Détecteur de pluie capacitif
La présente invention concerne les vitrages comportant un détecteur de pluie, et notamment ceux utilisés sur les véhicules automobiles.
L'utilisation de capteurs pour détecter la présence d'eau sur un vitrage, par exemple pour commander une opération telle que la mise en marche d'essuie-glace pour les véhicules automobiles est usuelle. Dans cette application les capteurs commercialisés sont du type utilisant l'altération d'un signal lumineux sur le trajet duquel se situent les gouttes d'eau à détecter. Le capteur comprend un émetteur et un récepteur du signal lumineux constitué par exemple d'un rayon réfléchi.
Les capteurs fonctionnant sur ces signaux optiques, lorsqu'ils sont utilisés notamment sur des vitrages automobiles, ont l'inconvénient de conduire à la présence sur le vitrage d'éléments non- transparents. Même miniaturisés, le capteur recouvre une dizaine de centimètres carrés. Pour minimiser la gêne sur les pare-brise, le capteur est habituellement dissimulé derrière le rétroviseur intérieur. Même dans cette disposition, la présence du capteur sur le pare-brise reste inesthétique, au moins vu de l'extérieur.
Un autre type de capteur a été proposé antérieurement, qui met en oeuvre un dispositif dans lequel le signal est généré par une variation de capacité. Un ensemble d'électrodes est disposé sur le vitrage. La présence d'eau sur le vitrage, eau qui présente une constante diélectrique très différente de celle de l'air ou du verre, modifie de façon significative la capacité du système d'électrodes. Cette variation constitue le signal généré par le capteur.
Des dispositions ont été proposées, dans lesquelles les électrodes constituant le capteur capacitif sont situées sur la face du vitrage non-exposée à la pluie. Dans ces modes de réalisation les capteurs présentent habituellement une sensibilité insuffisante. Ils ont en plus l'inconvénient de générer des signaux erronés lorsque le vitrage est l'objet de la formation de buée sur la face portant le capteur.
Pour répondre aux limites ou inconvénients indiqués ci- dessus, il a été aussi envisagé de disposer les électrodes entre les feuilles de verre dans les vitrages feuilletés en utilisant pour constituer ces électrodes, une couche conductrice revêtant ce vitrage et destinée notamment à réduire la transmission des rayonnements infrarouges. On sait que les couches ayant cette propriété sont des couches conductrices qu'elles soient formées d'oxydes conducteurs comme I1ITO ("indium-tin oxide") ou, plus fréquemment d'un ensemble de couches dont celle réfléchissant les infrarouges est une couche métallique mince, le plus souvent d'argent.
L'avantage des couches en question est qu'elles conservent une transmission très importante du spectre lumineux visible.
Typiquement les vitrages feuilletés comportant ces couches offrent comme la réglementation l'impose pour les pare-brise automobiles, une transmission lumineuse qui n'est pas inférieure à 75%.
Les capteurs capacitifs de ce dernier type, comme ceux des types précédents, n'ont pas connu d'exploitation industrielle jusqu'à ce jour. Commercialement en effet les pare-brise comportant les couches réfléchissant les rayons infrarouges restent un produit relativement peu répandu en raison d'un coût élevé, coût lié aux difficultés de production de produits sans défauts.
Dans une demande antérieure non-publiée les inventeurs ont proposé des capteurs de pluie capacitifs qui soient compatibles avec
tous les vitrages feuilletés, sans pour autant que ces vitrages comportent une couche limitant la transmission des rayons infrarouges. En particulier ces capteurs sont introduits dans un vitrage feuilleté sous forme d'un insert disposé entre les feuilles du vitrage. Le plus commodément l'insert comprend une feuille support essentiellement transparente sur laquelle le circuit conducteur constituant le capteur est disposé. Ce circuit conducteur est avantageusement sous forme d'une couche mince conductrice elle-même essentiellement transparente ou d'une pellicule métallique très mince conservant une certaine transparence.
Le vitrage en question est le plus usuellement constitué de deux feuilles de verre assemblées au moyen d'une feuille intercalaire en matériau synthétique tel que le polyvinyl-butyral (PVB) une résine d'éthylène vinyle acétate (EVA) ou tout intercalaire traditionnel pour ce type d'assemblage. Mais il peut aussi s'agir de vitrages dits "bilayer" qui comportent une feuille de verre associée à une feuille d'un matériau plastique, notamment de polyuréthane, matériau qui offre simultanément la plasticité assurant la résistance contre l'éviction des passagers en cas d'accident, et une qualité de surface suffisante pour résister aux rayures.
Dans tous les cas le capteur capacitif est inséré dans le vitrage. Autrement dit, il n'est pas sur la face du vitrage exposée à la pluie, et n'est pas au contact avec l'atmosphère située de l'autre côté du vitrage. Il est au moins isolé de cette atmosphère par un film protecteur non-conducteur de l'électricité.
L'introduction dans le vitrage est avantageusement effectuée au cours de l'opération de feuilletage. Le capteur et les éléments qui le constituent ne sont alors soumis qu'à des conditions de mise en oeuvre relativement modérées par comparaison avec celles
correspondant au formage des feuilles de verre de bombage et de trempe. L'assemblage du vitrage feuilleté est habituellement effectué dans des conditions notamment de température de l'ordre de 1500C qui n'altèrent pas les éléments constitutifs des capteurs.
La présence de l'élément inséré modifie la qualité de l'assemblage. Cet élément qu'il s'agisse du circuit conducteur ou la feuille constituant le support de ce circuit ne présente pas le plus souvent de propriétés favorisant l'adhérence aux feuilles de verre.
