauffeur 42 en fonction du besoin.
De manière complémentaire ou alternative, le régulateur de température 38 peut être muni d’au moins un refroidisseur 39. Par exemple, une tuyauterie de refroidissement amont 391 achemine le fluide caloporteur 36 dans le refroidisseur 39 qui rejette le fluide caloporteur 36 dans une tuyauterie de refroidissement aval 392.
Le contrôleur 90 peut piloter le refroidisseur 39 de manière usuelle en fonction d’au moins une consigne et d’un senseur de température non représenté. Eventuellement, la tuyauterie de refroidissement amont 391 est munie d’une vanne de régulation de réservoir pilotée par le contrôleur 90, pour autoriser ou interdire la circulation du fluide caloporteur 36 dans le refroidisseur 39 en fonction du besoin.
Selon l’exemple illustré, le refroidisseur 39 peut comprendre un échangeur 41 de type radiateur relié hydrauliquement à la tuyauterie de refroidissement amont 391 et à la tuyauterie de refroidissement aval 392. Eventuellement, le refroidisseur 39 peut comprendre un ventilateur 340 pour ventiler le radiateur 41. Le ventilateur 340 peut être mis en mouvement électriquement, ou mécaniquement à l’aide de la circulation de l’air circulant dans un système de climatisation, de chauffage et/ou de désembuage de l’aéronef 1.
Selon l’exemple illustré, le système de régulation de température 35 comporte un refroidisseur 39 et un réchauffeur 42 agencé hydrauliquement en série l’un derrière l’autre. Dès lors, la tuyauterie de refroidissement aval 392 alimente en fluide caloporteur 36 la tuyauterie de réchauffage amont 421, la tuyauterie de réchauffage aval 422 alimentant en fluide caloporteur la tuyauterie de refroidissement amont 391. Selon un autre exemple, le refroidisseur 39 et le réchauffeur 42 peuvent agencés hydrauliquement en parallèle.
Selon un autre aspect, le circulateur 37 peut comprendre une ou des pompes. Selon l’exemple de la , une pompe est agencée sur la tuyauterie de refroidissement aval 392. Une telle pompe peut toutefois être agencée sur n’importe quelle autre tuyauterie.
Indépendamment des possibilités précédentes, le système de régulation de température 35 comporte un circuit de régulation de pile 45 traversé par le fluide caloporteur 36. Le circuit de régulation de pile 45 a pour fonction de faire circuler le fluide caloporteur 36 dans, contre ou à proximité de la pile à combustible 15 afin de réguler la température de cette pile à combustible 15.
Par exemple, le circuit de régulation de pile 45 comporte successivement une tuyauterie de régulation de pile amont 451 alimentant une tuyauterie de régulation 452 cheminant dans, contre ou à côté de la pile à combustible 15, puis une tuyauterie de régulation de pile aval 453. Eventuellement, la tuyauterie de régulation de pile amont 451 comporte une vanne de régulation de pile 454 pilotée par le contrôleur 90.
Selon l’exemple illustré, la tuyauterie de refroidissement aval 392 alimente en fluide caloporteur 36 la tuyauterie de régulation de pile amont 451, la tuyauterie de régulation de pile aval 453 débouchant sur la tuyauterie de refroidissement amont 391.
Ainsi, l'oscillateur 200 de la diffère de l'oscillateur 104 de la uniquement en ce que le seuil Vth de commutation des inverseurs INV1 et INV3 n'est pas commandable en tension, ni par la tension DV, ni par les deux tension Vin et Vfb.
Bien que la illustre l'oscillateur 200 de la , chacun des oscillateurs 300, 302 de la peut être mis en œuvre de la même façon que l'oscillateur 200 de la , en adaptant, si besoin, les signaux de commande des interrupteurs M6 et M7, et le signal de sortie disponible sur la sortie Q de la bascule 800.
La représente un exemple de mode de réalisation d'un oscillateur à relaxation, sans verrouillage en injection et sans commande en tension, par exemple de l'oscillateur 202 de la .
L'oscillateur 202 de la diffère de l'oscillateur 104 de la en ce qu'il ne comprend pas les moyens de commande en tension des seuils de commutation des inverseurs INV1 et INV3, et qu'il ne comprend pas les moyens (ou composant) pour la mise en œuvre du verrouillage en injection, c'est à dire les composants CI, M5 et M6. Dit d'une autre façon, l'oscillateur 202 de la diffère de l'oscillateur 200 de la en ce qu'il ne comprend pas moyens (ou composant) pour la mise en œuvre du verrouillage en injection, c'est à dire les composants CI, M5 et M6.
La valeur ClockVal des capacités CL de l'oscillateur 202 de la est adaptée par rapport à celle des capacités CL des oscillateurs 200 et 104, de sorte que la fréquence naturelle flock de l'oscillateur 200 soit dans la plage de verrouillage de l'oscillateur 104.
Selon un exemple particulier de mode de réalisation, l'oscillateur 104 est mis en œuvre de la façon décrite en relation avec la et la fréquence flock est choisie au milieu de la plage de verrouillage de l'oscillateur 104, d'où il résulte que la valeur ClockVal peut s'écrire ClockVal = CLval.((1 + α)/(0,5 + α)).