Conception d’un capteur d’occupation de siège à double seuil de tension

Un capteur d’occupation à double seuil de tension n’est pas un système alimenté par deux tensions

L’expression anglaise exportée seat occupancy sensor dual tension prête à confusion. Dans ce guide, « double seuil de tension » désigne deux niveaux de décision appliqués à un signal électrique, ou deux canaux dont les tensions sont évaluées séparément. La tension peut provenir d’un pont résistif, d’un conditionneur analogique ou d’une entrée calculateur ; sa relation avec la charge dépend du circuit de lecture.

Trois niveaux doivent rester distincts :

1. Le composant sensible transforme une compression locale en contact, résistance ou autre grandeur électrique.
2. L’électronique de lecture excite, filtre, convertit et diagnostique le signal.
3. La fonction véhicule interprète les états avec d’autres entrées et applique la stratégie approuvée.

Le composant observe. Il ne commande pas la retenue. Le protocole Euro NCAP Occupant Monitoring v1.2 sépare usage de la ceinture, classification et présence ; pour la stature, il demande au moins deux réglages d’adaptativité et un dossier OEM couvrant les 5e, 50e et 95e percentiles. Il ne prescrit aucune tension de capteur. Capteur d'occupation de siège : fonctionnement présente les nappes de contact et FSR ; cette page traite les deux frontières ou deux voies.

L’empilage du siège décide quelle charge atteint chaque zone sensible

Une nappe imprimée ne mesure pas directement la masse de l’occupant. Elle réagit à la fraction de charge transmise par la coiffe, la mousse, les couches de confort, un chauffage éventuel, les attaches de garniture, le bac et la suspension. Le chemin change avec la posture, la position longitudinale du siège, l’inclinaison, la raideur de mousse, les plis et la température. L’étude SAE 2005-01-0461 sur l’implantation d’une nappe OCS cite précisément la mousse, la coiffe, la précharge, les mannequins ou sièges enfants, les positions assises et la température parmi les variables de conception.

Empilage fonctionnel typique, du haut vers le bas :

1. Coiffe textile, vinyle ou cuir — répartit la charge et peut imposer une tension de surface.
2. Mousse de confort — filtre et redistribue les pics ; sa géométrie et sa raideur font partie de la mesure.
3. Chauffage, ventilation ou couche intermédiaire — peut créer des ponts, nervures ou zones de moindre appui.
4. Nappe sensible flexible — contient les zones, pistes, entretoises ou matériau résistif.
5. Support, bac ou suspension — ferme le chemin mécanique et impose des points d’appui.
6. Queue flexible et connecteur — transportent les signaux hors de la zone chargée vers le faisceau ou le module.

Une zone dessinée au centre du coussin n’est pas automatiquement « zone bassin ». Le point utile est la charge réellement transmise dans chaque variante de mousse et de coiffe. Une cartographie préalable doit donc enregistrer les distributions à vide et en charge sur des sièges représentatifs, pas seulement sur un coupon posé sous une plaque rigide.

Les retours terrain montrent pourquoi. Le rappel NHTSA 19V-187 a documenté une coiffe en cuir rétractée qui imposait une pression modeste à la nappe OCS et provoquait des classifications erronées. Le guide d’intégration FSR d’Interlink Electronics avertit par ailleurs qu’une courbure peut précharger les couches opposées, réduire la plage dynamique et provoquer une dérive. Ces faits ne donnent aucune valeur de seuil transférable ; ils établissent que la coiffe, la courbure et l’adhésif appartiennent à la chaîne de mesure.

Le choix entre double seuil, deux zones et deux canaux dépend de la décision attendue

Un seul signal avec deux seuils sert d’abord à stabiliser une décision. Deux zones ajoutent de l’information spatiale. Deux canaux indépendants peuvent améliorer le diagnostic, à condition de ne pas partager la même cause de défaillance. Une matrice multizone devient pertinente lorsque la forme de la distribution apporte plus d’information que son amplitude globale.

Le flux de conception doit montrer où s’arrête le composant et où commence la décision véhicule :

Occupant / objet / CRS
          │ charge et posture
          ▼
Coiffe ─ mousse ─ couches de confort
          │ chemin de charge réel
          ▼
 Zones Z1…Zn de la nappe flexible
          │ contact / résistance / signal brut
          ▼
Conditionnement ─ conversion ─ diagnostic de ligne
          │ valeurs valides + états de défaut
          ▼
Logique OEM : seuils, hystérésis, temporisation, cohérence
          │ vide / occupé / classe / indéterminé / défaut
          ▼
Fonctions véhicule approuvées et stratégie de retenue

Description du schéma : coupe logique d’un siège montrant le passage de la charge depuis l’occupant vers la coiffe, la mousse et les zones Z1 à Zn, puis le trajet électrique jusqu’au diagnostic et à la logique OEM.

