EP1399714A2 - Systeme de mesure capacitif - Google Patents

Systeme de mesure capacitif

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Publication number
EP1399714A2
EP1399714A2 EP02764932A EP02764932A EP1399714A2 EP 1399714 A2 EP1399714 A2 EP 1399714A2 EP 02764932 A EP02764932 A EP 02764932A EP 02764932 A EP02764932 A EP 02764932A EP 1399714 A2 EP1399714 A2 EP 1399714A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
probe
measurement probe
probes
auxiliary
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02764932A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Claude Launay
Pascal Jordana
Pascal Le Reste
William Panciroli
Joachim Da Silva
Philippe Parbaud
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Computer Products Europe SAS
Original Assignee
Hitachi Computer Products Europe SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Computer Products Europe SAS filed Critical Hitachi Computer Products Europe SAS
Publication of EP1399714A2 publication Critical patent/EP1399714A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance

Definitions

  • the present invention relates to the field of sensors. More specifically, the present invention relates to a measurement device exploiting an indirect measurement of permittivity between two electrically conductive bodies respectively forming a measurement probe and a reference element, for example a reference probe.
  • This device comprises two electrically conductive bodies constituting respectively a measurement probe 10 and a reference probe 20, electrical supply means 30 capable of delivering a continuous electrical voltage of controlled amplitude, an integrating stage 50 comprising a switching system of capacity 53 and control means 40 adapted to define cyclically, at a controlled frequency, a series of two sequences: a first sequence T1 during which the electrical supply means 30 are connected to the measurement probe 10 to apply a electric field between the measurement probe 10 and the reference probe 20 and accumulate electrical charges on the measurement probe 10, then a second sequence T2 during which the electrical supply means 30 are disconnected from the measurement probe 10 and this is connected to a summing point of the integrating stage 50 to transfer loads da ns the integrator stage 50 and obtain at the output thereof a signal representative of the permittivity existing between the measurement probe 10 and the reference probe 20.
  • the integrator stage 50 comprises an operational amplifier 51, a first integration capacitor 52 mounted in feedback on this amplifier 51 and a second capacitor 53 switched between the output and the input of the operational amplifier 51 at the rate of the sequences controlled by the control means 40, so that, at an established equilibrium regime, a voltage is obtained at the output of the operational amplifier 51 with equilibrium equal to -E.Cs / C53, relationship in which -E denotes the amplitude of the voltage across the terminals of the power supply means 30 and Cs and C53 denote respectively the values of the capacities defined between the measurement probe 10 and the reference probe 20 on the one hand, and the second switched capacitor 53 on the other hand.
  • the switching of the electrical supply means 30 and of the second capacitor 53 is ensured by reversing switches 42, 43 controlled by a time base 41.
  • the capacitor Cs is charged under the supply voltage delivered by the module 30, which is assumed here to be equal to -E.
  • the present invention now aims to provide a new device incorporating the concept described in document WO-0025098, but having higher performance than that of known prior devices.
  • the present invention aims to propose new means for better identifying the environment of the measurement probe, to improve the detection of a transient phenomenon, for example eliminating the effect of an obstacle permanent interposed between the measurement probe and the zone of appearance of a transient phenomenon.
  • the present invention can find in particular, but not exclusively, application in the detection of a person or an object on a seat of a motor vehicle.
  • a device comprising at least one main measurement probe, means capable of sequentially applying a controlled supply voltage between the main measurement probe and a reference element and means able to integrate the electrical charges accumulated on the main measurement probe, characterized in that it also comprises at least one auxiliary measurement probe, also connected sequentially to means of controlled electrical supply and to integration means of loads, the said auxiliary measurement probe having, with respect to a potential detection area, a different capacity from the main measurement probe, so that the comparative exploitation of the signals originating respectively from the two measurement probes allows determine the influence of the main measuring probe.
  • the auxiliary measurement probe has a small controlled area compared to the main measurement probe.
