FR2793025A1 - Relative humidity sensor esp for motor vehicle heating or air conditioning system has moisture and air permeable cover resistant to impurities - Google Patents
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Abstract
Description
I La présente invention a trait à un capteur d'humidité relative,I The present invention relates to a relative humidity sensor,
notamment pour appareil de chauffage et/ou in particular for a heater and / or
climatisation, dans l'habitacle d'un véhicule automobile. air conditioning in the passenger compartment of a motor vehicle.
La présente invention a plus spécialement trait à un capteur d'humidité relative, notamment pour appareil de chauffage et/ou climatisation, en contact ou échange direct avec son environnement, en particulier à variation d'impédance à savoir un capteur de type capacitif ou résistif.10 Dans l'humidité il y a de nombreux éléments susceptibles de détruire les capteurs aussi ces derniers doivent être protégés de toutes les formes d'agressions physico- chimiques ou impuretés diverses de leur environnement proche.15 En effet, lesdites agressions ou impuretés du milieu environnant, tant extérieur qu'intérieur, peuvent être dues notamment: - au sel, notamment au brouillard salin et/ou aux projections de sel lors des salaisons de routes - au soufre - aux vapeurs d'essence, aux gaz d'échappement - à la fumée de cigarette The present invention relates more particularly to a relative humidity sensor, in particular for a heating and / or air conditioning device, in direct contact or exchange with its environment, in particular with impedance variation, namely a sensor of the capacitive or resistive type. .10 In humidity there are many elements capable of destroying the sensors so the latter must be protected from all forms of physicochemical attack or various impurities from their immediate environment.15 Indeed, said attacks or impurities from the surrounding environment, both outside and inside, may be due in particular to: - salt, especially salt spray and / or salt spray during road salting - sulfur - petrol fumes, exhaust gases - with cigarette smoke
etc...etc ...
Aussi il devient indispensable aujourd'hui de mettre point des capteurs qui bien qu'étant en contact direct avec le milieu Also it becomes essential today to develop sensors which although being in direct contact with the environment
extérieur, tels que des capteurs à variation d'impédance, par30 exemple, résistent néanmoins aux principales et plus fréquentes agressions et/ou impuretés de l'environnement. external, such as variable impedance sensors, for example, nevertheless resist the main and more frequent aggressions and / or impurities from the environment.
La conséquence principale de ces agressions et impuretés diverses est une détérioration progressive en cours d'utilisation de l'ensemble des constituants des capteurs et en particulier des suivants: - l'élément sensible; - le support de l'élément sensible; et The main consequence of these various aggressions and impurities is a progressive deterioration during use of all the components of the sensors and in particular of the following: - the sensitive element; - the support of the sensitive element; and
- des électrodes.- electrodes.
Aussi il n'est pas rare de voir annoncer par des fournisseurs de ce type de capteurs des dérives de la mesure dès Also it is not uncommon to see suppliers of this type of sensors announce measurement drifts from
la deuxième année de l'ordre de 20 % à 30 %. the second year in the range of 20% to 30%.
On note également des augmentations notables dans les temps There are also notable increases over time
de réponse.et des variations de la mesure de l'ordre de 50 %. of response. and variations of the measurement of the order of 50%.
Il faut donc envisager des remplacements relativement It is therefore necessary to consider replacements relatively
fréquents de ces capteurs, environ tous les deux ans. frequent of these sensors, approximately every two years.
Il est devenu d'autant plus urgent de régler ce problème de dégradation des capteurs d'humidité relative, soumis aux différentes sortes agressions mentionnées ci-dessus, que les contraintes d'environnement se sont encore récemment sévérisées dans le secteur automobile.20 Il s'agit en effet d'un problème de sécurité dans le cas de la conduite automobile: une mesure d'humidité relative à des It has become all the more urgent to resolve this problem of degradation of the relative humidity sensors, subjected to the various kinds of aggressions mentioned above, as environmental constraints have become more severe in the automotive sector recently. is indeed a safety problem in the case of driving: a humidity measurement relating to
fins préventives permet notamment d'améliorer la visibilité en alertant par exemple de la présence d'humidité dans l'air avant25 l'apparition de buée sur le pare-brise. preventive purposes notably improves visibility by alerting, for example, of the presence of humidity in the air before25 the appearance of fogging on the windshield.