Une règle ET entre deux zones rejette certaines charges ponctuelles, mais peut manquer une posture qui ne charge qu’une zone. Une règle OU couvre plus de postures et accepte davantage d’objets. Une somme pondérée exige une calibration statistique du siège fini. Le schéma électrique ne suffit pas.

L’indépendance d’une double voie se décrit physiquement : zones, pistes, broches, références, excitations et parties communes. Deux entrées ne sont pas indépendantes si une traction sur la queue coupe les deux pistes au même endroit. Deux technologies différentes peuvent aussi dériver à des rythmes incompatibles. Un défaut utile doit pouvoir être injecté, détecté et relié à une réaction définie.

L’hystérésis doit dépasser l’incertitude utile sans masquer une vraie transition

Pour un signal qui augmente avec la charge, la logique la plus lisible emploie un seuil d’activation V_ON et un seuil de désactivation V_OFF, avec V_OFF < V_ON. Le siège passe vers OCCUPÉ seulement si le signal dépasse V_ON pendant t_ON. Il revient vers VIDE seulement si le signal descend sous V_OFF pendant t_OFF. Entre les deux tensions, l’état précédent est conservé.

Texas Instruments montre, sur un circuit de comparateur générique, qu’une entrée lente ou bruitée peut provoquer des transitions indésirables avec un seuil unique et que des seuils haut/bas les suppriment lorsque la bande d’hystérésis couvre la variation concernée. L’exemple TI de 1,7 V et 1,3 V sous 3 V illustre le mécanisme électronique ; ces valeurs ne sont ni des seuils de siège ni une recommandation automobile.

L’hystérésis en amplitude et la temporisation n’ont pas le même rôle :

Le réglage part de distributions mesurées : minima et maxima à vide, charges valides, postures limites, températures, vibrations, vieillissement et tolérances de conversion. Une marge doit séparer les distributions après prise en compte du budget d’erreur. Si elles se recouvrent, déplacer le seuil ne résout pas le problème ; il faut revoir la zone, l’empilage, l’observation ou ajouter une autre information.

Le diagnostic doit réserver des plages qui ne correspondent à aucun état physique normal. Une spécification robuste nomme au moins : circuit ouvert, court-circuit à la masse, court-circuit à l’alimentation ou à la référence, court-circuit entre voies, dérive hors fenêtre, incohérence Z1/Z2 et perte de communication lorsque le module est actif. Chaque injection de défaut doit conduire à un état observable et à une réaction système définie par l’analyse de sécurité.

Le rappel NHTSA 14V-138 a relié une mauvaise classification à une combinaison de vibration moteur au ralenti, transition depuis un siège vide et posture inhabituelle. Cela justifie des essais dynamiques et des séquences d’état, pas une simple répétition de charges statiques. Le résultat pertinent est une matrice de transitions : vide vers occupé, occupé vers vide, changement de posture, boucle de ceinture ouverte/fermée, mouvement du siège et défaut injecté.

La queue flexible et le connecteur se conçoivent sur toute la course du siège

Le routage commence à la sortie de la zone sensible. La queue ne doit pas traverser un point de pression, une arête de bac, une agrafe, un ressort, un mécanisme de glissière ou une zone où un objet libre peut frapper le connecteur. Les rayons de courbure, renforts, retenues de traction et mouvements relatifs doivent être indiqués sur le plan d’intégration, pas laissés à l’assemblage.

Deux rappels officiels rendent cette exigence concrète. Dans le dossier NHTSA 20V-414, un dégagement insuffisant entre un bord de cadre et le faisceau pouvait endommager des fils pendant l’inclinaison du siège. Le dossier 16V-722 décrit un connecteur OCS sous siège susceptible d’être débranché par des objets, ce qui a conduit à étudier ses dimensions, son verrouillage et son emplacement. Le défaut n’est donc pas limité à la résistance d’une piste ; il comprend l’espace disponible, la course et l’accès depuis l’habitacle.

La revue couvre les positions extrêmes de glissière, hauteur, inclinaison et dossier, faisceau aux limites d’assemblage. Aucune traction ne doit atteindre les pistes. La queue ne se plie pas au ras du renfort. Le Guide d’intégration du matériel IHM automobile coordonne mécanique, électronique, tolérances et montage série.

La validation doit séparer le coupon, le siège complet et le véhicule

Un coupon vérifie une construction. Un siège complet vérifie le chemin de charge. Le véhicule vérifie la classification, les interactions et la réaction de sécurité. Confondre ces niveaux produit des rapports de test impeccables sur un composant qui ne maîtrise pas la fonction en service.

