FR3093361A1 - WIRELESS MEASURING DEVICE FOR MOTOR VEHICLE TANK - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif de mesure sans fil (1) destiné à mesurer une grandeur physique dans un volume fermé (3) tel un réservoir d’un véhicule automobile délimité par une paroi (9) étanche avec l’extérieur. Selon l’invention, le dispositif de mesure sans fil (1) comprend: - au moins un capteur (2) destiné à être positionné sur la paroi (9) du volume fermé (3), le capteur (2) comprenant un substrat sensible (5) à la grandeur physique à mesurer dans le volume fermé (3) et un dispositif à ondes acoustiques de surface (16), - un dispositif électronique d’interrogation (6) distant du capteur (2), - un dispositif électronique de commande (8) connecté au dispositif électronique d’interrogation (6) de façon à recevoir la grandeur physique mesurée transmises par le dispositif électronique d’interrogation (6) pour commander au moins un organe du volume fermé (3). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 The present invention relates to a wireless measuring device (1) intended to measure a physical quantity in a closed volume (3) such as a tank of a motor vehicle delimited by a wall (9) sealed with the exterior. According to the invention, the wireless measuring device (1) comprises: - at least one sensor (2) intended to be positioned on the wall (9) of the closed volume (3), the sensor (2) comprising a sensitive substrate (5) to the physical quantity to be measured in the closed volume (3) and a surface acoustic wave device (16), - an electronic interrogation device (6) remote from the sensor (2), - an electronic control device (8) connected to the electronic interrogation device (6) so as to receive the measured physical quantity transmitted by the electronic interrogation device (6) to control at least one member of the closed volume (3) . Figure for the abstract: Fig. 1

Description

DISPOSITIF DE MESURE SANS FILS POUR RESERVOIR DE VEHICULE AUTOMOBILEWIRELESS MEASUREMENT DEVICE FOR MOTOR VEHICLE TANK

La présente invention concerne un dispositif de mesure sans fil destiné à mesurer une grandeur physique dans un volume fermé tel un réservoir d’un véhicule automobile et un réservoir comprenant ce dispositif de mesure sans fil.The present invention relates to a wireless measuring device intended to measure a physical quantity in a closed volume such as a tank of a motor vehicle and a tank comprising this wireless measuring device.

Le réservoir peut contenir de l’essence pour alimenter un moteur à combustion interne ou bien, dans une seconde application, de l’hydrogène pressurisé pour une pile à combustible.The tank can contain gasoline to power an internal combustion engine or, in a second application, pressurized hydrogen for a fuel cell.

Dans le cas d’une application hydrogène, ce réservoir est fabriqué dans un matériau composite non métallique, comprenant une première enveloppe en matériau thermodurcissable assurant l’étanchéité et une seconde enveloppe obtenue par enroulement filamentaire de fibres de carbone par exemple, afin d’assurer une rigidité et une sécurité maximale. La norme de pression de stockage actuelle est de 700 bars à l’intérieur du réservoir, ce qui représente le meilleur compromis trouvé à ce jour entre autonomie du véhicule et sécurité.In the case of a hydrogen application, this tank is made of a non-metallic composite material, comprising a first casing of thermosetting material ensuring the seal and a second casing obtained by filament winding of carbon fibers for example, in order to ensure maximum rigidity and safety. The current storage pressure standard is 700 bars inside the tank, which represents the best compromise found to date between vehicle autonomy and safety.

A ce réservoir est implanté un détendeur, qui permet d’approvisionner la pile en hydrogène, mais donnant aussi un accès pour le remplissage du réservoir.A regulator is located in this tank, which supplies the fuel cell with hydrogen, but also provides access for filling the tank.

Afin de réguler le débit de carburant, il est nécessaire de connaître avec une grande précision la pression à l’intérieur du réservoir et dans les différents canaux qui y sont reliés.In order to regulate the fuel flow, it is necessary to know with great precision the pressure inside the tank and in the various channels connected to it.

C’est pourquoi le réservoir comprend des capteurs de pression et de température.This is why the tank includes pressure and temperature sensors.

Cependant, les fuites de dihydrogène sont à minimiser dans une telle installation, ce qui peut être rendu difficile par l’implantation de capteurs traditionnels, vissés ou clippés, y compris avec une solution d’étanchéité traditionnelle.However, dihydrogen leaks must be minimized in such an installation, which can be made difficult by the installation of traditional sensors, screwed or clipped, including with a traditional sealing solution.

Les réservoirs d’essence comprennent également de tels capteurs de pression et de température.Gasoline tanks also include such pressure and temperature sensors.

La mesure de la pression (et de la température, dans certains cas), est nécessaire pour contrôler la vanne de purge du réservoir, le taux de remplissage du canister, l’absence de fuite du réservoir et l’identification du taux d’éthanol. Cette mesure de la pression tend également à se répandre afin de contrôler au mieux les évaporations de gaz, qui doivent être régulés par les normes & diagnostics internes véhicules (norme « On Board Diagnostic II » (OBDII)). Cependant, l’implantation de capteurs traditionnels, vissés ou clippés, induit des risques de fuite.The measurement of the pressure (and of the temperature, in certain cases), is necessary to control the bleed valve of the tank, the filling rate of the canister, the absence of leaks from the tank and the identification of the level of ethanol . This pressure measurement is also tending to spread in order to better control gas evaporation, which must be regulated by internal vehicle diagnostics and standards (“On Board Diagnostic II” (OBDII) standard). However, the implantation of traditional sensors, screwed or clipped, induces risks of leakage.

De plus, des normes telles la norme SAE J 1645 préconise les matériaux à utiliser afin de réduire les risques d’étincelle liés à leur conductivité. L’utilisation des capteurs filaires classiques n’est donc pas idéale.In addition, standards such as SAE J 1645 recommend the materials to be used in order to reduce the risk of sparks related to their conductivity. The use of conventional wired sensors is therefore not ideal.

Dans le domaine des véhicules automobiles, il est connu d’utiliser des capteurs comprenant un ensemble de communication et d’alimentation électrique sans fil pour réaliser des mesures de grandeurs physiques, telle la température ou la pression.In the field of motor vehicles, it is known to use sensors comprising a set of communication and wireless electrical power supply to carry out measurements of physical quantities, such as temperature or pressure.

Cependant, ces capteurs sans fil ne sont pas adaptés pour être utilisés dans des liquides explosibles dangereux tel l’essence, ni dans un environnement fluidique sous haute pression (700 bars), tel le dihydrogène, nécessitant une étanchéité parfaite, ni pour des températures importantes. La technologie RFID passive actuelle est par exemple limitée en température à 85°C.However, these wireless sensors are not suitable for use in dangerous explosive liquids such as gasoline, nor in a fluidic environment under high pressure (700 bars), such as dihydrogen, requiring perfect sealing, nor for high temperatures. . The current passive RFID technology is for example limited in temperature to 85°C.

Ces capteurs sans fil ne sont pas non plus adaptés pour des mesures précises en raison du type de modulation radiofréquence employée. La technologie RFID passive actuelle ne permet pas de fournir la meilleure précision.These wireless sensors are also not suitable for precise measurements due to the type of radio frequency modulation employed. Current passive RFID technology does not provide the best accuracy.

Enfin, ces capteurs sans fil ne sont pas adaptées à une mesure multiple de plusieurs capteurs par un seul interrogateur (ce que l’on appelle « multiplexage »).Finally, these wireless sensors are not suitable for multiple measurement of several sensors by a single interrogator (so-called “multiplexing”).

En effet, la technologie RFID passive ne fonctionne pour le moment que dans des plages de fréquences étroites (par exemple 800-900MHz). Un seul capteur ne peut être interrogé pour obtenir une mesure.Indeed, passive RFID technology currently only works in narrow frequency ranges (eg 800-900MHz). A single sensor cannot be interrogated to obtain a measurement.

L'invention a donc pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif de mesure sans fil destiné à mesurer simultanément une ou plusieurs grandeurs physiques dans un véhicule automobile tout en permettant de maintenir une étanchéité parfaite et une précision acceptables.The object of the invention is therefore to overcome these drawbacks of the prior art by proposing a wireless measuring device intended to simultaneously measure one or more physical quantities in a motor vehicle while making it possible to maintain perfect sealing and acceptable precision.

L’invention concerne un dispositif de mesure sans fil destiné à mesurer une grandeur physique dans un volume fermé d’un véhicule automobile, tel un réservoir de carburant ou de dihydrogène, délimité par une paroi étanche avec l’extérieur.The invention relates to a wireless measuring device intended to measure a physical quantity in a closed volume of a motor vehicle, such as a fuel or dihydrogen tank, delimited by a wall sealed with the outside.

Selon l’invention, le dispositif de mesure sans fil comprend:According to the invention, the wireless measuring device comprises:

-au moins un capteur destiné à être positionné sur la paroi du volume fermé, le capteur comprenant un substrat sensible à la grandeur physique à mesurer dans le volume fermé et un dispositif à ondes acoustiques de surface comportant un ensemble de résonateurs positionné sur le substrat sensible et relié à un moyen de communication radiofréquence passif,-at least one sensor intended to be positioned on the wall of the closed volume, the sensor comprising a substrate sensitive to the physical quantity to be measured in the closed volume and a surface acoustic wave device comprising a set of resonators positioned on the sensitive substrate and connected to a passive radio frequency communication means,

-un dispositif électronique d’interrogation distant du capteur, le dispositif électronique d’interrogation comprenant un moyen de communication radiofréquence actif apte à transmettre un premier signal radiofréquence au moyen de communication radiofréquence passif du capteur pour interroger le capteur, le moyen de communication radiofréquence passif du capteur transmettant en retour un deuxième signal radiofréquence ayant des paramètres modifiés (amplitude, fréquence, retard, phase par exemple) en fonction de la grandeur physique mesurée au moyen de communication radiofréquence actif du dispositif électronique d’interrogation, et-an electronic interrogation device remote from the sensor, the electronic interrogation device comprising an active radio frequency communication means capable of transmitting a first radio frequency signal to the passive radio frequency communication means of the sensor in order to interrogate the sensor, the passive radio frequency communication means the sensor transmitting in return a second radiofrequency signal having modified parameters (amplitude, frequency, delay, phase for example) according to the physical quantity measured by the active radiofrequency communication means of the electronic interrogation device, and

-un dispositif électronique de commande connecté au dispositif électronique d’interrogation de façon à recevoir la grandeur physique mesurée transmises par le dispositif électronique d’interrogation pour commander au moins un organe du volume fermé telle une valve sur un réservoir ou sur une ligne d’alimentation en carburant.-an electronic control device connected to the electronic interrogation device so as to receive the measured physical quantity transmitted by the electronic interrogation device to control at least one organ of the closed volume such as a valve on a tank or on a line of fuel supply.