  • the auxiliary measurement probe is located at a distance from the potential detection zone, different from the main measurement probe.
  • the auxiliary measurement probe is located in the same plane at a distance from the reference element different from the main measurement probe.
  • FIG. 1 previously described schematically represents a device in accordance with the state of the art disclosed in document WO-0025098
  • FIG. 2 schematically represents the detection of a passenger in a vehicle seat, using measurement probes in accordance with document WO-0025098
  • FIG. 3 diagrammatically represents the same device in the case of an obstacle interposed between the measurement probes and the detected body
  • FIG. 4 diagrammatically represents, in a plan view, a main measurement probe and an auxiliary measurement probe, in accordance with a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 previously described schematically represents a device in accordance with the state of the art disclosed in document WO-0025098
  • FIG. 2 schematically represents the detection of a passenger in a vehicle seat, using measurement probes in accordance with document WO-0025098
  • FIG. 3 diagrammatically represents the same device in the case of an obstacle interposed between the measurement probes and the detected body
  • FIG. 4 diagrammatically represents, in a plan view, a main measurement probe and an auxiliary measurement
  • FIG. 5 shows the same main and auxiliary measurement probes in accordance with a first embodiment of the present invention, in the case of the detection of a body with a surface different from FIG. 4,
  • FIG. 6 schematically represents, in a sectional view, a main measurement probe and an auxiliary measurement probe, in accordance with a second embodiment of the present invention,
  • FIGS. 7 and 8 schematically represent, respectively in a sectional view and a plan view, a main measurement probe and an auxiliary measurement probe, in accordance with a third embodiment of the present invention
  • FIG. 9 and 10 schematically represent an example of supply of the measurement probes illustrated in Figures 7 and 8 and the resulting detection
  • - Figure 11 shows a plan view of probes according to another alternative embodiment of the present invention
  • FIG. 12 represents a plan view on an enlarged scale in the transverse direction and compressed in the longitudinal direction of the same probes
  • FIG. 13 represents a cross-sectional view of the same probes and illustrates more precisely the field lines according to a particular implementation
  • FIG. 14 illustrates a diagram of results obtained using the probes illustrated in FIGS. 11 to 13, which diagram makes it possible to discriminate between different detection configurations.
  • FIG. 14 illustrates a diagram of results obtained using the probes illustrated in FIGS. 11 to 13, which diagram makes it possible to discriminate between different detection configurations.
  • the detailed description which follows will be made with reference to the detection of a person on a seat of a motor vehicle.
  • the present invention is not limited to this particular application.
  • FIG. 2 shows diagrammatically two measurement probes 10 integrated in the seat 90 of a motor vehicle seat for the possible detection of a person P.
  • the detection of the person P can be carried out by sequentially applying a controlled electrical voltage between the measurement probes 10 and a reference element, such as the chassis of the motor vehicle, then integrating the loads thus accumulated on the measurement probes 10.
  • the two probes referenced 10 in FIG. 2 can serve one as a measurement probe and the other as a reference element.
  • the same measurement probes 10 for the detection of the same person P have been shown diagrammatically in FIG. 3, but in the case where an obstacle O, such as a mat of balls or a towel, is interposed between the seat cushion , and therefore probes 10, and person P.
  • an obstacle O such as a mat of balls or a towel
  • the object of the present invention is to propose means making it possible to eliminate this difficulty.
  • an auxiliary measurement probe 100 having a surface area significantly smaller than that of the main measurement probe.
  • the auxiliary measurement probe has a square outline.
  • the invention is however not limited to this particular arrangement.
  • the auxiliary measurement probe 100 may take any other appropriate geometry, such as for example a circular contour.
  • the auxiliary measurement probe 100 is located at the same distance from the potential detection zone, for example the upper surface of a seat, as the main measurement probe 10.
  • the surface and the location of the auxiliary measurement probe 100 are such that it always experiences the same external influence during the appearance of a transient external phenomenon, whatever the amplitude of this phenomenon.