La présente invention a trait à un capteur d'humidité relative dans l'air, notamment pour appareil de chauffage et/ou climatisation, du type comportant un élément sensible relié30 électriquement à au moins deux électrodes et porté par un support, caractérisé en ce qu'au moins une partie du capteur est The present invention relates to a relative humidity sensor in air, in particular for a heating and / or air conditioning device, of the type comprising a sensitive element electrically connected to at least two electrodes and carried by a support, characterized in that '' at least part of the sensor is
protégée par au moins un moyen de protection perméable à l'eau et à l'air et imperméable aux impuretés. protected by at least one means of protection permeable to water and air and impermeable to impurities.
Le capteur d'humidité relative conforme à la présente invention possède ainsi l'avantage d'être protégé en particulier contre des infiltrations de sel, fréquentes en période de salaisons des routes et/ou lors de brouillard salin, sans The relative humidity sensor according to the present invention thus has the advantage of being protected in particular against infiltration of salt, which is frequent during the season of road saltings and / or during salt spray, without
empêcher l'élément sensible du capteur de " voir " parfaitement le milieu environnant. prevent the sensitive element of the sensor from "seeing" the surrounding environment perfectly.
Le capteur d'humidité relative selon la présente invention permet en outre d'éviter les erreurs de mesure d'humidité relative, les modifications du temps de réponse et possède une durée de vie largement augmentée comparée à celle des capteurs d'humidité relative de l'art antérieur.10 Le capteur conforme à l'invention présente d'excellentes caractéristiques de sensibilité à l'humidité et une faible dérive après avoir été exposé à des conditions sévères pendant longtemps.15 Le rôle habituel et essentiel d'un capteur est de visualiser une information à mesurer dans le milieu dans lequel il se The relative humidity sensor according to the present invention also makes it possible to avoid errors in the measurement of relative humidity, modifications of the response time and has a greatly increased service life compared to that of the relative humidity sensors of the prior art. 10 The sensor according to the invention has excellent characteristics of sensitivity to humidity and a low drift after being exposed to severe conditions for a long time. The usual and essential role of a sensor is to visualize information to be measured in the environment in which it occurs
trouve. Dans le cas d'un capteur d'humidité relative dans l'air cela nécessite un contact entre un élément dit sensible et20 l'air. find. In the case of a relative humidity sensor in the air, this requires contact between a so-called sensitive element and the air.
On entend par élément sensible, la partie du capteur qui permet de convertir une information non-électrique en information électrique exploitable.25 By sensitive element is meant the part of the sensor which makes it possible to convert non-electrical information into usable electrical information.
Dans le cas d'un capteur résistif, c'est l'humidité qui fait varier la résistance. In the case of a resistive sensor, it is the humidity which varies the resistance.
Dans le cas d'un capteur capacitif, l'humidité pénètre dans le diélectrique et fait varier la capacité. In the case of a capacitive sensor, moisture enters the dielectric and varies the capacitance.
Aussi l'élément sensible sera réalisé en tout type de matériau approprié apte à présenter une variation de ses propriétés électriques (résistance ou capacité) en fonction de l'humidité du milieu ambiant. 35 Mais des variations indésirables de la capacité d'un capteur peuvent être dues à des agressions physico-chimiques ou impuretés, par exemple, et peuvent induire des erreurs dans la Also the sensitive element will be made of any type of suitable material capable of exhibiting a variation in its electrical properties (resistance or capacity) as a function of the humidity of the ambient medium. 35 However, undesirable variations in the capacity of a sensor can be due to physico-chemical aggressions or impurities, for example, and can induce errors in the
mesure de la capacité, donc de l'information que l'on souhaite extraire de cette mesure. measurement of the capacity, therefore of the information that one wishes to extract from this measurement.
La protection des capteurs d'humidité relative dans le cadre de la présente invention permet de limiter dans le temps ces The protection of the relative humidity sensors in the context of the present invention makes it possible to limit over time these
variations et donc d'augmenter la durée de vie de ces capteurs. variations and therefore increase the life of these sensors.