ISO 16750-1:2023 relie contraintes et essais à l’emplacement de montage ; les parties 2 à 5 couvrent charges électriques, mécaniques, climatiques et chimiques. La CEM est exclue. Pour une électronique active ou un faisceau raccordé, CISPR 25:2021 traite les émissions qui perturbent les récepteurs embarqués. L’immunité et les transitoires demandent d’autres exigences OEM et ISO.

ISO 26262-1:2018 encadre les risques dus aux défaillances des systèmes E/E liés à la sécurité. Elle n’attribue pas un niveau ASIL à une nappe par déclaration. L’OEM ou l’intégrateur définit objectifs, réactions, couverture diagnostique et preuves. Le Règlement ONU n° 16 relève de l’homologation ; Euro NCAP est un programme d’évaluation. Validation du capteur d'occupation de siège : matrice et la planification des essais et de la validation relient exigences et preuves. Pour les dossiers de conformité, voir Normes IHM industrielles et conformité du matériel.

Avant essai, le plan fixe échantillons, variantes, vieillissement, séquences, conditions, métriques et acceptation. Il conserve les valeurs brutes. Les prototypes corrigent l’implantation ; une phase de prototypage et validation des échantillons précède le gel des seuils et du routage.

Le plan et le RFQ doivent rendre les interfaces mesurables

Un RFQ exploitable décrit le siège et l’observation, pas seulement une silhouette de nappe. Il joint la coupe d’empilage, les fichiers 2D/3D de mousse et de bac, la carte des zones, les tolérances, les mouvements, la sortie électrique, le brochage et les responsables de validation. Il distingue les exigences imposées des valeurs à déterminer par essai.

Les données suivantes évitent les boucles de clarification :

• architecture de zone, logique attendue et état sûr ou indéterminé ;
• courbes ou distributions à vide et en charge, avec conditions et échantillons ;
• définition de V_ON, V_OFF, t_ON, t_OFF et plages de défaut, ou mandat explicite pour les caractériser ;
• matériaux en contact, coiffe, mousse, chauffage, ventilation, adhésifs et agents chimiques ;
• géométrie de queue, renfort, connecteur, brochage, verrouillage et course du siège ;
• essais de composant, de siège et de véhicule, avec propriétaire de chaque critère ;
• gestion des variantes, traçabilité des lots et procédure de modification.

IPC-2223 et IPC-6013 sont pertinents si la pièce est une véritable carte flexible conçue et qualifiée dans ce cadre. Ils ne doivent pas être appliqués automatiquement à toute structure sérigraphiée sur film. Le plan doit citer la révision, la classe ou l’usage demandés et les exceptions approuvées ; écrire seulement « conforme IPC » ne définit pas un critère de réception.

Une nappe à double seuil n’est pas adaptée lorsque les distributions personne/objet se recouvrent, lorsque le chemin de charge varie trop entre sièges, lorsqu’une présence vitale doit être détectée sans charge sur l’assise, ou lorsque la fonction exige une classification de posture que deux amplitudes ne peuvent fournir. Dans ces cas, une matrice plus riche, un capteur structurel, une détection directe ou une fusion de capteurs peut être nécessaire.

Questions fréquentes des ingénieurs et acheteurs OEM

Quelle est la différence entre double seuil et double canal ?

Un double seuil applique deux frontières à un même signal, généralement une pour activer et une pour désactiver l’état. Un double canal mesure deux voies distinctes afin d’ajouter une information spatiale ou diagnostique. Deux canaux peuvent chacun utiliser leur propre hystérésis ; ils ne sont redondants que si les causes communes sont analysées.

Comment choisir les tensions d’activation et de désactivation ?

Les tensions se choisissent à partir des distributions mesurées sur l’assise complète : vide, occupants, objets, postures, variantes, températures, vibrations et vieillissement. V_ON et V_OFF doivent conserver une marge après le budget d’erreur. Si les distributions se recouvrent, déplacer les seuils ne suffit pas ; l’architecture doit changer.

Deux zones suffisent-elles pour classer un adulte et un enfant ?

Pas par principe. Deux zones peuvent vérifier une distribution grossière, mais leur pouvoir de séparation dépend de la mousse, de la coiffe, des postures, des sièges enfants et des autres objets. L’OEM doit démontrer la classification sur son corpus et conserver la propriété de la stratégie de retenue.

Quels défauts électriques faut-il rendre observables ?