Le moyen de communication radiofréquence passif et le moyen de communication radiofréquence actif utilisent des fréquences comprises entre 9 kHz et 300 GHz.The passive radio frequency communication means and the active radio frequency communication means use frequencies between 9 kHz and 300 GHz.

De préférence, le moyen de communication radiofréquence passif et le moyen de communication radiofréquence actif utilisent la fréquence de 2,45 GHz.Preferably, the passive radio frequency communication means and the active radio frequency communication means use the frequency of 2.45 GHz.

Une vitesse de propagation d’onde élevée permet de miniaturiser au mieux les pistes pour une fréquence de 2,45GHz.A high wave propagation speed makes it possible to miniaturize the tracks as well as possible for a frequency of 2.45 GHz.

Le moyen de communication radiofréquence passif du capteur fonctionne sur le principe des ondes acoustiques de surface avec lignes à retard à identifiant, ce que l’on appelle SAW-tag ou SAW (SAW, pour « Surface Acoustic Wave »).The passive radio frequency communication medium of the sensor works on the principle of surface acoustic waves with delay lines with identifier, the so-called SAW-tag or SAW (SAW, for "Surface Acoustic Wave").

Le substrat sensible est composé d’un matériau diélectrique solide.The sensitive substrate is made of a solid dielectric material.

L’ensemble de résonateurs comprend quatre résonateurs fixés sur le substrat sensible et formés par des pistes métalliques distinctes.The set of resonators comprises four resonators fixed on the sensitive substrate and formed by distinct metal tracks.

Le moyen de communication radiofréquence passif comprend une antenne bipolaire reliée à l’ensemble de résonateurs.The passive radio frequency communication means comprises a bipolar antenna connected to the set of resonators.

Le choix du matériau pour le substrat sensible se porte sur le niobate de lithium en raison de son fort coefficient de couplage électromagnétique et pour sa vitesse de propagation élevée pour les ondes élastiques (3900m/s pour les ondes de Rayleigh).The choice of material for the sensitive substrate is lithium niobate because of its high electromagnetic coupling coefficient and for its high propagation speed for elastic waves (3900m/s for Rayleigh waves).

Chaque capteur réalise une mesure par écart de phase.Each sensor performs a phase difference measurement.

Les résonateurs comprennent un dépôt d’AlCu à 2 %.The resonators include a 2% AlCu deposit.

Le capteur comprend une base dans laquelle est formée une cavité délimitée par une face interne du substrat sensible.The sensor comprises a base in which is formed a cavity delimited by an internal face of the sensitive substrate.

La cavité communique avec l’intérieur du volume fermé à mesurer de façon à ce que la face interne du substrat sensible soit en contact avec l’intérieur du volume fermé.The cavity communicates with the interior of the closed volume to be measured so that the internal face of the sensitive substrate is in contact with the interior of the closed volume.

Le substrat sensible, l’ensemble de résonateurs et l’antenne dipolaire sont surmoulés dans la base.The sensitive substrate, the set of resonators and the dipole antenna are molded into the base.

La base est formée d’un matériau thermoplastique comprenant un taux de fibre compris entre 15% et 45%.The base is made of a thermoplastic material with a fiber content of between 15% and 45%.

Le dispositif de mesure sans fil comprend plusieurs capteurs dont des capteurs de température et/ou des capteurs pression. Les capteurs sont indépendants les uns des autres.The wireless measuring device comprises several sensors including temperature sensors and/or pressure sensors. The sensors are independent of each other.

Certains capteurs mesurent la même grandeur physique de façon à pourvoir effectuer un calcul de redondance par le dispositif électronique de commande.Some sensors measure the same physical magnitude so as to be able to perform a redundancy calculation by the electronic control device.

L’invention concerne également un réservoir de véhicule automobile formant un volume fermé délimité par une paroi étanche avec l’extérieur et transparente aux ondes radioélectriques et comprenant un dispositif de mesure sans fil, tel que défini précédemment, destiné à mesurer une grandeur physique dans le réservoir.The invention also relates to a motor vehicle tank forming a closed volume delimited by a wall sealed with the exterior and transparent to radioelectric waves and comprising a wireless measuring device, as defined previously, intended to measure a physical quantity in the reservoir.

De préférence, le capteur est enrobé partiellement dans le matériau formant la paroi du réservoir.Preferably, the sensor is partially embedded in the material forming the wall of the reservoir.

L’ensemble de résonateurs et l’antenne bipolaire sont surmoulés dans le matériau et le substrat sensible.The set of resonators and the bipolar antenna are overmolded in the material and the sensitive substrate.

Le substrat sensible est surmoulé partiellement et comprend une face interne débouchant dans le réservoir à travers une ouverture formée dans une base supportant le substrat sensible.The sensitive substrate is partially overmolded and comprises an inner face opening into the reservoir through an opening formed in a base supporting the sensitive substrate.

L’invention fournit ainsi un dispositif de mesure sans fil destiné à mesurer une grandeur physique dans un réservoir d’un véhicule automobile permettant de maintenir une étanchéité élevée dans le réservoir tout en évitant les risques d’explosion.The invention thus provides a wireless measuring device intended to measure a physical quantity in a tank of a motor vehicle making it possible to maintain a high seal in the tank while avoiding the risk of explosion.

Ainsi, il est possible de réaliser une mesure de température ou de pression dans différents organes ou volumes fermés d’un véhicule (détendeurs, tubes, réservoir…) via une mesure sans fil. L’invention permet une mesure non intrusive dans ces organes.Thus, it is possible to measure the temperature or pressure in different parts or closed volumes of a vehicle (regulators, tubes, tank, etc.) via wireless measurement. The invention allows a non-intrusive measurement in these organs.

Elle permet de satisfaire aux exigences de la norme SAE J 1645 permettant de réduire les risques d’étincelle liés à la conductivité.It meets the requirements of the SAE J 1645 standard to reduce the risk of sparks related to conductivity.

L’application de mesure sans fil s’affranchit de cette contrainte, du fait de son installation isolée de tout contact filaire.The wireless measurement application overcomes this constraint, due to its installation isolated from any wired contact.

Il est possible de mesurer des grandeurs physiques dans des localisations où il est normalement difficile d’implanter des capteurs. L’installation de ces capteurs dans le réservoir est simplifiée.It is possible to measure physical quantities in locations where it is normally difficult to install sensors. The installation of these sensors in the tank is simplified.

Les capteurs peuvent être immergés dans n’importe quel fluide sous haute pression (700 bars par exemple) qui présente un risque d’explosivité élevé.The sensors can be immersed in any fluid under high pressure (700 bars for example) which presents a high risk of explosion.

De plus, la mesure de l’écart de phase est une nette amélioration apportée par la technologie SAW-tag, ce que n’offre pas le RFID passif. Cela lui procure comparativement plus de résolution que le RFID passif.In addition, the measurement of the phase difference is a clear improvement brought by the SAW-tag technology, which the passive RFID does not offer. This gives it comparatively more resolution than passive RFID.

La bande radiofréquence ISM 2,45GHz présente l’avantage d’être une bande universelle et d’avoir une tolérance plus large (± 1 GHz) que les autres bandes ISM.The 2.45GHz ISM radio frequency band has the advantage of being a universal band and of having a wider tolerance (± 1 GHz) than the other ISM bands.

De plus, une vitesse de propagation d’onde élevée permet de miniaturiser au mieux les pistes pour une fréquence de 2,45 GHz.In addition, a high wave propagation speed makes it possible to miniaturize the tracks as well as possible for a frequency of 2.45 GHz.

Le choix de la technologie SAW-tag à 2,45 GHz permet aussi d’interroger quasi simultanément plusieurs dizaines de capteurs, par exemple.The choice of SAW-tag technology at 2.45 GHz also makes it possible to interrogate several dozen sensors almost simultaneously, for example.

Le besoin de capteurs est croissant dans le domaine des ensembles d’évaporation de carburant et des dispositifs de pile à combustible. Les capteurs selon l’invention permettent de limiter l’utilisation des faisceaux électriques.The need for sensors is growing in the field of fuel evaporation assemblies and fuel cell devices. The sensors according to the invention make it possible to limit the use of electrical harnesses.

Dans le domaine des dispositifs de pile à combustible, les protons sont connus pour être extrêmement corrosifs et capables de traverser toutes les zones intermétalliques (soudures, brasures).In the field of fuel cell devices, protons are known to be extremely corrosive and able to cross all intermetallic zones (welds, brazes).

Le capteur selon l’invention a l’avantage, par rapport aux solutions antérieurs, de comprendre un élément ou substrat sensible de type diélectrique (sans silicium) qui est neutre chimiquement et donc immune aux protons.The sensor according to the invention has the advantage, compared to previous solutions, of comprising a sensitive element or substrate of the dielectric type (without silicon) which is chemically neutral and therefore immune to protons.

