Etude d'un capteur capacitif différentiel pour la détection de pluie - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Etude d'un capteur capacitif différentiel pour la détection de pluie

Résumé

This work deals with a differential capacitive rain sensor with protected electrodes. Initially, electrical properties of sensor materials are experimentally determined. By means of theoretical considerations, semi-empirical expressions have been established which quantify the frequency [10^2to 10^5Hz] and the temperature [−40 to +80°C] dependence of the dielectric permittivities which are necessary for the capacitance calculations. The sensor is then dimensioned utilizing numerical simulation (finite element method) and manufactured by applying various processes for depositing the electrodes. Two electrode geometries are studied: linear and interdigital electrodes. Sensor sensitivity to water is evaluated by numerical simulation (water film and variable volume drops) followed by experimental validation. Finally, the temperature influence on sensor performance is studied: the effects of thermal expansion properties of the materials and of dielectric permittivity variations are successively discussed. The effectiveness of the differential mode against temperature influence is then evaluated.
Ces travaux portent sur le développement d'un capteur capacitif de pluie à électrodes protégées fonctionnant en mode différentiel. Dans un premier temps, les propriétés électriques des différents matériaux constitutifs du capteur sont déterminées expérimentalement. A partir de considérations théoriques, nous avons établi des expressions semi-empiriques traduisant la dépendance en fréquence [10^2 à 10^5Hz] et en température [−40 à +80°C] des permittivités diélectriques, nécessaires aux calculs des capacités. Le capteur est ensuite dimensionné par simulation numérique (méthode des éléments finis) puis fabriqué selon différents procédés de dépôt pour les électrodes. Deux motifs d'électrodes sont étudiés : électrodes linéaires et électrodes interdigitées. La sensibilité à l'eau est évaluée par simulation numérique (film puis gouttes d'eau de volume variable) avant validation expérimentale. L'influence de la température sur les performances du capteur est finalement abordée : les effets de la dilatation thermique des matériaux et de la variation des permittivités diélectriques sont successivement traités. A l'issue de cette étude, l'efficacité du mode différentiel contre l'influence de la température est évaluée.
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Dates et versions

tel-00399619 , version 1 (27-06-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00399619 , version 1

Citer

Isabelle Bord. Etude d'un capteur capacitif différentiel pour la détection de pluie. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00399619⟩
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