La présence d'une membrane filtrante constitue un capotage The presence of a filter membrane constitutes a rollover
protecteur en particulier de l'élément sensible qui ne perturbe ou ne diminue aucunement le temps de réponse du capteur. protector in particular of the sensitive element which does not disturb or in any way reduce the response time of the sensor.
Dans le cas des capteurs capacitifs, l'élément sensible est un condensateur dont le diélectrique est constitué d'une In the case of capacitive sensors, the sensitive element is a capacitor whose dielectric consists of a
substance hygroscopique.hygroscopic substance.
Cet élément sensible qui fait partie du capteur est généralement porté par un support encore appelé " substrat ", pouvant être notamment en métal, en céramique ou en plastique.20 Généralement, des composants électroniques du capteur permettent un prétraitement des signaux électriques issus de This sensitive element which is part of the sensor is generally carried by a support also called a "substrate", which can in particular be made of metal, ceramic or plastic.20 Generally, electronic components of the sensor allow pre-processing of the electrical signals coming from
l'élément sensible et les renvoient vers une partie électronique constituée, par exemple, par des circuits imprimés ou des25 couches épaisses. the sensitive element and return them to an electronic part constituted, for example, by printed circuits or thick layers.
On a constaté qu'il est préférable que la connexion entre les " électrodes " et la partie élément sensible, qui est en général réalisée par soudage (encore appelé " bonding "), soit30 également protégée d'éventuelles infiltrations de sel et It has been found that it is preferable that the connection between the "electrodes" and the sensitive element part, which is generally carried out by welding (also called "bonding"), is also protected from possible infiltration of salt and
d'autres attaques physico-chimiques. other physico-chemical attacks.
Ainsi dans le cas d'un support/substrat en métal, en protégeant spécifiquement de manière avantageuse ces connecteurs, on évite le risque d'avoir un contact direct entre l'électrode et le support/substrat en raison par exemple d'un Thus in the case of a metal support / substrate, by specifically protecting advantageously these connectors, the risk of having direct contact between the electrode and the support / substrate is avoided, for example due to a
dépôt de sel éventuel, ce qui entraînerait un court-circuit. possible salt deposit, which would cause a short circuit.
Comme exemple de revêtement de protection du support/substrat du capteur selon l'invention, on peut citer un gel. De préférence on utilise un gel à base de silicones.5 Avantageusement, ledit gel est déposé par centrifugation en une couche d'épaisseur constante, ladite couche présentant de préférence, sur l'élément sensible, une épaisseur d'environ 1 micron à environ 50 microns.10 La présence de sel ou d'autres types d'agressions chimiques peut aussi provoquer la dégradation des composants électroniques As an example of a protective coating for the support / substrate of the sensor according to the invention, mention may be made of a gel. Preferably, a silicone-based gel is used. 5 Advantageously, said gel is deposited by centrifugation in a layer of constant thickness, said layer preferably having, on the sensitive element, a thickness of approximately 1 micron to approximately 50 microns. 10 The presence of salt or other types of chemical attack can also cause degradation of electronic components
du capteur.of the sensor.
Les connecteurs, le support/substrat et éventuellement une partie de l'élément sensible sont de préférence également The connectors, the support / substrate and possibly a part of the sensitive element are preferably also
protégés de manière spécifique. Une telle protection est avantageusement réalisée par époxyage, technique comportant le dépôt d'une poudre d'un revêtement en matière isolante telle que20 du plastique thermodurcissable, sur une surface métallique à protégée, par un mécanisme électrostatique. specifically protected. Such protection is advantageously carried out by epoxying, a technique comprising the deposition of a powder of a coating of insulating material such as thermosetting plastic, on a metal surface to be protected, by an electrostatic mechanism.
Tout type de matériau assurant une protection efficace contre des agressions du milieu ambiant telles que définies ci- Any type of material providing effective protection against attacks from the ambient environment as defined above
dessus peut convenir.above may be suitable.
De préférence un tel revêtement protecteur est constitué de résines époxyde. Preferably such a protective coating consists of epoxy resins.
Par ailleurs, un autre intérêt du procédé par époxyage réside essentiellement dans l'homogénéité du dépôt obtenu et ce Furthermore, another advantage of the epoxying process essentially resides in the homogeneity of the deposit obtained and this
quelle que soit la surface à protéger. whatever the surface to be protected.