Pour bien solidariser le capteur il est possible de l'introduire entre deux feuilles intercalaires qui assurent une bonne adhérence. Cette façon de procéder complique cependant la mise en oeuvre et renchérit sensiblement les vitrages concernés.
Un autre mode de mise en oeuvre consiste à insérer le capteur entre une feuille de verre et la feuille intercalaire en utilisant un adhésif sur la face au contact de la feuille de verre. Le fait de multiplier les éléments introduits rend l'assemblage plus délicat et plus coûteux, et accroît sensiblement le risque de pièces défectueuses.
L'invention se propose de développer des capteurs capacitifs sous forme d'inserts, qui soient d'une fabrication et d'une mise en oeuvre simplifiées.
Une première caractéristique de l'invention est de proposer des détecteurs capacitifs sous forme d'insert comportant une feuille support et un circuit constituant le détecteur l'ensemble étant sensiblement transparent, l'insert en question étant pourvu sur au moins une de ses faces d'un film adhésif choisi parmi ceux capables d'une bonne adhésion sur le verre.
La présence de l'adhésif sur l'insert lui-même avant l'assemblage du vitrage permet d'éviter l'utilisation de deux feuilles
intercalaires entre lesquelles le détecteur serait disposé ou au moins la mise en place d'un adhésif au moment de l'assemblage.
La mise en place est avantageusement encore simplifiée par utilisation d'un adhésif du type activé par pression ("pressure sensitive") . La fixation sur la feuille de verre est obtenue ainsi instantanément et évite tout déplacement ou déformation ultérieure de cet ensemble que sa faible épaisseur rend mécaniquement fragile.
Pour protéger l'adhésif et conserver ses qualités jusqu'à l'utilisation il est avantageux d'y associer un film de protection facilement détachable qui est retiré le moment venu.
Les supports sur lesquels les circuits formant le détecteur de pluie sont constitués sont nécessairement très peu épais pour rester transparents d'une part, et d'autre part pour pouvoir être introduits dans les assemblages feuilletés sans modifier de manière sensible la structure du vitrage. Les feuilles, par exemple de PET, qui sont avantageusement utilisées pour support, ont par exemple une épaisseur de l'ordre d'une vingtaine de microns. Mais à ces épaisseurs si les propriétés mécaniques sont suffisantes en terme de résistance à la traction notamment, les feuilles sont difficiles à manipuler du fait de leur manque de rigidité. Pour une manipulation commode il est avantageux selon l'invention, d'associer le support du circuit du détecteur à une feuille d'un matériau au moins semi-rigide. Cette feuille peut simultanément servir à la protection de l'adhésif. Dans ce cas la feuille semi-rigide est choisie dans un matériau qui limite l'adhérence de manière que lors de sa séparation elle n'entraîne pratiquement pas l'adhésif en question.
Les inserts selon l'invention comportent nécessairement un adhésif fort pour fixer l'insert à la feuille de verre. Selon les cas l'adhésif se situe sur la feuille support ou sur le matériau constituant le
ό
circuit capacitif. L'adhérence de la face tournée vers l'intercalaire est normalement plus facile à réaliser en raison de la nature même de l'intercalaire. Ainsi les matériaux constituant le circuit capacitif adhèrent généralement suffisamment à l'intercalaire, en particulier lorsque celui-ci est constitué d'une feuille de PVB.
Certains supports, comme les feuilles de PET n'offrent qu'une adhérence limitée avec les intercalaires traditionnels. Dans ce cas l'adhérence est renforcée soit au moyen d'un deuxième adhésif, soit encore en modifiant l'état de surface du support pour en améliorer les caractéristiques d'adhérence. Toujours dans le cas d'un support constitué par un film de PET, une modification appropriée consiste par exemple en un "flammage" ou un traitement d'activation par décharge plasma.
Si l'adhésif destiné à fixer l'insert sur la feuille de verre est avantageusement protégé par un film quelle que soit la face de l'insert revêtue, (celle portant le circuit ou l'autre face) , il est aussi préféré de protéger la seconde face par un deuxième film protecteur retiré au moment de l'utilisation, c'est à dire lors de l'assemblage dans le vitrage. Ce second film protecteur est d'autant plus utile lorsque le circuit capacitif n'est pas tourné du côté du verre et donc n'est pas couvert par l'adhésif et le premier film protecteur. Le deuxième film protecteur comporte un revêtement adhésif de préférence faible et de préférence également tel qu'il reste sur le film protecteur en question lorsque ce dernier est retiré lors de la mise en place de l'insert.
Par ailleurs si l'adhérence de l'insert avec la feuille de verre nécessite la présence d'un adhésif, la face au contact de l'intercalaire est aussi avantageusement revêtue d'un adhésif lorsque la feuille intercalaire ne présente pas en elle-même un caractère suffisamment "collant". Ceci est particulièrement le cas de certains supports comme
les feuilles de PET avec ce qui est le plus habituellement utilisé comme feuille intercalaire à savoir le PVB. Dans ce cas l'adhésif utilisé peut aussi maintenir le second film protecteur mais n'est pas retiré avec ce dernier.
La fabrication des inserts selon l'invention peut aussi bénéficier de certaines simplifications en raison de leur structure. La simplification concerne en particulier le mode de production du circuit conducteur formant le détecteur capacitif.