Les caractéristiques de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux figures suivantes:The characteristics of the invention will be described in more detail with reference to the following figures:

  • la[Fig. 1 ]est une représentation schématique d’un dispositif de mesure sans fil mesurant une grandeur physique dans un volume fermé d’un véhicule automobile, selon l’invention ;the [Fig. 1 ] is a schematic representation of a wireless measuring device measuring a physical quantity in a closed volume of a motor vehicle, according to the invention;
  • la [Fig. 2] est une représentation schématique d’un ensemble de résonateurs d’un capteur basé sur le principe SAW-tag ;the [Fig. 2] is a schematic representation of a set of resonators of a sensor based on the SAW-tag principle;
  • la [Fig. 3] est une représentation schématique d’un capteur utilisant la technologie SAW-tag ;the [Fig. 3] is a schematic representation of a sensor using SAW-tag technology;
  • la [Fig. 4] est une représentation schématique de ce capteur selon une coupe transversale A-A de la figure 3 ;the [Fig. 4] is a schematic representation of this sensor according to a cross-section A-A of FIG. 3;
  • la [Fig. 5] est une représentation schématique de la face externe du substrat sensible ;the [Fig. 5] is a schematic representation of the outer face of the sensitive substrate;
  • la [Fig. 6] est une représentation schématique d’un capteur destiné à être vissé sur un bossage d’une conduite d’un moteur de véhicule selon un mode de réalisation possible ;the [Fig. 6] is a schematic representation of a sensor intended to be screwed onto a boss of a pipe of a vehicle engine according to one possible embodiment;
  • la [Fig. 7] est une représentation schématique d’un capteur destiné à être assemblé in-situ dans une paroi délimitant le volume fermé ;the [Fig. 7] is a schematic representation of a sensor intended to be assembled in situ in a wall delimiting the closed volume;
  • la [Fig. 8] est une représentation schématique d’un ensemble d’évaporation de vapeur de carburant comprenant un dispositif de mesure sans fil ;the [Fig. 8] is a schematic representation of a fuel vapor evaporation assembly including a wireless meter;
  • la [Fig. 9] est une représentation schématique d’un dispositif de pile à combustible comprenant un dispositif de mesure sans fil.the [Fig. 9] is a schematic representation of a fuel cell device including a wireless meter.

La figure 1 représente un dispositif de mesure sans fil 1 destiné à mesurer une grandeur physique dans un volume fermé 3 d’un véhicule automobile tel un réservoir ou une canalisation, par exemple.FIG. 1 represents a wireless measuring device 1 intended to measure a physical quantity in a closed volume 3 of a motor vehicle such as a tank or a pipe, for example.

L’invention s’applique plus particulièrement aux réservoirs de dihydrogène ou de carburant liquide, aux lignes d’évaporation de vapeur d’essence, et lignes d’alimentation en hydrogène, sans être limitatif.The invention applies more particularly to dihydrogen or liquid fuel tanks, to gasoline vapor evaporation lines, and hydrogen supply lines, without being limiting.

Si le volume fermé 3 est un réservoir, il est délimité par une paroi 9 qui est étanche avec l’extérieur et transparente aux ondes radioélectriques. La paroi 9 est non métallique (plastique par exemple).If the closed volume 3 is a tank, it is delimited by a wall 9 which is sealed with the outside and transparent to radio waves. The wall 9 is non-metallic (plastic for example).

Le dispositif de mesure sans fil 1 comprend au moins un capteur 2 destiné à être positionné à l’intérieur du réservoir.The wireless measuring device 1 comprises at least one sensor 2 intended to be positioned inside the tank.

De préférence, le dispositif de mesure sans fil 1 comprend plusieurs capteurs 2 tels qu’illustrés sur la figure 1. Les capteurs 2 sont indépendants les uns des autres.Preferably, the wireless measuring device 1 comprises several sensors 2 as illustrated in FIG. 1. The sensors 2 are independent of each other.

Le dispositif de mesure sans fil 1 peut comprendre des capteurs de pression et/ou de température.The wireless measuring device 1 can include pressure and/or temperature sensors.

Selon un mode de fonctionnement possible, plusieurs capteurs 2 mesurent la même grandeur physique de façon à pouvoir effectuer un calcul de redondance.According to a possible mode of operation, several sensors 2 measure the same physical quantity so as to be able to perform a redundancy calculation.

Le capteur 2 comprend un substrat sensible 5 à la grandeur physique à mesurer dans le volume fermé 3.The sensor 2 comprises a substrate 5 sensitive to the physical quantity to be measured in the closed volume 3.

Le substrat sensible 5 peut être sensible à la pression ou à la température. D’autres grandeurs physiques peuvent être mesurées également. Le substrat sensible 5 est déformable. Le substrat sensible 5 peut être une membrane par exemple.Sensitive substrate 5 can be sensitive to pressure or to temperature. Other physical quantities can also be measured. The sensitive substrate 5 is deformable. The sensitive substrate 5 can be a membrane for example.

Les fluides à mesurer dans le volume fermé 3 peuvent être des liquides ou des gaz, comme des gaz sous pression.The fluids to be measured in the closed volume 3 can be liquids or gases, such as gases under pressure.

Le capteur 2, tel qu’illustré sur la figure 3, comprend un dispositif à ondes acoustiques de surface 16 (ou dispositif SAW-tag) comportant un ensemble de résonateurs 13 positionné sur le substrat sensible 5 et un moyen de communication radiofréquence passif 4 qui est relié à l’ensemble de résonateurs 13. Le capteur 2 ne comprend pas de source d’énergie.The sensor 2, as illustrated in FIG. 3, comprises a surface acoustic wave device 16 (or SAW-tag device) comprising a set of resonators 13 positioned on the sensitive substrate 5 and a passive radio frequency communication means 4 which is connected to the set of resonators 13. The sensor 2 does not include an energy source.

Le moyen de communication radiofréquence passif 4 du capteur 2 comprend une antenne bipolaire 15 comprenant deux pôles 27a, 27b.The passive radio frequency communication means 4 of the sensor 2 comprises a bipolar antenna 15 comprising two poles 27a, 27b.

Le dispositif à ondes acoustiques de surface 16 fonctionne sur le principe des ondes acoustiques de surface avec lignes à retard à identifiant, communément appellé SAW-tag ou SAW (SAW, pour « Surface Acoustic Wave »).The surface acoustic wave device 16 operates on the principle of surface acoustic waves with identifier delay lines, commonly referred to as SAW-tag or SAW (SAW, for “Surface Acoustic Wave”).

Le dispositif à ondes acoustiques de surface 16 se base sur la propagation d’ondes de Rayleigh sur un substrat sensible 5 dont les paramètres physiques sont modifiés en fonction du milieu à mesurer. On en déduit ensuite une température ou une pression ou une viscosité, par exemple.The surface acoustic wave device 16 is based on the propagation of Rayleigh waves on a sensitive substrate 5 whose physical parameters are modified according to the medium to be measured. A temperature or a pressure or a viscosity, for example, is then deduced therefrom.

Le dispositif de mesure sans fil 1 comprend un dispositif électronique d’interrogation 6 qui est distant du volume fermé 3 et des capteurs 2.The wireless measuring device 1 comprises an electronic interrogation device 6 which is remote from the closed volume 3 and from the sensors 2.

Le dispositif électronique d’interrogation 6 comprend un moyen de communication radiofréquence actif 7 qui est alimenté en énergie électrique de façon filaire par exemple.The electronic interrogation device 6 comprises an active radio frequency communication means 7 which is supplied with electrical energy by wire for example.

Le moyen de communication radiofréquence actif 7 transmet un premier signal radiofréquence 10 au moyen de communication radiofréquence passif 4 du capteur 2 pour l’interroger.The active radio frequency communication means 7 transmits a first radio frequency signal 10 to the passive radio frequency communication means 4 of the sensor 2 to interrogate it.

Le moyen de communication radiofréquence passif 4 du capteur 2 transmet en retour un deuxième signal radiofréquence 12, représentatif de la grandeur physique mesurée, au moyen de communication radiofréquence actif 7 du dispositif électronique d’interrogation 6.The passive radio frequency communication means 4 of the sensor 2 transmits in return a second radio frequency signal 12, representative of the measured physical quantity, to the active radio frequency communication means 7 of the electronic interrogation device 6.

Le deuxième signal radiofréquence 12 présente un ou plusieurs paramètres modifiés (amplitude, fréquence, retard, phase) en fonction de la grandeur mesurée (pression, température).The second radiofrequency signal 12 has one or more modified parameters (amplitude, frequency, delay, phase) as a function of the quantity measured (pressure, temperature).

Le dispositif à ondes acoustiques de surface 16 du capteur 2 est activé par l’onde électromagnétique qu’il reçoit à travers la paroi 9 du volume fermé 3.The surface acoustic wave device 16 of the sensor 2 is activated by the electromagnetic wave which it receives through the wall 9 of the closed volume 3.

Pour résumer, une partie de l’onde électromagnétique est réfléchie par le dispositif à ondes acoustiques de surface 16 pour former le deuxième signal radiofréquence 12 émis par le capteur 2 qui est modifié en fonction de la grandeur physique mesurée. Le dispositif à ondes acoustiques de surface 16 utilise une partie de l’énergie électromagnétique du premier signal radiofréquence 10.To summarize, part of the electromagnetic wave is reflected by the surface acoustic wave device 16 to form the second radio frequency signal 12 emitted by the sensor 2 which is modified according to the physical quantity measured. The surface acoustic wave device 16 uses a portion of the electromagnetic energy of the first radio frequency signal 10.

Comme illustré sur la figure 2, l’ensemble de résonateurs 13 comprend quatre résonateurs 14, 17, 18, 19 formés par des pistes imprimées distinctes, par sérigraphie par exemple.As illustrated in Figure 2, the set of resonators 13 comprises four resonators 14, 17, 18, 19 formed by separate printed tracks, by screen printing for example.

Le substrat sensible 5 est formé d’un matériau diélectrique solide supportant l’ensemble de résonateurs 13 et l’antenne bipolaire 15 qui est connectée au substrat sensible 5 ou bien elle-même imprimée dans le substrat sensible 5.The sensitive substrate 5 is formed of a solid dielectric material supporting the assembly of resonators 13 and the bipolar antenna 15 which is connected to the sensitive substrate 5 or else itself printed in the sensitive substrate 5.

