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SONDE PSYCHROMETRIOUE A PEIGNES INTERPENETRES
La présente invention est relative à une sonde psychrométrique à peignes interpénétrés destinée à détecter la présence d'air saturé de vapeur d'eau au voisinage d'une vitre de véhicule, plus particulièrement un pare-brise, une lunette arrière, une vitre latérale ou un rétroviseur ou un miroir de véhicule, et enclencher un système de dégivrage afin de prévenir la formation de buée, avant même qu'elle n'apparaisse sous forme de fines gouttelettes de vapeur d'eau condensée susceptibles de se déposer sur la vitre, constituée de deux peignes ayant de dents qui s'interpénètrent l'une l'autre.
Le problème de la formation de buée sur une vitre d'auto est bien connu, en raison de la perte importante de visibilité que cette buée provoque tant à l'avant, qu'à l'arrière et aux côtés du véhicule.
Dès que de la buée se dépose sur les vitres ou les miroirs du véhicule, la conduite est malaisée tant que la buée n'a pas été convenablement éliminée.
Lors de la formation de buée sur une vitre de véhicule, il s'établit entre la paroi froide de la vitre et l'habitacle, une couche limite d'air saturé de vapeur d'eau.
Un refroidissement ultérieur de la vitre en dessous de la température de rosée produit sur la surface de contact, une condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air ambiant. La formation de buée sur la vitre n'est en fait que le dépôt sur celle-ci d'un fin brouillard constitué de fines micro-gouttelettes provenant de la condensation de vapeur d'eau. Ces gouttelettes d'eau provoquent par diffraction de la lumière un écran opaque qui fait obstacle à la vision claire à travers la vitre ou à la réflexion dans le cas d'un miroir.
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On connaît par le document US-A-5, 033,672 un appareil de conditionnement d'air pour véhicule comprenant un système de ventilation de l'habitacle du véhicule, une sonde de détection du point de rosée formée d'un support d'alumine basique sur lequel sont fixées des électrode en forme de peignes ayant des dents qui s'interpénètrent. Les dents sont recouvertes d'un produit hygroscopique. Un thermistor est relié à l'une des électrodes et mesure la variation de résistivité du produit hygroscopique en fonction de l'état hygrométrique de l'air. Un tel système n'est pas fiable. Il s'encrasse aisément par la poussière et se détériore par oxydation du produit hydrophile et accumulation d'humidité.
La présente invention vise à réaliser un dispositif fiable et durable apte à détecter la présence d'une couche limite saturée de vapeur d'eau, avant même qu'un film de buée ne se dépose sur la vitre. Elle vise une sonde capable d'anticiper et prévenir la formation de buée avant que ne survienne une diminution de la visibilité. Elle propose dans ce but une sonde qui permet de détecter la formation de fines gouttelettes d'eau dès leur germination. La sonde détecte le moment où l'air est saturé de vapeur d'eau et enclenche automatiquement le système de dégivrage de la lunette arrière et éventuellement des autres vitres du véhicule, avant même qu'une buée ne s'y dépose ou que le point de rosée ne soit atteint.
La sonde est constituée d'un support isolant sur lequel sont imprimés deux peignes interpénétrés.
Lorsque l'air ambiant est sec, la résistance entre les deux peignes est très élevée. Cette résistance diminue sensiblement lorsque l'état hygrométrique de l'air se
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rapproche de la saturation.
La sonde permet de détecter le dépôt sur les peignes de fines gouttelettes d'eau dès leur formation. La création d'un champ électrique favorise le dépôt des microgouttelettes d'eau entre les dents des peignes. Dès qu'un nombre suffisant de fines gouttelettes d'eau sont présentes dans la sonde, la conductivité des gouttelettes d'eau entre les dents donnent lieu à des impulsions électriques qui sont traitées par une bascule de Schmitt. Cette bascule a la propriété d'éviter toute commutation trop fréquente du système de dégivrage.
Un calibrage préalable permet de régler l'écartement des dents du peigne pour obtenir une probabilité suffisante d'intercepter un nombre suffisant de gouttelettes d'eau.
La présente invention concerne également un kit de montage d'une sonde psychrométrique. Ce kit comprend :
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deux peignes ayant des dents interpénétrées ; un circuit intégré (LM1830) de National Semi-con- doctor@ ; un transistor de puissance, et un relais de commande du dispositif de dégivrage.
Ces caractéristiques et d'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation particulière de l'invention faisant référence aux dessins ci-annexés donnés à titre illustratif et non limitatif de l'invention.
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Dans ces dessins : la figure 1 donne un schéma de montage d'une bas- cule de Schmitt, la figure 2 donne une allure de la tension Ve et des tensions de basculement V et viz la figure 3 donne un schéma de montage d'une sonde psychrométrique selon l'invention, complétée par un dispositif d'enclenchement d'un dispositif de dégivrage.
Dans ces dessins les mêmes signes de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
La sonde psychrométrique, selon l'invention, est constituée d'un support isolant, de préférence en résine époxy, sur lequel sont imprimés des éléments en forme de peignes ayant des dents qui s'interpénètrent.