Dans la production des capteurs capacitifs selon l'invention les éléments constituant le circuit, électrodes et conducteurs d'alimentation, sont avantageusement formés dans une couche ou ensemble de couches minces ou encore dans une fine pellicule métallique.
Il est possible d'utiliser des techniques de formation du circuit sur le support directement selon le motif choisi. Les moyens utilisés dans ce cas dépendent de la nature du matériau conducteur. En particulier dans les techniques de formation de couches conductrices par pyrolyse ou par dépôt sous vide il est possible d'utiliser une technique de masquage. Ce mode est cependant relativement mal commode pour produire des éléments de très faibles dimensions (par exemple les conducteurs). Pour cette raison pour former des dessins de ce type le plus usuel consiste à former le circuit par ablation localisée à partir d'une surface unie. L'ablation, quel que soit le moyen utilisé, notamment un faisceau laser, reste une opération relativement délicate et coûteuse.
D'autres modes d'application peuvent conduire directement au dessin du circuit du capteur. Il s'agit d'applications de compositions conductrices au moyen de pochoirs ou par sérigraphie. L'impression du motif constituant les électrodes peut aussi être obtenue
par projection du type "jet d'encre". Ces techniques présentent néanmoins des limites en ce qui concerne les structures conductrices qui peuvent être obtenues. Les compositions applicables par ces moyens conduisent habituellement à épaisseurs plus importantes et limitent les propriétés de transparence des produits.
Pour ces raisons le mode de formation du circuit le plus usuel passe par un élément conducteur continu sur toute la surface du support, suivi de la formation du motif habituellement par ablation localisée. Selon l'invention il est proposé avantageusement de recourir à un mode de formation du circuit par découpe à l'emporte pièce à partir d'une structure conductrice uniforme.
Le support et le circuit conducteur étant très peu épais, ils doivent être associés à un moyen de maintien pendant et postérieurement à la découpe. Faute de quoi ils ne seraient pas pratiquement manipulables. Pour cela la surface conductrice et son support sont renforcés par une feuille semi-rigide sur laquelle ils sont temporairement fixés. Cette feuille semi-rigide est avantageusement d'un matériau polymère présentant une adhérence limitée pour faciliter la séparation ultérieure d'avec le capteur proprement dit. Il s'agit par exemple d'une feuille de polyéthylène, de polyamide etc. L'épaisseur de la feuille pour lui conférer la rigidité requise est avantageusement supérieure à 0,1mm.
La feuille semi-rigide confère à l'insert la consistance qui permet sa mise en oeuvre de manière commode. Le circuit peut alors être formé par découpe de la couche et de son support selon la forme du circuit final la profondeur de la coupe laissant pratiquement intacte la feuille semi-rigide. Les éléments superflus sont éliminés le circuit et son support, qui présentent alors le même dessin, restent seuls fixés sur la feuille semi-rigide.
Avantageusement le circuit ainsi formé est maintenu sur la feuille semi-rigide jusqu'à son application sur la feuille de verre comme il sera décrit plus loin en référence aux dessins.
Ce mode de fabrication est d'autant plus avantageux qu'il correspond aux structures générales de produits selon l'invention comportant nécessairement un adhésif lequel est de préférence protégé par une feuille. La même feuille peut ainsi servir à la découpe et à l'application ultérieure du capteur.
Les matériaux constituant les électrodes, et de façon générale les éléments conducteurs, répondent tous aux conditions de conductivité et de transparence aux épaisseurs utilisées. La conductivité est un facteur significatif notamment du fait que les techniques préférées sont effectuées en mettant en oeuvre des fréquences relativement élevées (plusieurs dizaines de kilohertz) . A ces fréquences, les matériaux doivent être suffisamment conducteurs pour que les charges électriques, et les champs qu'elles génèrent soient suffisamment intenses. En feuilles ou couches minces les matériaux conducteurs utilisés selon l'invention ne doivent pas de préférence présenter une résistance supérieure à 50Ω/Q, et de préférence inférieure à 20Ω/Q.
Des structures conductrices utilisées selon l'invention sont par exemple des couches de type oxyde conducteur, soit des couches métalliques minces protégées par des couches diélectriques. Pour les couches de type oxyde conducteur tel que I1ITO, SnO2 dopé au fluor ou à l'antimoine, les oxydes de vanadium, la formation est avantageusement obtenue par une technique de pyrolyse. Pour les ensembles de couches comportant une couche conductrice métallique, notamment d'argent, de préférence la formation est obtenue par des techniques sous vide, comme la pulvérisation avec magnétron.
Des pellicules métalliques, argent, aluminium, cuivre, or, platine notamment sont aussi utilisables, mais doivent être de très faible épaisseur.
L'épaisseur de la couche est, bien entendu, fonction de la nature des matériaux qui la constituent.
Pour les ensembles comportant une couche métallique du type de celles déposées par pulvérisation sous-vide les épaisseurs sont avantageusement comprises entre 25 et 200Â et de préférence entre 50 et 150Â.
Pour l'obtention d'une conductivité élevée sous l'épaisseur la plus faible possible, les électrodes sont avantageusement constituées d'une couche d'argent de 60 à 140Â d'épaisseur, disposée entre des couches d'oxyde protégeant l'argent et permettant d'atteindre une bonne neutralité de couleur en réflexion notamment.
Pour les couches à base d'oxyde conducteur, notamment
ITO ou SnO2 dopé, l'épaisseur est sensiblement plus importante, de l'ordre de 50 à lOOOnm et le plus fréquemment de 100 à 500nm.
