Estructura de sensor especialmente para un entorno severo en un vehículo automóvil.

Estructura de sensor especialmente para un entorno severo en un vehículo automóvil,

caracterizada porquecomprende un cuerpo de sensor (1; 15; 22; 29) que comprende en una extremidad, un elemento (2; 16; 23; 30)sensible a la magnitud que hay que medir en el entorno severo y en otra extremidad, un circuito (3; 17; 25; 31) deconexión de éste, colocado fuera del entorno severo, separados físicamente uno del otro, conectados por medios detransmisión de informaciones sin conexión y entre los cuales están previstos medios (4; 32) permeables a lasinformaciones, de protección del circuito de conexión (3) en contra del entorno, comprendiendo los medios detransmisión de informaciones además medios de alimentación a distancia del elemento sensible (2), integrados en elcircuito de conexión (5; 17; 25; 31).

Estructura de sensor especialmente para un entorno severo en un vehículo automóvil

La presente invención concierne a una estructura de sensor especialmente para un entorno severo en un vehículo automóvil.

Un problema principal encontrado en este tipo de aplicaciones es poder poner en práctica mediciones en un entorno severo, para las cuales las tecnologías clásicas de sensores no son utilizables en razón de las condiciones de entono severas encontradas, sean éstas condiciones de entorno térmicas, vibratorias, químicas, etc.

Un procedimiento utilizado hasta ahora para realizar una medición de este tipo en un entorno difícil es colocar un transductor entre la magnitud que hay que medir y el dispositivo de medición, de tal modo que en la extremidad del transductor, las condiciones de entorno sean compatibles con la tecnología del sensor.

El transductor desempeña así la función de formar una pantalla para ciertos componentes físicos perjudiciales o incompatibles con el sensor, al tiempo que es un transmisor de la magnitud que hay que medir.

Pero la utilización de este transductor presenta un cierto número de inconvenientes, especialmente en razón de deformaciones, de pérdida o de adición de informaciones que éste puede generar, etc.

Estas alteraciones se caracterizan por ejemplo por imperfecciones en amplitud (falta de precisión o saturación) y/o en el ámbito dinámico (banda pasante limitada en baja y/o en alta frecuencia) .

Un ejemplo de una medición de este tipo en entorno severo concierne a la medición de la presión en el cilindro en un motor térmico de vehículo automóvil.

La medición de una presión en el cilindro de este tipo en un motor es una necesidad nueva. Se trata entonces de medir durante los diferentes ciclos del motor (admisión, compresión, combustión, escape) , la variación de presión de los gases a fin de optimizar el gobierno de la inyección y del encendido para obtener un mejor rendimiento y así disminuir la contaminación.

Pero, durante los ciclos del motor, la temperatura varía de la temperatura ambiente cuando el motor está parado, a varias centenas de grados C, sabiendo que la llama en el cilindro está aproximadamente a 1800 ºC. Ahora bien, uncierto número de materiales utilizados para los sensores no resisten tales temperaturas. Éste es, por ejemplo, el caso de los materiales tales como el silicio, que se utilizan habitualmente para tales mediciones de presión.

Se ha propuesto entonces incluir el sensor de presión en el cilindro en una bujía de precalentamiento, por ejemplo para los motores Diesel. La punta de la bujía se encuentra entonces en la parte superior del cilindro en contacto conla llama. Ésta se utiliza como transductor para comprimir en la otra extremidad de la bujía, un sensor que se encuentra en un entorno atemperado en contacto con la culata del motor, enfriada por ejemplo por circulación de agua.

Pero la transducción efectuada por la punta de la bujía de precalentamiento está sometida a una inercia mecánica (masa del transductor) y, según los dispositivos utilizados, plantea problemas de estanqueidad, igual que problemas de precisión en los valores bajos de presión y/o es sensible a las vibraciones.

Una variante de realización de este montaje consiste igualmente en incluir el sensor de presión en el cilindro en la bujía de precalentamiento, pero difiere de la solución precedente en que el dispositivo de fijación da apoyo al transductor de presión a una y otra parte del espesor de la culata. Se mide entonces una deformada de la culata bajo el efecto de la presión.

Pero esta medición depende del par de apriete de la bujía de precalentamiento en la culata. Además, ésta capta los modos de vibración de la culata que se superponen a la señal útil. Finalmente, la señal medida está afectada por la función de transferencia que depende de la culata y de su entorno.

Otra solución consiste en utilizar una o varias fibras ópticas para captar la reflexión de un rayo luminoso por una membrana sometida a la presión y a la temperatura.

La fibra óptica transporta entonces esta información a un lugar atemperado donde se encuentra una electrónica de adquisición y de tratamiento de la señal.

Sin embargo, la fibra óptica tiene igualmente límites de resistencia a la temperatura. La membrana sobre la cual se refleja el rayo luminoso determina la calidad de la medición. Su definición debe tener en cuenta características mecánicas (modo apropiado de vibración) , y térmicas (dilatación que deforma la membrana) , problemas de envejecimiento mecánico de la membrana, problemas de oxidación en su cara reflectante, etc.

