FR2639435A3 - Transducteur de detection d'acceleration a effet capacitif - Google Patents
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Abstract
a) Transducteur de détection d'accélération à effet capacitif. b) Ce transducteur de détection d'accélération à effet capacitif comporte une plaque support 2 à laquelle sont fixées une plaquette métallique 3 et une lame métallique flexible 5 qui lui fait face et qui en est espacée de façon à constituer un condensateur dont la capacité varie en fonction de l'accélération à laquelle il est soumis. Des moyens de détection sont prévus pour fournir un signal électrique indicatif de la capacité du condensateur et donc de l'accélération. c) L'invention permet de connaître l'accélération à laquelle un corps a été soumis.
Description
TRANSDUCTEUR DE DETECTION D'ACCELERATION A EFFET
CAPACITIF.
La présente invention se rapporte a un transducteur détecteur d'accélération à effet capacitif, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison: - une structure support prévue pour être fixée au corps dont il faut détecter l'accélération, - une plaquette métallique portée par le support, - une lame métallique flexible présentant une première extrémité par laquelle elle est portée en porte-à-faux par la structure support, et une seconde extrémité qui fait face à la plaquette et qui en est espacée dans la direction dans laquelle l'accélération doit être détectée, de façon à constituer avec elle un condensateur dont la capacité a, au repos, une valeur prédéterminée, et est variable en fonction de l'accélération du corps dans ladite direction, et - des moyens de détection pour fournir un signal
électrique indicatif de la capacité du condensateur.
Grâce à ces caractéristiques, le transducteur
est simple, précis et fiable.
On va maintenant décrire l'invention en détail en se référant aux dessins joints, fournis uniquement à titre d'exemple non limitatif, sur lesquels: La figure 1 est une vue perspective d'un transducteur de détection d'accélération conforme
à la présente invention.
La figure 2 est une vue prise selon la flèche
II de la figure 1.
Les figures 3,4 et 5 sont des vues perspectives montrant trois réalisations variantes du transducteur
selon l'invention.
La figure 6 est une vue prise selon la flèche
VI de la figure 4.
La figure 7 est une coupe prise selon la ligne VII-VII de la figure 5 et la figure 8 est un diagramme par blocs montrant le fonctionnement d'un circuit électronique associé au transducteur conforme à l'invention. Sur les dessins, le repère 1 désigne un transducteur de détection d'accélération à effet capacitif. En se référant aux figures 1 et 2, le transducteur comporte une plaque support 2 en matériau électriquement isolant qui est prévue pour être fixée à la surface du corps (non représenté) dont il faut détecter l'accélération. Une plaquette 3 constituée par un bloc de métal et un support 4 dont l'épaisseur est légèrement supérieure à celle du bloc 3 sont fixés sur la plaque 2. Le transducteur 1 comprend également une lame métallique flexible , par exemple en acier tréfilé, présentant une première extrémité 6 par laquelle elle est portée, en porte-à-faux, par le support 4, et une seconde extrémité 7 qui fait face à la surface supérieure du bloc 3 et en est espacée. L'extrémité 7 de la lame 5 et la plaquette 3 définissent ainsi un condensateur qui a, au repos, une valeur prédéterminée. Une masse 8 est prévue à l'extrémité 7 de la lame 5 et elle est fixée sur la surface de
la lame opposée à la plaquette 3.
Lorsque le transducteur 1 est soumis à une accélération dans une direction perpendiculaire à la plaquette 3 et à la lame 5, c'est-à-dire parallèle à la ligne représentéepar La double flèche A sur les dessins, la masse 8 est soumise à une force qui fait osciller l'extrémité libre 7 de la lame. Cette oscillation provoque une variation de la capacité du condensateur défini par la plaquette 3 et la lame 5. Cette variation de capacité est détectée par un circuit électronique que l'on va décrire plus loin ci-dessous et auquel la plaquette 3 et la lame sont reliées au moyen de deux conducteurs
électriques 9.
Dans la variante représentée sur la figure 3, la plaquette fixe 3 est remplacée par une seconde lame flexible 10 portée en porte-à-faux par le support 4 sur lequel est fixée la première lame 5. Les deux lames 5 et 10 sont maintenues à distance l'une de l'autre par une couche 11 d'un matériau électriquement isolant. Une masse 12 qui, comme la masse 8 fixée à la première lame 5, est sensible à une accélération dans la direction indiquée par la double flèche A, est également fixée à l'extrémité libre de la seconde
lame 10.