Les dents sont constituées d'un conducteur métallique à nu. La distance entre les dents est choisie afin de permettre d'intercepter un nombre raisonnable de microgouttelettes qui engendrent des ponts électriques de conductivité variable et créent des impulsions électriques dans la sonde.
La figure 1 donne un schéma de principe d'une bascule de Schmitt, encore appelée trigger de Schmitt, constituée par une cascade de deux étages amplificateurs T, Tri à courant continu, couplés de plus par une résistance Re d'émetteur commune. Une impulsion d'attaque Ve de signe donné et de valeur supérieure à une valeur de déclenchement V donne lieu à un basculement qui enclenche un système de dégivrage.
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Dans la bascule de Schmitt, le transistor d'entrée T n'a pas sa base polarisée et il se trouve dans l'état bloqué. La tension Vce aux bornes du transistor T est voisine de la tension continue de polarisation Vcce du transistor. Cette tension est appliquée par le diviseur de tension, constitué par les résistances
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R et Rasur la base du transistor T'qui se trouve par conséquent saturée. Lorsqu'une tension de sens convena- ble (positive pour un transistor T du type npn), est appliquée à l'entrée, le point de fonctionnement du transistor d'entrée T se déplace vers la région de saturation.
La figure 2 donne l'allure de la tension Ve fournie par la source S de la bascule de Schmitt illustrée dans la figure 1. Les valeurs Vel et Ve2 représentent les valeurs possibles des tensions de basculement.
La figure 3 donne un schéma du circuit électronique de la sonde et du dispositif d'enclenchement automatique d'un dispositif de dégivrage d'une lunette arrière d'un véhicule. La sonde comprend un circuit intégré (LM1830) de National Semi-conductor formé d'un oscillateur interne et d'un condensateur Cl de 68 nF (2,4 V..., 100 Hz) produisant un signal alternatif, qui est appliqué, à travers un condensateur de couplage C2 de 47 nF, aux bornes d'entrée et de sortie des peignes de la sonde. La résistance interne du circuit électronique de la sonde est de 13 Kohms.
Grâce au condensateur C2, la sonde ne présente aucune composante de tension continue. Tout phénomène d'électrolyse et de galvanisation est donc évité. Tant que la sonde est sèche, aucun courant ne traverse la sonde.
La borne d'entrée de l'un des peigne présente un signal qui est du même niveau que le signal de l'oscillateur.
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Dès l'instant où l'air est saturé de vapeur d'eau, la borne d'entrée est plus ou moins reliée à la masse, proportionnellement à la conductivité de la sonde. La tension mesurée aux bornes du transistor d'entrée de la bascule de Schmitt diminue. Si cette chute de tension est supérieure à 0.6 Volt par rapport à une résistance de référence interne, le signal de l'oscillateur interne est appliqué sur la base du transistor T' de sortie. Le transistor T'oscille à la même fréquence que l'oscillateur interne. La différence de potentiel de 0,6 Volt donne une hystérésis qui permet d'éviter tout basculement trop fréquent du transistor T.
Un condensateur C3 de 10 Jl. F utilisé comme filtre élimine toute perturbation parasite externe pouvant faire commuter le transistor T en absence du signal de l'oscillateur sur sa base. Le condensateur filtre aussi le signal de l'oscillateur sur la base du transistor.
Il permet d'utiliser une charge inductive en sortie.
La sortie du circuit intégré attaque un étage dit interface de puissance. L'ensemble du circuit électrique de la sonde se contente d'une consommation de courant inférieure à 5 mA au repos et à 120 mA à l'état actif. Une résistance de charge (2K7) polarise correctement un transistor de puissance (BC557) qui lui-même attaque un relais. Ce relais comprend une diode (lN4007) et un condensateur C4 de 100nF pour assurer la protection et éviter les rebonds du relais qui reste le composant idéal pour raccorder la sonde au circuit électrique de la voiture.
Une résistance limite le courant à une intensité maximale de 50 mA pour éclairer une LED, qui sert éventuellement de lampe témoin à la mise en service de la résistance du dispositif de dégivrage de la vitre.
Un étage régulateur dans le circuit intégré permet
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d'utiliser correctement la sonde sous des tensions variant entre 10 V et 16 V.
Les circuits susdits peuvent être réalisés en circuits intégrés. La sonde et le dispositif d'enclenchement, comprenant la bascule de Schmitt, un transistor et un relais de puissance P peuvent être vendus sous forme de kit à monter sur le véhicule. Les connexions de montage sont accessibles, soit dans le tableau de bord, soit dans la boîte à fusibles F et le support de relais du véhicule.
La fixation de la sonde sur la lunette arrière est réalisée à l'aide d'une colle rapide appliquée sur toute la surface de côté support de la sonde.
La sonde est collée à cheval sur une ligne de la résistance chauffante du système de dégivrage. Toute rupture de câble met en position de sécurité (non-fonctionnement) le système de dégivrage.