Pour les couches déposées par les techniques d'impression ou pour les fines feuilles métalliques, les épaisseurs peuvent être encore plus importantes. Elles se situent par exemple entre 1 et 50μ, et de
préférence entre 5 et 20μ.
Le capteur selon l'invention est de préférence d'épaisseur suffisamment faible pour conserver un caractère essentiellement transparent. La transmission lumineuse dans le domaine du visible des éléments support et circuit capacitif est avantageusement supérieure à
60% et de préférence supérieure à 65%.
Les supports entrant dans la constitution des inserts peuvent être de nature variée. Il s'agit par exemple de feuilles de polypropylène, de polyéthylène haute ou basse densité, mais surtout de polytéréphtalate d'éthylène glycol (PET) .
Pour éviter que les circuits des capteurs soient déformés lors de l'incorporation dans le vitrage, l'utilisation la plus usuelle consiste à prendre comme support des films relativement peu extensibles. Des films préférés sont constitués de polytéréphtalate d'éthylène glycol (PET) . Ces films présentent une grande résistance mécanique, ce qui permet de les utiliser à des épaisseurs extrêmement faibles de l'ordre de quelques dizaines de microns. Ces faibles épaisseurs favorisent une transmission lumineuse visible très importante. Autrement dit, la présence de ce film supplémentaire n'occasionne pas de diminution sensible de la transmission lumineuse. A noter que la très faible épaisseur du support ne nuit pas à la stabilité et à la précision du motif dans le vitrage. Celles-ci sont assurées par l'utilisation de l'adhésif. Une fois appliquée sur la feuille de verre, l'adhérence est telle que la structure intrinsèquement fragile du capteur est bien stabilisée. De la même manière la fixation sur une feuille semi- rigide avant l'application sur la feuille de verre évite les déformations accidentelles.
Le circuit du capteur comprend essentiellement les électrodes et éventuellement les éléments conducteurs reliant ces électrodes au dispositif d'alimentation et d'analyse des signaux. Les électrodes sont de dimensions et de configuration telles qu'elles développent des capacités suffisantes pour présenter une sensibilité adéquate aux modifications liées à la présence des gouttes d'eau.
Les conducteurs répondent seulement à la nécessité de relier les électrodes au dispositif d'analyse ou à la terre. Ils sont aussi
peu sensibles que possible aux variations mesurées. Ils présentent de ce fait une surface relativement faible par rapport à celles des électrodes.
La surface conductrice peut aussi s'étendre au-delà des éléments formant le capteur proprement dit. Ces éléments conducteurs avoisinant le capteur lui-même ne participent pas à proprement parler à la mesure. Ces éléments conducteurs, qui peuvent aussi être à la terre, sont de préférence de surface limitée pour ne pas accroître inutilement les zones du vitrage comportant des éléments conducteurs, lesquels même essentiellement transparents restent discernables.
Les éléments conducteurs constituant les électrodes du capteur doivent offrir une certaine capacité pour que la modification de la constante diélectrique liée à la présence d'eau sur le vitrage introduise une variation sensible de cette capacité. Pour cette raison les électrodes doivent offrir une certaine surface compte tenu de ce que par ailleurs les épaisseurs des couches conductrices sont nécessairement très faibles.
Si la distance entre les électrodes est faible pour favoriser l'intensité des champs électriques, il est nécessaire qu'elle soit suffisante pour prévenir un risque de court-circuit en raison d'une éventuelle configuration insuffisamment précise. Il faut surtout que la surface située entre les électrodes soit suffisante pour que la présence des gouttes d'eau sur le vitrage soit détectée dès leur apparition, et ceci indépendamment du fait que leur distribution est nécessairement aléatoire. Dans ce sens l'accroissement de la surface "sensible" à la présence des gouttes d'eau accroît la probabilité de trouver les gouttes dès leur apparition.
Le dessin du capteur peut comprendre deux ou trois électrodes, ou davantage, selon le signal que l'on veut développer et son mode d'analyse.
Un type de capteur à deux électrodes est décrit par exemple dans la demande européenne n°04104149.2
Une autre technique d'analyse de la variation du signal proposée antérieurement, nécessite la comparaison de deux capacités. La technique, dite "différentielle", est basée sur le principe selon lequel dans les limites des dimensions du champ sur lequel les gouttes sont susceptibles de modifier la capacité, deux capacités voisines ne sont jamais précisément modifiées de la même façon, la distribution aléatoire ne conduisant pas à des variations parfaitement de même ampleur. L'analyse consiste alors à partir d'un état des capacités correspondant à l'absence d'eau, à détecter les déséquilibres introduits par la présence de gouttes.
Dans les modes différentiels les deux capacités peuvent être formées à partir de trois électrodes ou davantage.
L'invention est décrite de manière détaillée dans la suite en faisant référence aux figures dans lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique en perspective du principe de mise en oeuvre d'un détecteur de pluie sur un pare-brise automobile;
- la figure 2 illustre en "éclaté" un mode de disposition des éléments du vitrage le uns par rapport aux autres;
- la figure 3a est une coupe selon A-A de la figure 1 d'un vitrage assemblé comme à la figure 2;
- la figure 3b est une coupe analogue à la figure 3a dans laquelle l'insert est disposé entre deux feuilles intercalaires ;
- les figures 4a et 4b sont des vues schématiques en perspective des éléments de base de l'insert selon l'invention;
- la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un ensemble utilisé selon l'invention pour la mise en oeuvre commode des inserts selon l'invention;
- la figure 6 est une vue schématique d'un moyen de découpe des circuits constituant un capteur selon l'invention;
la figure 7 illustre schématiquement un mode d'application d'un insert selon l'invention;
- les figures 8a et 8b montrent schématiquement un mode de connexion électrique selon l'invention;
- les figures 9a et 9b montrent un autre mode de connexion selon l'invention;
- la figure 10 représente schématiquement un dessin des électrodes d'un capteur selon l'invention;
- la figure 11 est un autre dessin d'électrodes d'un capteur selon l'invention;
- la figure 12 est encore un autre dessin d'un capteur selon l'invention;
- la figure 13 représente une mode de réalisation d'un insert selon l'invention dans lequel les connexions avec l'extérieur du vitrage sont intégrées lors de la production de l'insert.