Dans la réalisation représentée sur les figures 4 et 6, la plaque support 2 est fabriquée en céramique. La plaquette fixe 3 est constituée par une fine couche de métal déposée à la surface de la plaque céramique 2 par impression par sérigraphie, séchage et cuisson. Le matériau constituant le dépôt
métallique est par exemple du pLatine-or ou du paLadium-
argent. La lame flexible 5 peut être en laiton et dans ce cas elle peut être soudée, à l'étain, à une couche métallique 15 déposée sur la plaque céramique 2. Dans ce cas, l'épaisseur de matériau ajoutée par la soudure sert également à maintenir à distance l'une de l'autre la plaquette 3 et la lame flexible 5. En variante, la lame 5 peut être collée sur la plaque support 2 et dans ce cas il faut établir une liaison électrique entre la lame 5 et la couche métallique 15, comme indiqué par les lignes en tireté
16 sur les figures 4 à 6.
Selon une autre variante représentée sur les figures 5 à 7, on peut utiliser un circuit imprimé 18 comme plaque support et, dans ce cas, la plaquette fixe est constituée par une couche métallique 19 de ce circuit. La lame flexible 5 est fixée au circuit imprimé 18 au moyen de vis 20, avec interposition d'un espaceur métallique 21. L'espaceur 21 relie électriquement la lame 5 à une couche métallique 22 du circuit imprimé. Les couches 18 et 22 sont reliées électriquement aux composants d'un circuit
électronique prévu sur le circuit imprimé 18.
La figure 8 représente un diagramme par blocs d'un circuit électronique de détection associé au transducteur 1. Selon une première réalisation, le condensateur constitué par le transducteur 1 est relié à un oscillateur 25 dont la fréquence dépend de la capacité du condensateur. Le signal fourni par l'oscillateur 25 est envoyé à un circuit monostable 26 puis à un filtre passe-bas 27. On obtient ainsi une conversion fréquence-tension. Le signal de tension V fourni par le filtre 27 indique alors la valeur de la capacité du transducteur 1, et donc de l'accélération à laquelle ce dernier est soumi. En variante, l'oscillateur 25 peut travailler à fréquence fixe tandis que le transducteur 1 est relié au circuit monostable 6, comme indiqué par les lignes en tireté sur la figure 8. La durée du signal du circuit monostable 26 est alors modulée et, comme dans le cas précédent, le signal de sortie V obtenu est proportionnel à la valeur de l'accélération à laquelle le transducteur 1 est
soumis.
Claims (9)
1. Transducteur détecteur d'accélération à effet capacitif, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison: - une structure support (2) prévue pour être fixée au corps dont il faut détecter l'accélération, - une plaquette métallique (3,10,19) portée par le support (2), - une lame métallique flexible (5) présentant une première extrémité (6) par laquelle elle est portée er porte-à-faux par la structure support (2), et une seconde extrémité (7) qui fait face à la plaquette (3,10,19) et qui en est espacée de façon à constituer avec elle un condensateur dont la capacité a, au repos, une valeur prédéterminée, et est variable en fonction de l'accélération du corps dans la direction (A), et - des moyens de détection (25,26,27) pour fournir un signal électrique indicatif de la capacité du
condensateur.
2. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaquette (3,19) est fixée
et portée par la structure support (2).
3. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaquette est constituée par une seconde lame métallique flexible (10) présentant également une première extrémité par laquelle elle est portée en porte-à-faux par la structure support (2), son autre extrémité faisant
face à la première lame (5) et en étant espacée.
4. Transducteur selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une
masse (8) est fixée à la première lame (5) et est soumise à l'action de l'accélération à détecter en
service.
5. Transducteur selon les revendications 3 et
4 caractérisé en ce qu'une masse (12) est également fixée à la seconde lame (10) et est soumise a l'action
de l'accélération à détecter en service.
6. Transducteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les masses (8,12) associées à la première lame (5) et à la seconde lame (10) sont fixées sur les surfaces de ces lames qui ne
se font pas face l'une à l'autre.
7. Transducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaquette (3,19) est constituée par une couche de matériau conducteur déposée sur une base support en matériau
électriquement isolant.
8. Transducteur selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que
les moyens de détection comportent un circuit électronique comprenant un oscillateur (25) dont la fréquence dépend de la capacité du condensateur (5,3) et un convertisseur fréquence-tension (26)
relié à la sortie de l'oscillateur (25).
9. Transducteur selon l'une quelconque des
revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un circuit
électronique est associé au condensateur (5,3) et comprend un oscillateur à fréquence fixe (25) et un circuit monostable (26) dont l'entrée est reliée à la sortie de l'oscillateur (25), ce circuit monostable (26) étant conçu pour fournir une impulsion dont la durée dépend de la capacité du condensateur
(5,3).
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