La spécification doit au minimum examiner circuit ouvert, court-circuit à la masse, à l’alimentation ou à la référence, court-circuit entre voies, valeur hors fenêtre et perte de communication d’un module actif. Les plages électriques, temps de détection et réactions de repli sont définis par l’analyse de sécurité du programme véhicule.

L’hystérésis remplace-t-elle une temporisation logicielle ?

Non. L’hystérésis sépare les seuils de montée et de descente pour éviter les commutations près d’une frontière bruitée. La temporisation rejette les événements trop brefs. Les deux doivent être validées ensemble, car une bande ou un délai excessif peut maintenir un état devenu faux.

Qui est responsable de la validation de la classification d’occupant ?

Le fournisseur de nappe caractérise le composant et ses sorties ; l’équipementier siège valide l’intégration mécanique ; l’OEM ou l’intégrateur système approuve les classes, le diagnostic, la stratégie de retenue, la conformité et la libération véhicule. Ces responsabilités doivent apparaître dans la matrice DVP et les interfaces contractuelles.

Que faut-il transmettre au fournisseur pour obtenir un prototype utile ?

Il faut transmettre la coupe du siège, les matériaux, les fichiers de mousse et de bac, les zones sensibles, les distributions disponibles, la logique de seuil, la queue, le connecteur, les mouvements du siège et la répartition des essais. Un contour 2D sans chemin de charge produit seulement un échantillon géométrique.

Quand faut-il abandonner une architecture seat occupancy sensor dual tension ?

Il faut l’abandonner lorsque deux tensions ne séparent pas les états requis avec une marge démontrable, quand un défaut commun invalide les deux voies ou lorsque la présence doit être détectée sans charge sur l’assise. Une matrice multizone, une autre physique de mesure ou une fusion système devient alors nécessaire.

Checklist d’entrée projet avant revue technique

• [ ] Coupe complète coiffe–mousse–couches intermédiaires–nappe–support.
• [ ] Zones sensibles nommées, surfaces utiles, tolérances et zones interdites.
• [ ] Chemins de charge pour postures centrées, décentrées et en bord.
• [ ] Logique de seuil ou de canal, hystérésis, temporisations et états indéterminés.
• [ ] Plages de défaut, injections prévues et propriétaire de la réaction système.
• [ ] Queue, renfort, connecteur, brochage et routage sur toute la course du siège.
• [ ] Variantes de mousse, coiffe, chauffage, ventilation et positionnement.
• [ ] Matrice de validation avec conditions, échantillons, critères et responsables.
• [ ] Frontière écrite entre fourniture du composant, intégration siège et validation OEM.

Lorsque ces entrées sont disponibles, il est possible d’envoyer les plans pour revue technique. Joignez l’empilage du siège, les zones sensibles, la logique de seuil, le routage de queue et la propriété de validation. Pour chiffrer une construction définie sans transformer une hypothèse de sécurité en promesse fournisseur, vous pouvez ensuite demander un devis technique.

Références

1. Euro NCAP, Safe Driving — Occupant Monitoring Protocol v1.2, juillet 2026.
2. UNECE, Règlement ONU n° 16, révision 10, amendement 4, février 2024.
3. ISO, ISO 26262-1:2018 — Véhicules routiers — Sécurité fonctionnelle — Partie 1, décembre 2018.
4. ISO, ISO 16750-1:2023 — Conditions d’environnement et essais — Généralités, juillet 2023 ; parties 2, charges électriques, 3, charges mécaniques, 4, charges climatiques et 5, charges chimiques.
5. IEC, CISPR 25:2021 — Perturbations radioélectriques et protection des récepteurs embarqués, décembre 2021.
6. G. Scholpp, A. Weber, H. C. Dias et O. Scherf, SAE International, CAE Application for the Layout of an Occupant Classification Sensor Mat, 2005-01-0461, 11 avril 2005.
7. K. Billen et coll., SAE International, Occupant Classification System for Smart Restraint Systems, 1999-01-0761, 1er mars 1999.
8. Texas Instruments, Non-inverting comparator with hysteresis circuit — CIRCUIT060078, 15 août 2019.
9. Interlink Electronics, FSR 400 Series Integration Guide, version 9.0, consulté le 24 août 2026.
10. NHTSA, rappel 19V-187, rappel 14V-138, rappel 20V-414 et chronologie 16V-722.
11. IPC, standards de conception des cartes et table officielle des révisions, consultés le 24 août 2026.

Divulgation : ce guide a été rédigé pour JASPER, fournisseur de composants de capteurs imprimés flexibles. Les décisions de classification, de retenue et d’homologation décrites restent sous la responsabilité du programme véhicule et s’appliquent indépendamment du fournisseur de la nappe.