Le choix du substrat sensible 5 se porte sur le niobate de lithium en raison de son fort coefficient de couplage électromagnétique et pour sa vitesse de propagation élevée pour les ondes élastiques (3900 m/s pour les ondes de Rayleigh). Le premier paramètre augmente la sensibilité du capteur 2 et le second favorise sa miniaturisation.The choice of sensitive substrate 5 is lithium niobate because of its high electromagnetic coupling coefficient and for its high propagation speed for elastic waves (3900 m/s for Rayleigh waves). The first parameter increases the sensitivity of the sensor 2 and the second promotes its miniaturization.

Les dispositifs SAW-tag sont constitués de pistes électriques conductrices imprimées , sur le substrat sensible 5 diélectrique utilisé comme media pour la propagation des ondes acoustiques.The SAW-tag devices consist of conductive electrical tracks printed on the dielectric sensitive substrate used as the medium for the propagation of the acoustic waves.

L’ensemble de résonateurs 13 comprend donc quatre résonateurs 14, 17, 18, 19 (SPUFT, IDT, M1 et M2), formant chacun une piste isolée sur le substrat sensible 5.The set of resonators 13 therefore comprises four resonators 14, 17, 18, 19 (SPUFT, IDT, M1 and M2), each forming an isolated track on the sensitive substrate 5.

Les résonateurs comme le résonateur 17 ou composant IDT qui signifie en anglais «Inter Digit Transducer» sont des transducteurs interdigitaux.Resonators such as resonator 17 or component IDT which means in English “Inter Digit Transducer” are interdigital transducers.

Ce composant IDT est le transducteur de l’onde radiofréquence sur le substrat sensible 5. Il est constitué de deux peignes 26a, 26b (pistes métalliques en forme de peignes) intercalés, chacun connecté à un pôle 27a, 27b respectifs de l’antenne dipolaire 15.This IDT component is the transducer of the radiofrequency wave on the sensitive substrate 5. It consists of two interposed combs 26a, 26b (metal tracks in the form of combs), each connected to a respective pole 27a, 27b of the dipole antenna. 15.

Ainsi, le moyen de communication radiofréquence actif 7 du dispositif électronique d’interrogation 6 envoi un premier signal radiofréquence 10 au moyen de communication radiofréquence passif 4 ou antenne dipolaire 15 du capteur 2 pour interroger le capteur 2.Thus, the active radio frequency communication means 7 of the electronic interrogation device 6 sends a first radio frequency signal 10 to the passive radio frequency communication means 4 or dipole antenna 15 of the sensor 2 to interrogate the sensor 2.

Le premier signal radiofréquence 10 ou radioélectrique est transformé en ondes acoustiques qui se propagent sur le substrat sensible 5 selon des paramètres telle une fréquence, une amplitude verticale et une amplitude horizontale, données.The first radiofrequency 10 or radioelectric signal is transformed into acoustic waves which propagate on the sensitive substrate 5 according to parameters such as a given frequency, vertical amplitude and horizontal amplitude.

Ces paramètres sont modifiés selon la déformation du substrat sensible 5 qui est elle-même fonction de la grandeur physique mesurée.These parameters are modified according to the deformation of the sensitive substrate 5 which is itself a function of the physical quantity measured.

Ces ondes acoustiques modifiées sont transformées en un deuxième signal radiofréquence 12 par le résonateur 17 IDT. L’antenne dipolaire 15 transmet ensuite ce deuxième signal radiofréquence 12 au moyen de communication radiofréquence actif 7 du dispositif électronique d’interrogation 6.These modified acoustic waves are transformed into a second radio frequency signal 12 by the resonator 17 IDT. The dipole antenna 15 then transmits this second radiofrequency signal 12 to the active radiofrequency communication means 7 of the electronic interrogation device 6.

La longueur totale L du dispositif SAW-tag est de 2 mm à 6 mm en fonction de la grandeur physique à mesurer. Cette dimension permet son intégration dans le volume habituel d’un capteur classique.The total length L of the SAW-tag device is 2 mm to 6 mm depending on the physical quantity to be measured. This dimension allows its integration into the usual volume of a conventional sensor.

Les paramètres de l’onde acoustique (temps de vol, fréquence, phase, amplitude, etc.) dépendent des paramètres physiques recherchés (pression, température).The parameters of the acoustic wave (time of flight, frequency, phase, amplitude, etc.) depend on the physical parameters sought (pressure, temperature).

Pour la bande ISM 2,45 GHz, on n’observe que le temps de vol et la phase pour déduire les paramètres physiques recherchés.For the 2.45 GHz ISM band, only the time of flight and the phase are observed to deduce the physical parameters sought.

Le temps de vol sur un écho est linéaire en fonction de la température et de la pression. Pour un capteur de température, la variation du temps de vol de l’onde acoustique (temps entre émission et réception sur « IDT ») est de 1,1 µs à 25°C avec une pente de 100 ppm/K, soit environ 0,1 ns/K.The time of flight on an echo is linear with temperature and pressure. For a temperature sensor, the variation in the time of flight of the acoustic wave (time between emission and reception on "IDT") is 1.1 µs at 25°C with a slope of 100 ppm/K, i.e. approximately 0 .1 ns/K.

Cette résolution est trop faible pour l’électronique de traitement du signal de l’interrogateur. Il faut donc un second paramètre de l’onde acoustique. Pour un capteur de pression, la variation du temps de vol est de 460 ns à 25°C et sous 1 bar, avec une pente de 4,3 ppm/K soit environ 0,025 ns/K et est donc très loin d’être détectable. Un second paramètre de l’onde acoustique doit donc être observé.This resolution is too low for the interrogator's signal processing electronics. A second parameter of the acoustic wave is therefore needed. For a pressure sensor, the time-of-flight variation is 460 ns at 25°C and under 1 bar, with a slope of 4.3 ppm/K or around 0.025 ns/K and is therefore very far from being detectable . A second parameter of the acoustic wave must therefore be observed.

La variation de l’écart de phase sur les miroirs M1 et M2 est elle aussi linéaire en fonction de la température et de la pression, modulo 2π. La sensibilité de l’écart de phase est de l’ordre de 1,57 rad/K pour la température et de 0,1 rad/K pour la pression.The variation of the phase difference on mirrors M1 and M2 is also linear as a function of temperature and pressure, modulo 2π. The sensitivity of the phase difference is of the order of 1.57 rad/K for temperature and 0.1 rad/K for pressure.

L’écart de phase changeant plusieurs fois sur une plage de mesure classique (température entre -40°C et -150°C à une pression comprise entre 0 et 300 kPa), il est nécessaire de combiner la mesure de l’écart de phase des échos M1 et M2 avec le temps de vol pour avoir une mesure exacte.As the phase difference changes several times over a conventional measurement range (temperature between -40°C and -150°C at a pressure between 0 and 300 kPa), it is necessary to combine the measurement of the phase difference M1 and M2 echoes with the time of flight to have an exact measurement.

Les dispositifs SAW-tag doivent donc être étalonnés en phase, ce qui nécessite une calibration des capteurs avant leur installation dans le véhicule.SAW-tag devices must therefore be calibrated in phase, which requires calibration of the sensors before they are installed in the vehicle.

La mesure de l’écart de phase est une nette amélioration apportée par la technologie SAW-tag, ce que n’offre pas le RFID passif. Cela lui procure comparativement plus de résolution que le RFID passif.The measurement of the phase difference is a clear improvement brought by the SAW-tag technology, which the passive RFID does not offer. This gives it comparatively more resolution than passive RFID.

Le dispositif de mesure sans fil 1 comprend également un dispositif électronique de commande 8 connecté au dispositif électronique d’interrogation 6 par une liaison filaire 11 de façon à recevoir les grandeurs physiques mesurées transmises par le dispositif électronique d’interrogation 6 pour commander les organes du volume fermé 3 ou plus précisément des éléments prévus sur la paroi 9 du volume fermé 3 comme un détendeur, une vanne ou autre.The wireless measuring device 1 also comprises an electronic control device 8 connected to the electronic interrogation device 6 by a wired connection 11 so as to receive the measured physical quantities transmitted by the electronic interrogation device 6 to control the organs of the closed volume 3 or more precisely elements provided on the wall 9 of the closed volume 3 such as a regulator, a valve or the like.

Le moyen de communication radiofréquence passif 4 et le moyen de communication radiofréquence actif 7 utilisent des fréquences comprises entre 9 kHz et 300 GHz.Passive radio frequency communication means 4 and active radio frequency communication means 7 use frequencies between 9 kHz and 300 GHz.

De préférence, le moyen de communication radiofréquence passif 4 et le moyen de communication radiofréquence actif 7 utilisent une fréquence ISM de 2,45 GHz.Preferably, the passive radio frequency communication means 4 and the active radio frequency communication means 7 use an ISM frequency of 2.45 GHz.

Une vitesse de propagation d’onde élevée permet de miniaturiser au mieux les pistes pour une fréquence de 2,45 GHz.A high wave propagation speed makes it possible to best miniaturize the tracks for a frequency of 2.45 GHz.

La bande radiofréquence ISM 2,45GHz présente l’avantage d’être une bande universelle et d’avoir une tolérance plus large (± 1 GHz) que les autres bandes ISM.The 2.45GHz ISM radio frequency band has the advantage of being a universal band and of having a wider tolerance (± 1 GHz) than the other ISM bands.

En revanche, la longueur d’onde pour cette bande est de l’ordre de 10 cm à 15 cm, ce qui est aussi l’ordre de grandeur des formes des pièces et composants dans un véhicule.On the other hand, the wavelength for this band is of the order of 10 cm to 15 cm, which is also the order of magnitude of the shapes of parts and components in a vehicle.