La présente invention va maintenant être décrite plus en détails, dans ces caractéristiques et autres avantages, en référence aux dessins annexés, donnés à titre purement illustratif et dans lesquels: la Figure 1 représente un schéma d'un premier mode de réalisation du capteur selon la présente invention; la Figure 2 représente une vue latérale, en section partielle par un plan vertical médian passant par les connecteurs d'un deuxième mode de réalisation d'un capteur selon l'invention; la Figure 3 représente une variante du mode de réalisation précédent; la Figure 4 représente une vue latérale, en section partielle par un plan vertical médian passant par les connecteurs d'un quatrième mode de réalisation d'un capteur selon l'invention, et The present invention will now be described in more detail, in these characteristics and other advantages, with reference to the accompanying drawings, given purely by way of illustration and in which: FIG. 1 represents a diagram of a first embodiment of the sensor according to the present invention; 2 shows a side view, in partial section through a vertical median plane passing through the connectors of a second embodiment of a sensor according to the invention; Figure 3 shows a variant of the previous embodiment; FIG. 4 represents a side view, in partial section through a vertical median plane passing through the connectors of a fourth embodiment of a sensor according to the invention, and
la Figure 5 représente une vue en perspective d'un autre mode de réalisation du capteur conforme à la présente invention. Figure 5 shows a perspective view of another embodiment of the sensor according to the present invention.
Selon la présente invention, la partie protégée du capteur est avantageusement constituée par l'élément sensible (12) et/ou According to the present invention, the protected part of the sensor advantageously consists of the sensitive element (12) and / or
le support (14) et/ou les électrodes (18, 20). the support (14) and / or the electrodes (18, 20).
Sur la Figure 1, on voit un premier mode de réalisation d'un capteur d'humidité relative (10) selon l'invention comportant une partie protégée constituée par: - un élément sensible (12) en contact direct avec un milieu extérieur porté par un support (14) comportant des contacts électriques ou connexions (16) de composants électroniques, (circuit imprimé (40), circuit électronique (42)) de l'élément sensible (12), - des connecteurs (deux électrodes dont une anode (18), et une cathode (20) l'anode (18) traversant un isolant telle qu'un matériau en verre (19)), et In Figure 1, we see a first embodiment of a relative humidity sensor (10) according to the invention comprising a protected part consisting of: - a sensitive element (12) in direct contact with an external medium carried by a support (14) comprising electrical contacts or connections (16) of electronic components, (printed circuit (40), electronic circuit (42)) of the sensitive element (12), - connectors (two electrodes including one anode ( 18), and a cathode (20) the anode (18) passing through an insulator such as a glass material (19)), and
- des fils électriques gainés (34). - sheathed electrical wires (34).
Dans cet exemple de réalisation du capteur de l'invention, le moyen de protection est constitué par un gel (30). De préférence ce gel est à base de silicones. Sur la Figure 2, on a représenté un boîtier (22) dans lequel est placé l'élément sensible (12) et son support (14), et qui comporte une fenêtre (24) agencée en regard d'une face de l'élément sensible (12) et équipée d'une membrane filtrante (26). Dans ce mode de réalisation, on observe que: - la partie supérieure de l'élément sensible (12) est en contact avec le milieu extérieur pour " visualiser " l'humidité relative à mesurer; - l'élément sensible (12) est solidaire d'un support/substrat (14) conducteur de préférence, l'élément sensible (12) étant posé ou collé sur le support/substrat (14) avec une colle conductrice; - un boîtier (22) entoure l'élément sensible (12) et son support (14); et que - des sorties électriques interconnectées au support/substrat (14) sont prévues, une première broche de sortie qui est solidaire du support (14) ainsi qu'une deuxième broche qui traverse le support (14) en passant à travers un In this exemplary embodiment of the sensor of the invention, the protection means consists of a gel (30). Preferably this gel is based on silicones. In Figure 2, there is shown a housing (22) in which is placed the sensitive element (12) and its support (14), and which comprises a window (24) arranged opposite a face of the element sensitive (12) and equipped with a filter membrane (26). In this embodiment, it is observed that: - the upper part of the sensitive element (12) is in contact with the external environment to "visualize" the relative humidity to be measured; - The sensitive element (12) is secured to a support / substrate (14) preferably conductive, the sensitive element (12) being placed or glued to the support / substrate (14) with a conductive adhesive; - a housing (22) surrounds the sensitive element (12) and its support (14); and that - electrical outputs interconnected to the support / substrate (14) are provided, a first output pin which is integral with the support (14) and a second pin which passes through the support (14) passing through a
isolant (19) -pouvant être, par exemple, en verre de manière à éviter les courts-circuits. insulator (19) -may be, for example, glass so as to avoid short circuits.