La figure 1 présente la disposition typique d'un capteur de pluie sur un pare-brise automobile 1.
Sur le pare-brise le capteur de pluie 4 est nécessairement situé dans une zone 2, 3 balayée par les essuie-glace. Sur la figure ces zones sont schématisées par les traits discontinus. Cette disposition est
commandée par le fait que le capteur 4 est destiné à déclencher le mouvement des essuie-glace en présence d'eau sur les zones balayées. En dehors de ces zones, l'eau peut demeurer après que l'apport de pluie a cessé. En conséquence si le capteur était disposé hors des zones balayées, le mouvement des essuie-glace pourrait être maintenu sans nécessité.
Dans les systèmes de détection optique le capteur qui comporte des éléments non-transparents est disposé de préférence en un point où il ne cause aucune gêne pour le conducteur. Si néanmoins il est encore dans le champ visuel, de préférence cet emplacement est déjà occulté par un autre élément fonctionnel. Très habituellement les capteurs optiques sont disposés derrière le rétroviseur intérieur.
Dans le cas des capteurs capacitifs selon l'invention, le fait que les électrodes soient très largement transparentes au rayonnement visible offre une plus grande latitude dans le choix de cet emplacement, même si la surface occupée par le capteur est sensiblement plus importante que celle masquée par les capteurs optiques traditionnels.
Les capteurs capacitifs fonctionnent avec un ensemble d'analyse des signaux qu'ils génèrent. Le plus usuellement l'ensemble en question est constitué d'un circuit électronique relativement peu volumineux. Celui-ci peut même se réduire à une "puce" de quelques millimètres carrés ou moins. Cet ensemble est ordinairement non- transparent. Pour cette raison il est avantageux de le situer hors de la partie transparente du vitrage. Pour les raisons indiquées, l'ensemble d'analyse est cependant le plus voisin possible des électrodes du capteur. Il est situé par exemple derrière les bandes émaillées qui très souvent sont disposées en bordure des vitrages. Compte tenu de leur encombrement, le plus souvent extrêmement réduit, ils peuvent même s'insérer entre les feuilles de verre.
Les conducteurs reliant les électrodes à ce circuit d'analyse sont inévitablement le siège de signaux parasites, sauf à les protéger par un "blindage". Cette protection n'est généralement pas souhaitable dans la mesure où elle s'établit au moyen de gaines qui ne sont pas transparentes. Pour faire en sorte que les conducteurs soient aussi peu visibles que possible, ils sont de préférence non-gainés. Ils développent eux-mêmes une certaine capacité qui se superpose à celle des électrodes du capteur. Pour minimiser cet effet parasite, il est souhaitable de raccourcir le plus possible ces conducteurs. Pour cette raison le capteur est normalement à proximité d'un bord du vitrage.
Dans la forme présentée à la figure 1 , le capteur est, comme il est fréquent, en position haute centrale, c'est à dire derrière le rétroviseur. Compte tenu du caractère essentiellement transparent un autre positionnement est néanmoins possible.
La figure 2 montre la superposition des différents éléments du vitrage, et l'emplacement du capteur sous forme d'insert. Dans l'exemple présenté le vitrage comprend deux feuilles de verre 9 et 10, et une feuille intercalaire thermoplastique 11 , par exemple de PVB, destinée à coller les deux feuilles de verre. L'insert 15 portant le circuit formant le capteur est disposé entre la feuille de verre 10 et la feuille intercalaire 11. Le capteur comprend une partie sur laquelle les électrodes sont disposées et une partie 18 comportant les conducteurs qui relient les électrodes à l'ensemble de mesure non représenté.
L'insert peut être disposé entre la feuille de verre externe et l'intercalaire pour optimiser la sensibilité, mais il peut aussi être situé entre l'intercalaire et la feuille interne.
La coupe du vitrage de la figure 3a, reproduit la disposition indiquée à propos de la figure 2. Les électrodes 12 et 13 sont représentées schématiquement sur un support 5. Les différents
éléments sont disjoints sur la figure et leurs dimensions exagérées pour permettre de mieux les distinguer.
En particulier les dimensions des électrodes notamment leur épaisseur et les distances entre celles-ci sont volontairement forcées. En pratique les distances entre les électrodes sont relativement réduites, habituellement de 1 à 5 millimètres, afin de maximiser le champ électrique. Il s'agit d'établir un compromis entre un champ suffisamment intense, et une surface suffisante pour recouvrir une variation de champ bien représentative du phénomène détecté.
A la figure 3a le support 5 est en contact avec la feuille de verre externe 10. Pour assurer le collage de cette feuille par exemple de PET, un adhésif doit être utilisé.