L’utilisation de la fréquence 2,45 GHz implique donc une calibration sur véhicule lorsque le dispositif est implanté au voisinage de nombreuses pièces métalliques mobiles ou non pouvant faire écran aux ondes radiofréquences.The use of the 2.45 GHz frequency therefore implies calibration on the vehicle when the device is installed in the vicinity of many moving or non-moving metal parts that can shield radiofrequency waves.

Le temps entre 2 échos successifs pour la mesure de température est de l’ordre de 1,5 µs.The time between 2 successive echoes for the temperature measurement is around 1.5 µs.

Le temps entre 2 échos successifs pour la mesure de pression est de l’ordre de 0,5 µs.The time between 2 successive echoes for the pressure measurement is around 0.5 µs.

En dissociant temporellement les différents capteurs de pression et de température, il est par exemple possible d’interroger une dizaine de capteurs de pression et de température en seulement 30 µs à 40 µs, avec un même interrogateur.By temporally dissociating the various pressure and temperature sensors, it is for example possible to interrogate ten pressure and temperature sensors in just 30 µs to 40 µs, with the same interrogator.

Le choix de la technologie SAW-tag à 2,45 GHz permet donc d’interroger quasi simultanément plusieurs dizaines de capteurs 2 par exemple.The choice of SAW-tag technology at 2.45 GHz therefore makes it possible to interrogate several dozen sensors 2 almost simultaneously, for example.

Les figures 3 à 5 représentent un exemple de capteur 2 utilisant la technologie SAW-tag.Figures 3 to 5 show an example of sensor 2 using SAW-tag technology.

L’ensemble de résonateurs 13 est obtenu par métallisation sur une surface externe 25 du substrat sensible 5 flexible formé en niobate de lithium.The set of resonators 13 is obtained by metallization on an outer surface 25 of the flexible sensitive substrate 5 formed from lithium niobate.

Le substrat sensible 5 est solidaire d’une pièce diélectrique, appelée base 20, qui peut être un bloc cylindrique d’alumine Al2O3, par exemple.Sensitive substrate 5 is integral with a dielectric part, called base 20, which can be a cylindrical block of alumina Al 2 O 3 , for example.

La liaison entre la base 20 et le substrat sensible 5 peut se faire par une colle silicone ou époxy, ou bien via une soudure eutectique via une métallisation Au-Sn (une sur chaque pièce) pour des niveaux de pression supérieurs.The connection between the base 20 and the sensitive substrate 5 can be made by a silicone or epoxy adhesive, or else via an eutectic weld via an Au-Sn metallization (one on each part) for higher pressure levels.

Le capteur 2 comprend une cavité 21 étanche selon une pression de référence. La cavité 21 présente une section circulaire.The sensor 2 comprises a cavity 21 sealed according to a reference pressure. The cavity 21 has a circular section.

La cavité 21 est recouverte par une partie centrale 22 du substrat sensible 5. Le substrat sensible 5 comprend une face interne 24 ayant une partie périphérique 23 fixée à la base 20.The cavity 21 is covered by a central part 22 of the sensitive substrate 5. The sensitive substrate 5 comprises an internal face 24 having a peripheral part 23 fixed to the base 20.

La cavité 21, délimitée par la face interne 24 du substrat sensible 5 et la base 20, permet de faire une mesure de pression absolue.The cavity 21, delimited by the internal face 24 of the sensitive substrate 5 and the base 20, makes it possible to make an absolute pressure measurement.

L’ensemble de résonateurs 13 du dispositif SAW-tag est placé au milieu de la cavité 21 pour optimiser la sensibilité du capteur 2 sur une face interne 24 du substrat sensible 5 exposée au media à mesurer (carburant, hydrogène).The set of resonators 13 of the SAW-tag device is placed in the middle of the cavity 21 to optimize the sensitivity of the sensor 2 on an internal face 24 of the sensitive substrate 5 exposed to the medium to be measured (fuel, hydrogen).

Une ou plusieurs couches de passivation (avec par exemple du verre) peuvent être appliquées sur cette face interne 24 pour lui conférer une tenue chimique suffisante.One or more passivation layers (for example with glass) can be applied to this inner face 24 to give it sufficient chemical resistance.

Les deux peignes 26a, 26b qui forment le transducteur ou résonateur 17 IDT sont reliés aux deux pôles 27a, 27b de l’antenne bipolaire 15 par deux pistes métalliques ou conducteurs électriques 28a, 28b distincts.The two combs 26a, 26b which form the transducer or resonator 17 IDT are connected to the two poles 27a, 27b of the bipolar antenna 15 by two separate metal tracks or electrical conductors 28a, 28b.

La face externe 25 du substrat sensible 5 comprend des plages d’accueil 29a, 29b pour chaque pôle 27a, 27b de l’antenne dipolaire 15, comme représentées sur la figure 5.The outer face 25 of the sensitive substrate 5 comprises receiving pads 29a, 29b for each pole 27a, 27b of the dipole antenna 15, as represented in FIG. 5.

Les deux conducteurs électriques 28a, 28b sont formés, par exemple, d’un alliage de cuivre, qui sont brasées ou soudées sur ces plages d’accueil 29a, 29b.The two electrical conductors 28a, 28b are formed, for example, of a copper alloy, which are brazed or welded on these reception pads 29a, 29b.

Le capteur 2 forme un cylindre de diamètre 10 à 15 mm environ, et de hauteur 1 à 5 mm. L’épaisseur du substrat sensible 5 est adaptée en fonction du niveau de pression.The sensor 2 forms a cylinder with a diameter of approximately 10 to 15 mm, and a height of 1 to 5 mm. The thickness of the sensitive substrate 5 is adapted according to the level of pressure.

La figure 6 montre un capteur 2 destiné à être vissé sur un bossage ou embout fileté métallique prévu dans une conduite d’un moteur, par exemple (non représenté), selon un mode de réalisation possible.FIG. 6 shows a sensor 2 intended to be screwed onto a metallic boss or threaded end provided in a pipe of an engine, for example (not shown), according to one possible embodiment.

Le substrat sensible 5, l’ensemble de résonateurs 13 et l’antenne dipolaire 15 sont surmoulés dans la base 20 qui est formée d’un matériau thermoplastique appelé « enrobage ».The sensitive substrate 5, the set of resonators 13 and the dipole antenna 15 are overmoulded in the base 20 which is formed of a thermoplastic material called "encapsulation".

Le matériau thermoplastique peut être du PA66, PA6, PA46, PPA ou bien du PBT, par exemple, comprenant un taux de fibre compris entre 15% et 45%.The thermoplastic material can be PA66, PA6, PA46, PPA or even PBT, for example, comprising a fiber content of between 15% and 45%.

L’antenne bipolaire 15 comprend deux conducteurs électriques 28a, 28b ayant une extrémité 32 respective préalablement brasée ou soudée sur la face externe 25 du substrat sensible 5 pour que chacun des pôles 27a, 27b de l’antenne dipolaire 15 soit connecté à l’ensemble de résonateurs 13 (non représenté).The bipolar antenna 15 comprises two electrical conductors 28a, 28b having a respective end 32 previously soldered or welded to the outer face 25 of the sensitive substrate 5 so that each of the poles 27a, 27b of the dipole antenna 15 is connected to the set resonators 13 (not shown).

Le capteur 2 comprend un connecteur (ou prise filetée) 31 métallique comportant une partie filetée 32 destinée à se visser dans l’embout fileté de la conduite du moteur.The sensor 2 comprises a metal connector (or threaded socket) 31 comprising a threaded part 32 intended to be screwed into the threaded end piece of the motor pipe.

L’antenne bipolaire 15 s’étend de façon à être éloignée de la partie filetée 32 métallique pour éviter le phénomène de cage Faraday.The bipolar antenna 15 extends so as to be away from the metal threaded part 32 to avoid the Faraday cage phenomenon.

L’antenne bipolaire 15 forme une protubérance de forme tubulaire au-dessus de la face externe 25 du substrat sensible 5. Elle est positionnée à l’opposé de la partie filetée 32 métallique du connecteur 31.The bipolar antenna 15 forms a tubular-shaped protuberance above the outer face 25 of the sensitive substrate 5. It is positioned opposite the metal threaded part 32 of the connector 31.

L’antenne bipolaire 15 s’étend sur une hauteur d’environ 15 mm à 30 cm.The bipolar antenna 15 extends over a height of approximately 15 mm to 30 cm.

Le connecteur 31 comprend un logement 33 dans lequel est intégré le substrat sensible 5, l’ensemble de résonateurs 13 et une partie de la base 20.The connector 31 comprises a housing 33 in which is integrated the sensitive substrate 5, the set of resonators 13 and part of the base 20.

Le connecteur 31 comprend une extrémité supérieure 37 sertie sur une face supérieure 38 de la base 20 (ce qui justifie la présence de fibres dans la résine formant la base 20).The connector 31 comprises an upper end 37 crimped on an upper face 38 of the base 20 (which justifies the presence of fibers in the resin forming the base 20).

Le capteur 2 comprend un joint torique 36 qui est compressé entre la face interne 24 du substrat sensible 5 et un épaulement 34 formé dans le connecteur 30, lors de l’assemblage pour assurer l’étanchéité entre le connecteur 30 et le substrat sensible 5.The sensor 2 comprises an O-ring 36 which is compressed between the internal face 24 of the sensitive substrate 5 and a shoulder 34 formed in the connector 30, during assembly to ensure sealing between the connector 30 and the sensitive substrate 5.

Une cavité 21 est prévue au centre du connecteur 31 et un canal 35 est prévu dans la partie filetée 32 pour permettre une communication fluidique entre le milieu à mesurer et la face interne 24 du substrat sensible 5.A cavity 21 is provided in the center of the connector 31 and a channel 35 is provided in the threaded part 32 to allow fluid communication between the medium to be measured and the internal face 24 of the sensitive substrate 5.