Dans ce deuxième mode de réalisation plusieurs protections sont ainsi schématisées: - la fenêtre de visualisation ou d'échange avec l'extérieur (24), agencée sur le boîtier (22), est équipée d'une membrane filtrante (26). Le choix du matériau permet une étanchéité parfaite au fenêtrage. Ainsi, ladite membrane filtrante (26) est fixée de manière étanche au rebord (29) de ladite fenêtre (24). De préférence, la membrane filtrante est à base de résine In this second embodiment, several protections are thus shown schematically: - the window for viewing or exchanging with the outside (24), arranged on the housing (22), is equipped with a filtering membrane (26). The choice of material allows perfect sealing of the windowing. Thus, said filter membrane (26) is tightly fixed to the edge (29) of said window (24). Preferably, the filter membrane is based on resin
fluorocarbonée. Elle peut être réalisée en Téflon(, ou en Goretex(, ces matériaux étant cités à titre non limitatif. fluorocarbon. It can be made of Teflon (, or Goretex (, these materials being mentioned without limitation.
- un gel (30), de préférence à base de silicones, protège la partie externe des électrodes (18, 20). - A gel (30), preferably based on silicones, protects the external part of the electrodes (18, 20).
Sur la Figure 3, est représentée une variante du mode de réalisation précédent dans laquelle: - est absente la membrane filtrante; et - un gel (30), de préférence siliconé, vient noyer le support (14) et les parties externes des interconnexions à In Figure 3, a variant of the previous embodiment is shown in which: - the filter membrane is absent; and - a gel (30), preferably silicone, drowns the support (14) and the external parts of the interconnections to
l'intérieur du boîtier (22).inside the housing (22).
Bien entendu, dans un tel mode de réalisation il est tout à fait envisageable de prévoir, selon encore une autre variante Of course, in such an embodiment it is entirely conceivable to provide, according to yet another variant
non représentée, la présence d'une membrane filtrante à l'instar25 du capteur schématisé à la Figure 2. not shown, the presence of a filter membrane like the sensor shown schematically in Figure 2.
Sur la Figure 4 est schématisé encore un autre mode de réalisation du capteur de l'invention dans lequel on observe que: - l'électrode (20) est reliée électriquement à l'élément sensible (12) et est maintenue mécaniquement par le support/substrat (14); - l'électrode 18 est reliée électriquement à l'élément sensible (12) et est maintenue mécaniquement par l'isolant (19) qui permet l'isolation galvanique entre l'électrode (18) et le In another diagram, another embodiment of the sensor of the invention is shown in FIG. 4, in which it can be seen that: - the electrode (20) is electrically connected to the sensitive element (12) and is held mechanically by the support / substrate (14); - the electrode 18 is electrically connected to the sensitive element (12) and is held mechanically by the insulator (19) which allows galvanic isolation between the electrode (18) and the
substrat (14).substrate (14).
- la protection contre les agressions physico-chimiques, ou contre des impuretés, des électrodes (18, 20), du substrat (14) - protection against physico-chemical attack, or against impurities, electrodes (18, 20), of the substrate (14)
et éventuellement d'une partie de l'élément sensible (12) est assurée par un revêtement en matière isolante, avantageusement5 réalisé par époxyage (32). and possibly a part of the sensitive element (12) is provided by a coating of insulating material, advantageously made by epoxy coating (32).
Bien entendu, dans un tel mode de réalisation il est tout à fait envisageable de prévoir, selon encore une autre variante Of course, in such an embodiment it is entirely conceivable to provide, according to yet another variant
non représentée, la présence d'une membrane filtrante à l'instar10 du capteur schématisé à la Figure 2. not shown, the presence of a filter membrane like the sensor shown schematically in Figure 2.