Se asiste por otra parte a la emergencia de tecnologías de telecomunicación que permiten comunicar datos y/o telealimentar dispositivos electrónicos asociados.

Así por ejemplo, tales medios son utilizados para la medición de presión de un neumático.

Es, en efecto, difícil hacer encaminar conexiones eléctricas en una pieza giratoria. Un sensor de presión ligado al neumático sufre entonces dificultades para comunicar con el vehículo en razón de sus desplazamientos con respecto éste.

Una solución consiste en incluir un sensor autoalimentado en el interior del neumático y un emisor/receptor en el vehículo. El sensor puede comunicar entonces por una conexión de radiofrecuencia con el emisor/receptor. En ciertos dispositivos, el sensor puede igualmente ser telealimentado por inducción o por radiofrecuencia.

Una estructura de este tipo puede igualmente ser utilizada para asegurar una medición de temperatura en el interior de un horno.

En efecto, es difícil hacer encaminar conexiones eléctricas en un entorno demasiado caliente, siendo las conexiones que ponen en práctica por ejemplo soldaduras, sensibles a este tipo de entorno, en la medida en que por ejemplo tales soldaduras pueden fundirse.

En el ámbito de la industria automóvil, se utilizan igualmente medios de comunicación por radiofrecuencia para los antirrobos de vehículos.

Así por ejemplo, un dispositivo de identificación puede estar integrado en una llave de vehículo automóvil, no necesitando este dispositivo alimentación para reducir el mantenimiento al mínimo.

Se puede entonces incluir en la llave, un dispositivo que, en respuesta a una señal de radiofrecuencia, reenvíe una señal portadora de una información específica según la llave. Este dispositivo es alimentado entonces gracias a la energía de la señal electromagnética recibida.

Otros ejemplos que utilizan medios de comunicación por radiofrecuencia para una identificación por radiofrecuencia de tipo RFID, ponen en práctica circuitos integrados pasivos o activos que combinan captación de energía, procesador, memoria y comunicación por radiofrecuencia y se desarrollan a gran escala para las identificaciones.

El objetivo de la invención es proponer una estructura de sensor bien adaptada a una utilización en un entorno severo de vehículo automóvil.

A tal efecto, la invención tiene por objeto una estructura de sensor especialmente para un entorno severo en un vehículo automóvil, caracterizada porque comprende un cuerpo de sensor que comprende en una extremidad, un elemento sensible a la magnitud que hay que medir en el entorno severo y en otra extremidad, un circuito de conexión de éste, colocado fuera del entorno severo, separados físicamente uno de otro, conectados por medios de transmisión inalámbricos de informaciones y entre los cuales están previstos medios permeables a las informaciones, de protección del circuito de conexión en contra del entorno.

De acuerdo con otras características de la invención:

- los medios de transmisión de informaciones comprenden además medios de alimentación a distancia del elemento sensible, integrados en el circuito de conexión;

- los medios de transmisión de informaciones comprenden medios de emisión/recepción de informaciones por vía radioeléctrica o por acoplamiento electromagnético;

- el elemento sensible es un elemento sensible a una presión;

- el elemento sensible es un elemento sensible a una temperatura;

- el elemento sensible es de material piezoeléctrico;

- el elemento sensible es a base de nitruro de aluminio;

- el elemento sensible puede ser sensible a otras magnitudes físicas o químicas (por ejemplo gases, vibración, aceleración, choques…) ;

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a titulo de ejemplo y hecha refiriéndose a los dibujos anejos, en los cuales:

- la Fig. 1 representa... [Seguir leyendo]

1. Estructura de sensor especialmente para un entorno severo en un vehículo automóvil, caracterizada porque comprende un cuerpo de sensor (1; 15; 22; 29) que comprende en una extremidad, un elemento (2; 16; 23; 30) sensible a la magnitud que hay que medir en el entorno severo y en otra extremidad, un circuito (3; 17; 25; 31) de conexión de éste, colocado fuera del entorno severo, separados físicamente uno del otro, conectados por medios de transmisión de informaciones sin conexión y entre los cuales están previstos medios (4; 32) permeables a las informaciones, de protección del circuito de conexión (3) en contra del entorno, comprendiendo los medios de transmisión de informaciones además medios de alimentación a distancia del elemento sensible (2) , integrados en el circuito de conexión (5; 17; 25; 31) .

2. Estructura de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de transmisión de informaciones comprenden medios de emisión/recepción de informaciones por vía radioeléctrica o por acoplamiento electromagnético.

3. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el elemento sensible es un elemento sensible a una presión.

4. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque el elemento sensible es un elemento sensible a una temperatura.

5. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque el elemento sensible es un elemento sensible a un gas.

6. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque el elemento sensible es un elemento sensible a las vibraciones, aceleraciones o choques.

7. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque el elemento sensible es sensible a dos o varias magnitudes entre temperatura, presión, gases, vibración, aceleración o choque.

8. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el elemento sensible es de material piezoeléctrico.

9. Estructura de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el elemento sensible es a base de nitruro de aluminio.