La figure 7 est une représentation schématique d’un capteur 2 destiné à être assemblé in-situ, c’est-à-dire directement dans la paroi 9 délimitant un volume fermé 3 de véhicule tel un réservoir de carburant.Figure 7 is a schematic representation of a sensor 2 intended to be assembled in situ, that is to say directly in the wall 9 delimiting a closed volume 3 of the vehicle such as a fuel tank.

Le substrat sensible 5, l’ensemble de résonateurs 13 et l’antenne dipolaire 15 sont surmoulés dans la base 20 qui est formée d’un matériau thermoplastique appelé « enrobage ».The sensitive substrate 5, the set of resonators 13 and the dipole antenna 15 are overmoulded in the base 20 which is formed of a thermoplastic material called "encapsulation".

Le matériau thermoplastique peut être du PA66, PA6, PA46, PPA ou bien du PBT, par exemple, comprenant un taux de fibre compris entre 15% et 45%.The thermoplastic material can be PA66, PA6, PA46, PPA or even PBT, for example, comprising a fiber content of between 15% and 45%.

L’antenne bipolaire 15 comprend deux conducteurs électriques 28a, 28b ayant une extrémité 32 respective préalablement brasée ou soudée sur la face externe 25 du substrat sensible 5 pour que chacun des pôles 27a, 27b de l’antenne dipolaire 15 soit connecté à l’ensemble de résonateurs 13 (non représenté).The bipolar antenna 15 comprises two electrical conductors 28a, 28b having a respective end 32 previously soldered or welded to the outer face 25 of the sensitive substrate 5 so that each of the poles 27a, 27b of the dipole antenna 15 is connected to the set resonators 13 (not shown).

Les deux pôles 27a, 27b de l’antenne dipolaire 15 s’étendent selon une direction opposée l’un par rapport à l’autre et dans un plan parallèle à celui de la face externe 25 du substrat sensible 5, sur environ 15 mm à 30 cm.The two poles 27a, 27b of the dipole antenna 15 extend in an opposite direction with respect to each other and in a plane parallel to that of the external face 25 of the sensitive substrate 5, over approximately 15 mm at 30cm.

La base 20 ou enrobage a pour seule fonction de préserver les conducteurs électriques 28a, 28b et leur connexion au substrat sensible 5 au sein de l’équipement dans lequel le capteur 2 est intégré.The base 20 or coating has the sole function of preserving the electrical conductors 28a, 28b and their connection to the sensitive substrate 5 within the equipment in which the sensor 2 is integrated.

La base 20 comprend une ouverture 39 permettant une communication entre la face interne 24 du substrat sensible 5 et du milieu à mesurer.The base 20 comprises an opening 39 allowing communication between the inner face 24 of the sensitive substrate 5 and the medium to be measured.

L’équipement peut être un réservoir d’hydrogène pressurisé, ou bien un réservoir d’essence. Dans ces deux cas, le capteur 2 est surmoulé dans une résine thermoplastique ou thermodurcissable (non représentée).The equipment can be a pressurized hydrogen tank, or a gasoline tank. In these two cases, the sensor 2 is molded in a thermoplastic or thermosetting resin (not shown).

La figure 8 est une représentation schématique d’un ensemble d’évaporation 40 des vapeurs de carburant comprenant un réservoir de carburant 53 relié à des lignes d’évaporation 41, 42, 43 des vapeurs de carburant et un dispositif de mesure sans fil 1.FIG. 8 is a schematic representation of a fuel vapor evaporation assembly 40 comprising a fuel tank 53 connected to fuel vapor evaporation lines 41, 42, 43 and a wireless measuring device 1.

Le réservoir de carburant 53 et les lignes d’évaporation 41, 42, 43 forment chacun un volume fermé 3 tel que défini précédemment.The fuel tank 53 and the evaporation lines 41, 42, 43 each form a closed volume 3 as previously defined.

Les réservoirs de carburant 53 et leurs lignes d’évaporation 41, 42, 43 contiennent un grand nombre de capteurs 2, pour le contrôle du système de purge, pour détecter la présence de fuite, ou pour identifier le type de carburant utilisé (mélange éthanol-essence par exemple). Le besoin en capteur 2 est croissant.The fuel tanks 53 and their evaporation lines 41, 42, 43 contain a large number of sensors 2, for controlling the purge system, for detecting the presence of a leak, or for identifying the type of fuel used (ethanol mixture -gasoline for example). The need for sensor 2 is growing.

L’ensemble d’évaporation 40 des vapeurs de carburant contient en outre peu de pièces métalliques, et se prête donc à l’utilisation des capteurs 2 radiofréquences SAW-tag.The fuel vapor evaporation assembly 40 also contains few metal parts, and therefore lends itself to the use of 2 SAW-tag radiofrequency sensors.

L’utilisation des capteurs 2, de plus en plus nombreux dans les ensembles d’évaporation 40, permet de limiter les faisceaux électriques.The use of sensors 2, more and more numerous in the evaporation assemblies 40, makes it possible to limit the electrical bundles.

Le principe, bien connu de cet ensemble d’évaporation 40, est d’assurer un environnement hermétique qui empêche les vapeurs d’essence de s’échapper dans l’atmosphère, l’essence générant en continu ces vapeurs, en fonction des conditions de température et de pression.The well-known principle of this evaporation assembly 40 is to ensure a hermetic environment which prevents the gasoline vapors from escaping into the atmosphere, the gasoline continuously generating these vapors, depending on the operating conditions. temperature and pressure.

L’ensemble d’évaporation 40 de la figure 8 comprend trois lignes d’évaporation 41, 42, 43 dont une première ligne d’évaporation 41 reliant le réservoir de carburant 3 à un filtre 46 (« canister »). Un capteur 2 est vissé sur un bossage fileté 44 prévu sur la première ligne d’évaporation 41.The evaporation assembly 40 of FIG. 8 comprises three evaporation lines 41, 42, 43 including a first evaporation line 41 connecting the fuel tank 3 to a filter 46 (“canister”). A sensor 2 is screwed onto a threaded boss 44 provided on the first evaporation line 41.

L’ensemble d’évaporation 40 comprend une deuxième ligne d’évaporation 42 reliant le filtre 46 à l’admission du moteur thermique. Un autre capteur 2 est vissé sur un bossage fileté 44 prévu sur la deuxième ligne d’évaporation 42.The evaporation assembly 40 includes a second evaporation line 42 connecting the filter 46 to the heat engine intake. Another sensor 2 is screwed onto a threaded boss 44 provided on the second evaporation line 42.

La deuxième ligne d’évaporation 42 comprend une vanne de purge 45.The second evaporation line 42 includes a purge valve 45.

Les hydrocarbures sont amenés à l’admission du moteur thermique pour être brûlés.The hydrocarbons are brought to the inlet of the heat engine to be burned.

L’ensemble d’évaporation 40 comprend une troisième ligne d’évaporation 43 reliant le filtre 46 à l’extérieur (atmosphère) et comprenant une vanne d’aération 47.The evaporation assembly 40 comprises a third evaporation line 43 connecting the filter 46 to the outside (atmosphere) and comprising an aeration valve 47.

Les vapeurs de carburant sont acheminées par surpression à travers le filtre 46.Fuel vapors are channeled by overpressure through the filter 46.

Le filtre 46 est purgé régulièrement vers l’admission grâce à la vanne de purge 45 et vers l’extérieur grâce à la vanne d’aération 47, en fonction des phases diurnes.The filter 46 is purged regularly towards the inlet thanks to the purge valve 45 and towards the outside thanks to the aeration valve 47, depending on the diurnal phases.

Le dispositif de mesure sans fil 1 comprend un dispositif électronique d’interrogation 6 interrogeant chaque capteur 2 individuellement.The wireless measuring device 1 comprises an electronic interrogation device 6 interrogating each sensor 2 individually.

Les capteurs 2 utilisés sur les lignes d’évaporation 41, 42, 43 sont ceux décrits dans le mode de réalisation de la figure 6 dans lequel le capteur 2 comprend un connecteur 31.The sensors 2 used on the evaporation lines 41, 42, 43 are those described in the embodiment of figure 6 in which the sensor 2 comprises a connector 31.

La vanne de purge 45 et la vanne d’aération 47 sont pilotées par les capteurs 2 intégrés sur les lignes d’évaporation 41, 42, 43.The purge valve 45 and the aeration valve 47 are controlled by the sensors 2 integrated on the evaporation lines 41, 42, 43.

Le réservoir de carburant 53 comprend deux capteurs 2 intégrés dans sa paroi 9 plastique qui est transparente aux ondes électromagnétiques.The fuel tank 53 includes two sensors 2 integrated in its plastic wall 9 which is transparent to electromagnetic waves.

Les capteurs 2 sont enrobés partiellement dans le matériau (plastique ou résine) formant le réservoir de carburant 53 de façon à ce que l’ensemble de résonateurs 13 et l’antenne bipolaire 15 soient surmoulés dans ce matériau et que la face interne 24 du substrat sensible 5 soit débouchant dans le réservoir de carburant 53 à travers l’ouverture 39 de la base 20.The sensors 2 are partially coated in the material (plastic or resin) forming the fuel tank 53 so that the assembly of resonators 13 and the bipolar antenna 15 are molded in this material and the internal face 24 of the substrate sensitive 5 or opening into the fuel tank 53 through the opening 39 of the base 20.

Les capteurs 2 utilisés dans le réservoir de carburant 53 sont ceux décrits dans le mode de réalisation de la figure 7. Un capteur 2 est dédié à la mesure de pression et l’autre capteur 2 est dédié à la mesure de température.The sensors 2 used in the fuel tank 53 are those described in the embodiment of FIG. 7. One sensor 2 is dedicated to pressure measurement and the other sensor 2 is dedicated to temperature measurement.

Le réservoir de carburant 53 comprend également une entrée 50 pour son remplissage en carburant.The fuel tank 53 also includes an inlet 50 for filling it with fuel.