Sur la Figure 5 on voit encore un autre mode de réalisation du capteur conforme à la présente invention. In Figure 5 we see yet another embodiment of the sensor according to the present invention.
Dans cette variante d'exécution, non seulement un fenêtrage (24,25) est prévu de part et d'autre de l'élément sensible (12) mais en outre, ledit fenêtrage présente une ouverture de plus grande taille comparée à celle des autres modes de réalisation In this alternative embodiment, not only a window (24,25) is provided on either side of the sensitive element (12) but also, said window has a larger opening compared to that of the others embodiments
décrits ci-dessus du capteur de l'invention. described above of the sensor of the invention.
Cette ouverture, située à la hauteur de l'élément sensible (12), permet avantageusement un échange d'air par rapport à This opening, located at the height of the sensitive element (12), advantageously allows an exchange of air with respect to
l'axe de l'élément sensible (12).the axis of the sensitive element (12).
Ainsi l'échange entre l'air extérieur et l'air intérieur est favorisé contrairement à certaines réalisations de capteurs d'humidité relative dans lesquelles l'air se piège à l'intérieur au fur et à mesure ou à d'autres réalisations encore o des ouvertures sont disposées tout autour de l'élément sensible, ces différents autres systèmes n'étant pas très performants.30 Aussi dans la variante d'exécution qui est représentée à la Figure 5, le boîtier (22) du capteur (10) conforme à l'invention Thus the exchange between the outside air and the inside air is favored, unlike certain embodiments of relative humidity sensors in which the air is trapped inside as and when or in other embodiments still o openings are arranged all around the sensitive element, these various other systems not being very efficient. 30 Also in the variant which is shown in FIG. 5, the housing (22) of the sensor (10) conforms to the invention
comporte deux fenêtres (24, 25) opposées agencées de part et d'autre de l'élément sensible (12), chacune des fenêtres étant35 équipée d'une membrane filtrante (26, 27). comprises two opposite windows (24, 25) arranged on either side of the sensitive element (12), each of the windows being equipped with a filter membrane (26, 27).
De préférence, le boîtier (22) présente une forme cylindrique et les fenêtres (24,25) sont diamétralement opposées, l'élément sensible (12) étant agencé dans un plan axial du boîtier (22).5 Lorsque le boîtier du capteur conforme à la présente invention est de forme cylindrique, le pas de vis (23) est aussi de manière avantageuse enduit d'une graisse de silicones pour mieux résister, par exemple, aux agressions salines.10 Des protections complémentaires pour la connexion entre l'élément sensible et les connecteurs par un gel, à base de Preferably, the housing (22) has a cylindrical shape and the windows (24,25) are diametrically opposite, the sensitive element (12) being arranged in an axial plane of the housing (22) .5 When the sensor housing conforms to the present invention is cylindrical in shape, the thread (23) is also advantageously coated with a silicone grease to better resist, for example, saltwater attack.10 Additional protections for the connection between the element sensitive and connectors by gel, based on
silicones par exemple, ainsi que pour les connecteurs eux-mêmes, par époxyage, comme il vient d'être décrit ci-dessus, sont bien15 entendu également souhaitables dans le cas de cette autre variante d'exécution. silicones for example, as well as for the connectors themselves, by epoxying, as has just been described above, are of course also desirable in the case of this other alternative embodiment.
En conséquence, la présente invention procure pour la première fois un capteur d'humidité relative, notamment pour appareil de chauffage et/ou climatisation, protégé dans ces constituants essentiels et qui est approprié pour une Consequently, the present invention provides for the first time a relative humidity sensor, in particular for a heating and / or air conditioning device, protected in these essential constituents and which is suitable for
utilisation notamment dans des conditions environnementales sévères comme décrites ci-dessus améliorant nettement, en particulier, la sécurité et le confort dans la conduite25 automobile. use in particular in severe environmental conditions as described above, clearly improving, in particular, safety and comfort in driving.
Ilhe
Claims (12)
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| FR9905326A FR2793025B1 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | PROTECTED RELATIVE HUMIDITY SENSOR, PARTICULARLY FOR HEATING AND / OR AIR CONDITIONING APPARATUS |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20141231 |