La disposition de la figure 3b est analogue à la précédente. L'insert est cette fois entre deux feuilles intercalaires lia et 11b. La disposition ne nécessite pas normalement l'usage d'un adhésif supplémentaire, mais l'utilisation de deux feuilles intercalaires n'est pas économique. L'invention vise l'utilisation d'inserts entre une feuille intercalaire et le vitrage sans qu'il soit nécessaire d'appliquer un adhésif au moment de l'assemblage des feuilles.
Les figures 4a et 4b montrent de manière schématique éclatée un ensemble des éléments entrant dans la constitution d'un détecteur selon l'invention. Cet ensemble se compose d'une feuille support 5. Cette feuille support 5 est essentiellement non-conductrice et suffisamment transparente. Son épaisseur pour cette raison aussi réduite que son rôle de support le permet. Avantageusement il s'agit d'un film de PET dont l'épaisseur est comprise entre 15 et lOOμ.
Sur ce support se situe l'élément conducteur 6 dans lequel est constitué le circuit capacitif. A la figure 4a ou 4b l'élément
conducteur est représenté sous forme d'une feuille ou couche continue, le circuit n'est pas dessiné. L'ensemble du support 5 et de l'élément conducteur 6 comporte encore un revêtement d'adhésif 8.
Sur la figure 4a l'adhésif 8 est représenté sur la face du support 5 opposée à celle comportant l'élément conducteur 6. Cette disposition est celle qui est avantageusement mise en oeuvre lorsque les connexions avec les conducteurs externes au vitrage sont appliquées entre les feuilles au moment de l'assemblage de celles-ci après que l'insert ait été préalablement disposé sur la feuille de verre comme indiqué plus loin. La disposition de la figure 4b suivant laquelle l'adhésif 8 servant à la fixation sur le vitrage est sur l'élément conducteur est tout aussi satisfaisante. Cette dernière est avantageuse lorsque l'insert comporte les conducteurs externes avant même l'application sur la feuille de verre (voir figure 13) . Dans ce cas une fois l'insert appliqué sur la feuille de verre, le circuit est protégé par le support 5 contre de possibles altérations au moment de l'assemblage des feuilles constituant le vitrage.
Pour permettre une manipulation commode de cet ensemble, l'adhésif 8 doit être lui-même recouvert jusqu'à la mise en place du détecteur capacitif. Pour cela un film (non-représenté aux figures 4a et 4b) qui peut être facilement retiré ("stripable") est utilisé. Pour faciliter l'enlèvement du film protecteur, sa face au contact avec l'adhésif peut avantageusement de façon connue être revêtue d'un composé anti-adhésif, par exemple un composé à base de cire de silicone. Cet agent anti-adhésif garantit aussi le maintien de l'adhésif sur l'insert lors de l'enlèvement du film protecteur.
A la figure 5 un ensemble plus complexe est représenté. Aux éléments indiqués à propos des figures 4 s'ajoute en particulier le
film protecteur 16 dont il est question ci-dessus à propos de la figure 4b.
La figure 5 comprend encore un film 17 et son revêtement adhésif 7. Ce film 17 est représenté relativement épais par rapport aux autres constituants. Il est commode en effet pour faciliter la manipulation de disposer d'un élément moins souple que ne l'est le support 5. La souplesse de ce dernier tient essentiellement à sa très faible épaisseur.
Le film 17 qui est retiré au moment de la mise en place du détecteur sur le vitrage peut avantageusement se présenter sous forme d'une feuille semi-rigide, notamment pour en faciliter le maniement. L'enlèvement du film 17 entraîne normalement l'adhésif 7 qui dans la structure présentée à cette figure n'est pas destiné à la fixation sur le verre, contrairement à l'adhésif 8.
Si une couche adhésive est nécessaire pour assurer une bonne adhésion du détecteur à la feuille de verre, l'autre face, qui dans la forme présentée est au contact du matériau intercalaire du vitrage feuilleté peut ne pas nécessiter la présence d'un adhésif additionnel.
Si le support au contact de l'intercalaire adhère insuffisamment, ce qui peut être le cas par exemple de la feuille de PET au contact d'un intercalaire PVB, l'adhérence peut être améliorée comme indiquée précédemment soit par l'usage d'un adhésif soit par un traitement de modification de la surface de PET par exemple par "flammage" ou activation par plasma.
Compte tenu des fonctions distinctes de ces revêtements adhésifs, leurs propriétés peuvent différer sensiblement. L'adhésif qui maintient le détecteur sur la feuille de verre (dans la forme présentée à la figure 5 l'adhésif 8) est avantageusement relativement puissant, alors
que celui (7) qui principalement maintient le film de protection 17 peut être nettement moins puissant notamment pour permettre l'enlèvement facile du film de protection 17..
La présence d'une feuille 17 suffisamment rigide dans le conditionnement du détecteur présente éventuellement des avantages complémentaires. Si l'élément conducteur 6 peut être produit des diverses façons indiquées précédemment de manière relativement aisée, la formation du circuit autrement dit la séparation de zones conductrices et de zones non-conductrices suivant un dessin précis nécessite des opérations relativement délicates dans les modes proposés antérieurement.
L'invention permet d'utiliser une technique plus simple et moins coûteuse de type estampage pour constituer le circuit. Le mode de mise en oeuvre est illustré de façon schématique à la figure 6. Dans cette application la feuille support 5 du détecteur, recouverte de l'élément conducteur 6 (qu'il s'agisse de couches minces ou d'une mince feuille métallique) , est fixée sur la feuille 17 au moyen de l'adhésif 7. Dans cette configuration l'ensemble 6, 5 est soumis la découpe par estampage. Un réglage précis permet de limiter la profondeur de la découpe. L'emporte-pièce (ou poinçon) 19 est présenté schématiquement à la figure 6 au plus profond de la découpe. Celle-ci peut entamer la feuille 17 mais doit maintenir l'intégrité de cette feuille pour que le circuit formé, qui peut comprendre des éléments ténus, reste bien en forme sur cette feuille 17.