Le dispositif électronique d’interrogation 6 dialogue avec plusieurs capteurs 2 de pression et de température, de façon quasi instantanée.The electronic interrogation device 6 dialogues with several pressure and temperature sensors 2, almost instantaneously.

La figure 9 illustre un dispositif de pile à combustible 51 comprenant un réservoir d’hydrogène 52, une pile à combustible 54 et deux circuits d’alimentation en hydrogène sous pression 55, 56.Figure 9 illustrates a fuel cell device 51 comprising a hydrogen tank 52, a fuel cell 54 and two pressurized hydrogen supply circuits 55, 56.

Le réservoir d’hydrogène 52 et les deux circuits d’alimentation en hydrogène sous pression 55, 56 forment chacun un volume fermé 3.The hydrogen tank 52 and the two pressurized hydrogen supply circuits 55, 56 each form a closed volume 3.

Le dispositif de pile à combustible 51 comprend un dispositif de mesure sans fil 1 comprenant plusieurs capteurs 2 tel que décrit dans le mode de réalisation de la figure 6 et comprenant un connecteur 31 se vissant chacun sur un bossage fileté 44 prévu sur les circuits d’alimentation en hydrogène sous pression 55, 56.The fuel cell device 51 comprises a wireless measurement device 1 comprising several sensors 2 as described in the embodiment of FIG. 6 and comprising a connector 31 each screwing onto a threaded boss 44 provided on the circuits of pressurized hydrogen supply 55, 56.

En général, les réservoirs d’hydrogène et les lignes d’alimentation des piles à combustible contiennent un nombre croissant de capteurs 2, pour assurer la sécurité dans les phases de remplissage d’un ou plusieurs réservoirs d’hydrogène, et le contrôle précis de la pile à combustible.In general, hydrogen tanks and fuel cell supply lines contain an increasing number of 2 sensors, to ensure safety in the filling phases of one or more hydrogen tanks, and the precise control of the fuel cell.

Le dispositif de pile à combustible 51 comprend un premier circuit d’alimentation en hydrogène sous pression 55 relié d’une part au réservoir d’hydrogène 52 par une vanne ou un détendeur 57 et d’autre part à un nez de remplissage 58.The fuel cell device 51 comprises a first pressurized hydrogen supply circuit 55 connected on the one hand to the hydrogen tank 52 by a valve or a regulator 57 and on the other hand to a filling nose 58.

Un capteur 2 est vissé sur la vanne 57 pour la contrôler.A sensor 2 is screwed onto valve 57 to control it.

Le dispositif de pile à combustible 51 comprend un deuxième circuit d’alimentation en hydrogène sous pression 56 relié d’une part au réservoir d’hydrogène 52 par la vanne 57 et d’autre part à la pile à combustible 54 par une deuxième vanne 59.The fuel cell device 51 comprises a second pressurized hydrogen supply circuit 56 connected on the one hand to the hydrogen tank 52 by the valve 57 and on the other hand to the fuel cell 54 by a second valve 59 .

Un capteur 2 est vissé sur la vanne 59 pour la contrôler.A sensor 2 is screwed onto valve 59 to control it.

Les vannes 57, 59 forment chacune un volume fermé 3.The valves 57, 59 each form a closed volume 3.

Le réservoir d’hydrogène 52 comprend deux capteurs 2 tel que décrit dans le mode de réalisation de la figure 7 et intégrés dans la paroi 9 du réservoir d’hydrogène 52.The hydrogen tank 52 comprises two sensors 2 as described in the embodiment of Figure 7 and integrated into the wall 9 of the hydrogen tank 52.

Les nouveaux réservoirs d’hydrogène 52 connus ne sont plus métalliques, mais en composites.The new known 52 hydrogen tanks are no longer metallic, but made of composites.

Ils sont formés d’une doublure (liner) réalisé dans une matrice thermodurcissable renforcée par une couche de fibre de verre ou de carbone (renfort), obtenue par enroulement filamentaire.They are made up of a lining (liner) made from a thermosetting matrix reinforced with a layer of fiberglass or carbon (reinforcement), obtained by filament winding.

L’ensemble est donc transparent aux ondes radiofréquences. Il y a besoin d’augmenter le nombre de capteurs 2 dans les dispositifs de pile à combustible 51.The assembly is therefore transparent to radiofrequency waves. There is a need to increase the number of sensors 2 in the fuel cell devices 51.

L’invention permet de limiter l’utilisation des faisceaux électriques.The invention makes it possible to limit the use of electrical harnesses.

La paroi 9 du réservoir d’hydrogène 52 sous pression est une paroi double en plastique comprenant une sous paroi interne 60 et une sous-paroi externe 61 servant de renfort.The wall 9 of the pressurized hydrogen tank 52 is a double plastic wall comprising an internal sub-wall 60 and an external sub-wall 61 serving as reinforcement.

Les capteurs 2 sont intégrés dans la sous paroi interne 60.The sensors 2 are integrated into the internal sub-wall 60.

Les capteurs 2 sont enrobés partiellement dans le matériau (plastique ou résine) formant le réservoir d’hydrogène 52 de façon à ce que l’ensemble de résonateurs 13 et l’antenne bipolaire 15 soient surmoulés dans ce matériau et que la face interne 24 du substrat sensible 5 soit débouchant dans le réservoir d’hydrogène 52 à travers l’ouverture 39 de la base 20.The sensors 2 are partially coated in the material (plastic or resin) forming the hydrogen tank 52 so that the set of resonators 13 and the bipolar antenna 15 are molded in this material and the internal face 24 of the sensitive substrate 5 either opening into the hydrogen tank 52 through the opening 39 of the base 20.

Un capteur 2 est dédié à la mesure de pression et l’autre capteur 2 est dédié à la mesure de température.One sensor 2 is dedicated to pressure measurement and the other sensor 2 is dedicated to temperature measurement.

Le dispositif de mesure sans fil 1 comprend un dispositif électronique d’interrogation 6 interrogeant chaque capteur 2 individuellement.The wireless measuring device 1 comprises an electronic interrogation device 6 interrogating each sensor 2 individually.

Le dispositif électronique d’interrogation 6 est alimenté en énergie électrique par une liaison filaire 11.The electronic interrogation device 6 is supplied with electrical energy by a wired connection 11.

Le dispositif électronique d’interrogation 6 comprend un moyen de communication radiofréquence actif 7 transmettant un premier signal radiofréquence 10 au moyen de communication radiofréquence passif 4 du capteur 2 pour l’interroger.The electronic interrogation device 6 comprises an active radio frequency communication means 7 transmitting a first radio frequency signal 10 to the passive radio frequency communication means 4 of the sensor 2 to interrogate it.

Le dispositif électronique d’interrogation 6 transmet ensuite les informations mesurées à un dispositif électronique de commande (non représenté) pour commander des organes du dispositif de pile à combustible 51 tels les vannes 57, 59.The electronic interrogation device 6 then transmits the measured information to an electronic control device (not shown) to control components of the fuel cell device 51 such as the valves 57, 59.

Le principe, bien connu, des dispositifs de pile à combustible 51 est d’assurer le stockage d’hydrogène sous pression (4L à 6L sous environ 700 bars, pour environ 500 km à 600 km d’autonomie) et l’alimentation d’une pile à combustible 54 comprenant une membrane d’échange de protons.The well-known principle of fuel cell devices 51 is to ensure the storage of pressurized hydrogen (4L to 6L under approximately 700 bars, for approximately 500 km to 600 km of autonomy) and the supply of a fuel cell 54 comprising a proton exchange membrane.

Les protons réagissent avec l’oxygène apporté dans la pile à combustible 54 par un autre dispositif et cette réaction génère l’établissement d’un courant électrique.The protons react with the oxygen brought into the fuel cell 54 by another device and this reaction generates the establishment of an electric current.

La puissance de la pile peut facilement atteindre 100 kW pour une application mobile. Le système ne rejette que de l’eau, et est donc complètement dé-carboné dans ce cycle de vie (hors fabrication et recyclage du dispositif et production de l’hydrogène).The battery power can easily reach 100 kW for a mobile application. The system only releases water, and is therefore completely carbon-free in this life cycle (excluding manufacturing and recycling of the device and production of hydrogen).

Cependant, les protons sont connus pour être extrêmement corrosifs et capables de traverser toutes les zones intermétalliques (soudures, brasures).However, protons are known to be extremely corrosive and able to pass through all intermetallic zones (welds, brazes).

Le capteur 2 selon l’invention a l’avantage, par rapport aux solutions antérieurs, de comprendre un élément ou substrat sensible 5 de type diélectrique (sans silicium) qui est neutre chimiquement et donc immune aux protons.The sensor 2 according to the invention has the advantage, compared to previous solutions, of comprising a sensitive element or substrate 5 of the dielectric type (without silicon) which is chemically neutral and therefore immune to protons.