Après élimination des parties qui correspondent aux zones non-conductrices du circuit formé, la protection de ce circuit est éventuellement complétée par la mise en place de l'adhésif 8 et du film de protection 16. L'adhésif 8 et le film 16 sont appliqués séparément ou simultanément.
Si l'adhésif 8 doit être relativement puissant pour bien fixer dans une opération ultérieure le détecteur sur la feuille de verre, l'adhérence à la feuille 16 doit être bien contrôlée pour que la séparation de cette feuille ne risque pas d'endommager le circuit lors du transfert sur la feuille de verre ou l'enlèvement d'une partie de l'adhésif 8. Pour cela, le cas échéant le choix de la nature de la feuille 16 permet d'en limiter l'adhérence. Cette adhérence peut aussi être contrôlée par l'usage d'un revêtement par exemple une cire de silicone appliquée sur la feuille 16.
Le mode d'application d'un détecteur comprenant un ensemble tel que représenté aux figures 5 e t6, comprend de préférence la séquence suivante :
- la feuille 16 est détachée dégageant l'adhésif 8 qui couvre le circuit découpé comme indiqué précédemment. ;
- le circuit 6 et son support 5, qui adhèrent au film de protection 17 par l'intermédiaire de l'adhésif 7, (ces éléments étant globalement représentés en 21), sont appliqués fermement par exemple au moyen d'un rouleau presseur 22 sur la feuille de verre 20 (figure 7) (éventuellement après interposition des conducteurs externes, mais de préférence ceux-ci sont pré-disposés dans la structure de l'insert) ; l'adhésif est avantageusement du type activé par pression ("pressure sensitive") ;
- le support et le circuit conducteur adhérant fortement au verre par l'intermédiaire du puissant adhésif 8, le film protecteur 17 adhérant moins fortement au support 5, est ensuite enlevé ("strippé") pour ne laisser adhérer sur la feuille de verre que le circuit du capteur et le support 5.
La mise en place est analogue lorsque le circuit capacitif est face à l'intercalaire. Dans ce cas le collage sur le verre correspond à celui du support 5. La suite des opérations est aussi analogue et s'achève par la suppression du film protecteur du circuit conducteur 6.
Une fois le détecteur fixé à la feuille de verre selon le mode décrit ci-dessus ou un mode analogue, l'assemblage du vitrage, feuilles de verre et feuille thermoplastique, par exemple de PVB, est effectué suivant les techniques traditionnelles de feuilletage à savoir des techniques d'étuvage sous vide et/ou de calandrage.
Dans ces techniques les éléments constitutifs du détecteur inséré ne subissent pas de conditions opératoires notamment thermiques, susceptibles de les altérer. Les pressions s'exercent normalement au plan de ces éléments sans effort de cisaillement. Le détecteur ne risque donc ni déformation ni déchirure, ni surtout apparition de court-circuits entre les éléments conducteurs distincts. Il n'y a pas non plus de risque de dégradation des éléments conducteurs même si ceux-ci sont fragiles dans la mesure où l'opération se fait à l'abri de l'air et à des températures de l'ordre de 1500C.
Avec l'assemblage des feuilles, les moyens de connexion doivent être mis en place. Soit le support et les conducteurs qu'il porte, s'étendent au-delà du vitrage. Dans ce cas la jonction s'effectue à l'extérieur du vitrage et de préférence dans un ensemble de type "encapsulé", qui prévient les risques de rupture de la feuille support, celle-ci se trouvant solidarisée avec les feuilles de verre dans une enveloppe résistante d'où partent les conducteurs qui assurent la liaison avec les moyens de génération et d'analyse des signaux. Soit des conducteurs sont rapportés dans le vitrage lui-même au moment de l'assemblage des feuilles, des éléments de jonction traditionnels de ces conducteurs avec les moyens d'analyse complétant le circuit.
Le premier de ces deux modes est illustré aux figures 8a et 8b. Le support 5 pris entre la feuille de verre 10 et la feuille intercalaire 11 dépasse le bord du vitrage d'une partie 18 formant éventuellement une languette. Cette partie 18 est avantageusement rabattue et collée sur la face du vitrage comme en 8b. Une "encapsulation" locale 23 formée par exemple par moulage d'une enveloppe de matériau polymère au moyen par exemple d'un matériau thermoplastique formé directement sur le bord du vitrage. Les connexions avec les conducteurs reliés au dispositif d'analyse sont par exemple assurées au moyen de conducteurs rubans 24 appliqués sur les extrémités de la partie 18. La fixation des conducteurs peut être obtenue par soudage, collage ou sertissage. L'encapsulation 23 permet éventuellement d'éviter de procéder à une fixation supplémentaire les conducteurs sont alors simplement mis en contact et enrobés dans le matériau d'encapsulation.
Les figures 9a et 9b illustrent le second mode de raccordement du circuit électrique. Les éléments constitutifs sont présentés en éclaté à la figure 9a tels qu'ils se présentent avant l'assemblage du vitrage. Dans ce cas le contact entre le conducteur rapporté 25 et l'extrémité du conducteur correspondant du circuit du détecteur disposé sur le support 5 se situe dans le vitrage lui-même. Le maintien du conducteur extérieur peut alors être assuré par le fait qu'il est pris dans le feuilletage. La continuité électrique entre le circuit du détecteur et le conducteur 25 est assurée éventuellement par simple contact et sous la pression exercée par le feuilletage. Il est préféré de disposer soit une soudure soit une colle conductrice pour prévenir toute défaillance.
Pour garantir le positionnement correct des conducteurs 25 ou éviter leur déplacement lors de l'assemblage du vitrage il est encore possible de les maintenir par un ruban adhésif transparent local qui recouvre ces conducteurs et les fait adhérer à la couche conductrice.
La figure 13 présente un autre mode permettant d'assurer les connexions électriques du capteur avec les éléments extérieurs au vitrage. La figure reprend les éléments de la figure 6 après que ceux-ci aient été réunis. La constitution du circuit peut être obtenue comme indiqué à propos de la figure 6 par découpe à l'emporte-pièce ou par n'importe quel autre moyen notamment par ablation localisée de la couche conductrice comme indiqué précédemment.
A la figure 13, les conducteurs 25 sont intégrés à l'ensemble constituant l'insert avant que celui-ci soit mis en place dans le vitrage. Le conducteur 25 est en contact électrique avec les éléments 6 constituant le capteur. Leur fixation peut en partie au moins être obtenu par l'adhésif 8 qui maintient la feuille de protection 16, adhésif qui est ultérieurement utilisé pour le collage sur la feuille de verre. Néanmoins une fixation plus forte du conducteur peut être préférée. Il peut s'agir notamment de l'usage local d'une colle conductrice ou d'une soudure. La réalisation de ce type d'ensemble limite le plus possible les opérations effectuées lors de l'assemblage du vitrage. Celles-ci ne comprennent plus que l'application et le collage sur la feuille de verre après avoir retiré le film protecteur 16 et de même le détachement de la feuille 17. Le capteur et ses conducteurs 25 est alors prêt. L'assemblage du vitrage se poursuit selon les techniques traditionnelles.
La figure 10 est un exemple de circuit constituant un capteur selon l'invention. Le capteur présenté comporte deux électrodes 26 et 27 de forme rectangulaire. Le même matériau qui constitue les électrodes forme aussi deux conducteurs 28, 29 qui s'achèvent par des plots de connexions 30 et 31 sur lesquels se raccordent des conducteurs externes non représentés. L'ensemble de ces éléments constitue le circuit du capteur.
Au mode représenté à la figure 10 deux éléments conducteurs 32, 33 restent de l'opération de formation du dessin du capteur à partir d'un support uniformément recouvert de l'élément conducteur. Ces dépouilles qui peuvent éventuellement être ôtées comme les zones non-conductrices séparant les électrodes, peuvent intervenir dans l'élaboration du signal et son traitement, notamment lorsqu'elles sont mises à la masse.
Le dessin de la figure 10 est obtenue par exemple comme précédemment décrit par une découpe à l'emporte-pièce sur un élément initial de composition uniforme. Le motif formé demeure bien stable même si le support du circuit se limite par endroit à des éléments très étroits, comme au niveau des conducteurs 28 et 29, ceux-ci étant maintenus collés sur la feuille représentée aux figures précédentes sous la référence 17.
Le capteur de la figure 11 comporte trois électrodes 34,
35, 36 utilisé avantageusement suivant une technique de mesure différentielle. Les deux capacités sont constituées avec une électrode centrale commune 35 et chacune des électrodes latérales 34 et 36. Le même mode différentiel peut être également mis en oeuvre avec deux capacités entièrement distinctes, par exemple avec quatre électrodes formant deux à deux une capacité.
La forme trapézoïdale des électrodes et la distance qui sépare leur bords respectif qui n'est pas constante a pour effet de favoriser une bonne détection des gouttes quelle que soit la façon dont celles-ci se présentent, fines et nombreuses ou, au contraire, grosses et espacées. La disposition présentée conduit à des intensités de champ électrique qui ne sont pas uniformes le long des électrodes. De plus la surface de détection est accrue avec la distance entre les électrodes.
Pour réduire autant que possible le bruit de fond dû aux conducteurs, ceux-ci sont par ailleurs situés le plus près possible les uns des autres.
Le capteur de la figure 11 peut être introduit avec un support 37 qui s'étend bien au-delà des électrodes. Il est cependant préférable, en mettant à profit le mode de fabrication décrit précédemment de découper support et circuit électrique selon le dessin final du capteur. Dans ce cas le support 37 se superpose exactement aux électrodes et aux conducteurs.
Le capteur présenté à la figure 12 comporte aussi trois électrodes 38, 39, 40, par exemple pour un fonctionnement différentiel. Le champ de mesure est cette fois réalisé entre les électrodes 38 et 39 qui comportent deux distances Z1 et z2 pour permettre comme pour le capteur de la figure 11 de détecter les gouttes de dimensions différentes. A la zone de distance Z1 le champ électrique est plus intense et permet de détecter des gouttes de petites dimensions. La sensibilité dans la zone de distance z2 dans laquelle le champ est moins intense accroît la surface disponible et donc la probabilité de trouver une "grosse" goutte moins régulièrement distribuée. Le champ moins intense est compensé par la dimension de la goutte qui occasionne une modification plus importante de ce champ.
Les dessins des électrodes présentés ci-dessus à titre d'exemples ne sont bien évidemment pas limitatifs.