Claims (12)

Dispositif de mesure sans fil (1) destiné à mesurer une grandeur physique dans un volume fermé (3) d’un véhicule automobile délimité par une paroi (9) étanche avec l’extérieur,
caractérisé en ce qu’il comprend:
-au moins un capteur (2) destiné à être positionné sur la paroi (9) du volume fermé (3), le capteur (2) comprenant un substrat sensible (5) à la grandeur physique à mesurer dans le volume fermé (3) et un dispositif à ondes acoustiques de surface (16) comportant un ensemble de résonateurs (13) positionné sur le substrat sensible (5) et relié à un moyen de communication radiofréquence passif (4),
-un dispositif électronique d’interrogation (6) distant du capteur (2), le dispositif électronique d’interrogation (6) comprenant un moyen de communication radiofréquence actif (7) apte à transmettre un premier signal radiofréquence (10) au moyen de communication radiofréquence passif (4) du capteur (2) pour l’interroger, le moyen de communication radiofréquence passif (4) du capteur (2) transmettant en retour un deuxième signal radiofréquence (12) ayant des paramètres modifiés en fonction de la grandeur physique mesurée au moyen de communication radiofréquence actif (7) du dispositif électronique d’interrogation (6), et
-un dispositif électronique de commande (8) connecté au dispositif électronique d’interrogation (6) de façon à recevoir la grandeur physique mesurée transmise par le dispositif électronique d’interrogation (6) pour commander au moins un organe du volume fermé (3).Wireless measuring device (1) intended to measure a physical quantity in a closed volume (3) of a motor vehicle delimited by a wall (9) sealed with the outside,
characterized in that it comprises:
-at least one sensor (2) intended to be positioned on the wall (9) of the closed volume (3), the sensor (2) comprising a sensitive substrate (5) to the physical quantity to be measured in the closed volume (3) and a surface acoustic wave device (16) comprising a set of resonators (13) positioned on the sensitive substrate (5) and connected to a passive radio frequency communication means (4),
-an electronic interrogation device (6) remote from the sensor (2), the electronic interrogation device (6) comprising active radio frequency communication means (7) capable of transmitting a first radio frequency signal (10) to the communication means passive radiofrequency (4) of the sensor (2) to interrogate it, the passive radiofrequency communication means (4) of the sensor (2) transmitting in return a second radiofrequency signal (12) having parameters modified according to the physical quantity measured to the active radio frequency communication means (7) of the electronic interrogation device (6), and
-an electronic control device (8) connected to the electronic interrogation device (6) so as to receive the measured physical quantity transmitted by the electronic interrogation device (6) to control at least one organ of the closed volume (3) . Dispositif de mesure sans fil (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de communication radiofréquence passif (4) et le moyen de communication radiofréquence actif (7) utilisent des fréquences comprises entre 9 kHz et 300 GHz.Wireless measuring device (1) according to Claim 1, characterized in that the passive radio frequency communication means (4) and the active radio frequency communication means (7) use frequencies comprised between 9 kHz and 300 GHz. Dispositif de mesure sans fil (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de communication radiofréquence passif (4) et le moyen de communication radiofréquence actif (7) utilisent la fréquence de 2,45 GHz.Wireless measuring device (1) according to Claim 2, characterized in that the passive radio frequency communication means (4) and the active radio frequency communication means (7) use the frequency of 2.45 GHz. Dispositif de mesure sans fil (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque capteur (2) réalise une mesure par écart de phase.Wireless measuring device (1) according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that each sensor (2) performs a measurement by phase difference. Dispositif de mesure sans fil (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le substrat sensible (5) est composé d’un matériau diélectrique solide, l’ensemble de résonateurs (13) comprenant quatre résonateurs (14, 17, 18, 19) fixés sur le substrat sensible (5) et formés par des pistes métalliques distinctes, le moyen de communication radiofréquence passif (4) comprenant une antenne bipolaire (15) reliée à l’ensemble de résonateurs (13).Wireless measuring device (1) according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the sensitive substrate (5) is composed of a solid dielectric material, the assembly of resonators (13) comprising four resonators ( 14, 17, 18, 19) fixed on the sensitive substrate (5) and formed by separate metal tracks, the passive radio frequency communication means (4) comprising a bipolar antenna (15) connected to the set of resonators (13) . Dispositif de mesure sans fil (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le substrat sensible (5) est composé de niobate de lithium, les résonateurs (14, 17, 18, 19) comprenant un dépôt d’AlCu à 2 %.Wireless measuring device (1) according to Claim 5, characterized in that the sensitive substrate (5) is composed of lithium niobate, the resonators (14, 17, 18, 19) comprising a deposit of AlCu at 2% . Dispositif de mesure sans fil (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le capteur (2) comprend une base (20) dans laquelle est formée une cavité (21) délimitée par une face interne (24) du substrat sensible (5), la cavité (21) communiquant avec l’intérieur du volume fermé (3) à mesurer de façon à ce que la face interne (24) du substrat sensible (5) soit en contact avec l’intérieur du volume fermé (3).Wireless measuring device (1) according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the sensor (2) comprises a base (20) in which is formed a cavity (21) delimited by an internal face (24 ) of the sensitive substrate (5), the cavity (21) communicating with the interior of the closed volume (3) to be measured so that the internal face (24) of the sensitive substrate (5) is in contact with the interior closed volume (3). Dispositif de mesure sans fil (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le substrat sensible (5), l’ensemble de résonateurs (13) et l’antenne dipolaire (15) sont surmoulés dans la base (20), la base (20) étant formée d’un matériau thermoplastique comprenant un taux de fibre compris entre 15% et 45%.Wireless measuring device (1) according to Claim 7, characterized in that the sensitive substrate (5), the assembly of resonators (13) and the dipole antenna (15) are molded into the base (20), the base (20) being formed of a thermoplastic material comprising a fiber content of between 15% and 45%. Dispositif de mesure sans fil (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de mesure sans fil (1) comprend plusieurs capteurs (2) dont des capteurs de température et/ou des capteurs pression, les capteurs (2) étant indépendants les uns des autres.Wireless measuring device (1) according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that the wireless measuring device (1) comprises several sensors (2) including temperature sensors and/or pressure sensors, the sensors (2) being independent of each other. Dispositif de mesure sans fil (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que plusieurs capteurs (2) mesurent la même grandeur physique de façon à pourvoir effectuer un calcul de redondance par le dispositif électronique de commande (8).Wireless measuring device (1) according to Claim 9, characterized in that several sensors (2) measure the same physical quantity so as to be able to perform a redundancy calculation by the electronic control device (8). Réservoir (52, 53) de véhicule automobile formant un volume fermé (3) délimité par une paroi (9) étanche avec l’extérieur et transparente aux ondes radioélectriques caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de mesure sans fil (1) destiné à mesurer une grandeur physique dans le volume fermé (3), le dispositif de mesure sans fil (1) comprenant :
-au moins un capteur (2) intégré dans la paroi (9) du réservoir (52, 53), le capteur (2) comprenant un substrat sensible (5) à la grandeur physique à mesurer dans le réservoir (52, 53) et un dispositif à ondes acoustiques de surface (16) comportant un ensemble de résonateurs (13) positionné sur le substrat sensible (5) et relié à un moyen de communication radiofréquence passif (4),
-un dispositif électronique d’interrogation (6) distant du réservoir (52, 53), le dispositif électronique d’interrogation (6) comprenant un moyen de communication radiofréquence actif (7) apte à transmettre un premier signal radiofréquence (10) au moyen de communication radiofréquence passif (4) du capteur (2) pour interroger le capteur (2), le moyen de communication radiofréquence passif (4) du capteur (2) transmettant en retour un deuxième signal radiofréquence (12) ayant des paramètres modifiés en fonction de la grandeur physique mesurée au moyen de communication radiofréquence actif (7) du dispositif électronique d’interrogation (6), et
-un dispositif électronique de commande (8) connecté au dispositif électronique d’interrogation (6) de façon à recevoir la grandeur physique mesurée transmises par le dispositif électronique d’interrogation (6) pour commander au moins un organe du volume fermé (3).Motor vehicle tank (52, 53) forming a closed volume (3) delimited by a wall (9) sealed from the outside and transparent to radioelectric waves, characterized in that it comprises a wireless measurement device (1) intended to measure a physical quantity in the closed volume (3), the wireless measuring device (1) comprising:
-at least one sensor (2) integrated in the wall (9) of the tank (52, 53), the sensor (2) comprising a sensitive substrate (5) to the physical quantity to be measured in the tank (52, 53) and a surface acoustic wave device (16) comprising a set of resonators (13) positioned on the sensitive substrate (5) and connected to a passive radio frequency communication means (4),
-an electronic interrogation device (6) remote from the tank (52, 53), the electronic interrogation device (6) comprising an active radio frequency communication means (7) capable of transmitting a first radio frequency signal (10) to the means passive radio frequency communication means (4) of the sensor (2) for interrogating the sensor (2), the passive radio frequency communication means (4) of the sensor (2) transmitting in return a second radio frequency signal (12) having parameters modified according to of the physical quantity measured by the active radio frequency communication means (7) of the electronic interrogation device (6), and
-an electronic control device (8) connected to the electronic interrogation device (6) so as to receive the measured physical quantity transmitted by the electronic interrogation device (6) to control at least one organ of the closed volume (3) . Réservoir (52, 53) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le capteur (2) est enrobé partiellement dans le matériau formant la paroi (9) du réservoir (52, 53), l’ensemble de résonateurs (13) et l’antenne bipolaire (15) étant surmoulés dans le matériau, le substrat sensible (5) étant surmoulé partiellement dans le matériau et comprenant une face interne (24) débouchant dans le réservoir (52, 53) à travers une ouverture (39) formée dans une base (20) supportant le substrat sensible (5).Reservoir (52, 53) according to Claim 11, characterized in that the sensor (2) is partially coated in the material forming the wall (9) of the reservoir (52, 53), the set of resonators (13) and the bipolar antenna (15) being molded into the material, the sensitive substrate (5) being partially molded into the material and comprising an inner face (24) opening into the reservoir (52, 53) through an opening (39) formed in a base (20) supporting the sensitive substrate (5).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007024566A (en) * 2005-07-13 2007-02-01 Toppan Printing Co Ltd Hydrogen sensor, fuel cell, and vehicle equipped therewith
US20080119966A1 (en) * 2000-09-08 2008-05-22 Breed David S Wireless Sensing and Communication System for Traffic Lanes
DE102013010015A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Pressure sensor and pressure sensor system
US20160025580A1 (en) * 2013-03-26 2016-01-28 Denso Corporation Pressure sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080119966A1 (en) * 2000-09-08 2008-05-22 Breed David S Wireless Sensing and Communication System for Traffic Lanes
JP2007024566A (en) * 2005-07-13 2007-02-01 Toppan Printing Co Ltd Hydrogen sensor, fuel cell, and vehicle equipped therewith
US20160025580A1 (en) * 2013-03-26 2016-01-28 Denso Corporation Pressure sensor
DE102013010015A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Pressure sensor and pressure sensor system

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