  • the surface and the location of the auxiliary measurement probe 100 are such that it is always located entirely under the person P when the latter takes place on the seat.
  • the surface and the location of the main measurement probe 10 are such that the surface of this main measurement probe 10 influenced by the transient external phenomenon, depends on the amplitude of this phenomenon, for example in the case of detection. of a person in a motor vehicle seat, depends on the body size of the person P.
  • the auxiliary measurement probe 100 can be centered on the detection zone, have a greater transverse dimension of the order of a few centimeters, for example less than 3 cm, preferably less than 1 cm and a total area less than a few square centimeters, for example less than 9 cm 2 , preferably less than 4 cm 2 .
  • the main measurement probe 10 preferably has at least one dimension greater than the largest possible dimension of the body P capable of being detected.
  • the main measurement probe 10 can be of any geometry such as for example sinusoidal or rectangular. In the latter case, it develops a surface of the order of a few cm over several dm, for example of the order of a few cm, such as of the order of 5 cm, over more than 30 cm, preferably more than 40 cm.
  • the use of the auxiliary electrode illustrated in FIGS. 4 and 5 makes it possible to standardize the measurement as a function of the distance from the body P.
  • the exploitation of the signal resulting from the integration of the charges accumulated on the auxiliary measurement probe 100 makes it possible to know the distance separating the body P from the auxiliary measurement probe 100, since the importance of the body P has no influence on This measure.
  • an auxiliary measurement probe 100 located at a distance from the potential detection zone, for example the upper surface of a seat of seat, different from the main measurement probe 10, but preferably having an area identical to that of the main measurement probe.
  • the auxiliary measurement probe 100 is also close to the main measurement probe 10.
  • the distance between the two probes 100 and 10 from the body to be detected must be constant.
  • the main measurement probe 10 preferably has at least one dimension greater than the largest possible dimension of the body P capable of being detected.
  • the main measurement probe 10 can also comply with the provisions described above with reference to FIGS. 4 and 5.
  • a main measurement probe 10 and an auxiliary measurement probe 100 placed at a different distance (asymmetrical) relative to a reference element
  • the two measurement probes, main 10 and auxiliary 100 can be coplanar with the reference element 110.
  • the auxiliary probe 100 is located between the measurement probe 10 and the reference element 110.
  • the center distance 11 between the two measurement probes 10 and 100 is of the order of a few millimeters
  • the center distance 12 between auxiliary probe 100 and the reference element 110 is of the order of a few centimeters but at least twice its size.
  • the main 10 and auxiliary 100 measurement probes preferably have identical surfaces, but can be of any geometry, for example rectangular.
  • the reference element 110 can also have a surface identical to the main 10 and auxiliary 100 measurement probes.
  • the main 10 and auxiliary 100 measurement probes can have different surfaces of known ratio.
  • the main measurement probe 10 at least, preferably has at least one dimension greater than the largest possible dimension of the body P capable of being detected.
  • the other probe 100 or 10 can itself serve as an auxiliary reference element.
  • the main 10 and auxiliary 100 measurement probes are each sequentially connected to a source of electrical power of known amplitude and then the electrical charges accumulated on these probes are integrated, preferably with means comparable to those defined in the document
  • the power supply means and the charge integration means can be the same for the different probes 10 and 100. In this case switching / multiplexing means alternately switch the probes 10 and 100 at the terminals of these means. As a variant, it is possible to provide electrical supply means and means for integrating different charges for the various probes 10 and 100.
  • the reference element can be formed of a reference probe or of a mass constituted for example by the earth or a neighboring metallic mass, for example the chassis of a motor vehicle.
  • the present invention can relate to a large number of applications. We previously mentioned the detection of the presence of a user on a motor vehicle seat, in particular for the control of an airbag system. However, the present invention is not limited to this particular application. The present invention may for example also relate, inter alia, to anti-intrusion detection fields or even fluid level detectors. We will now describe the alternative embodiment according to the present invention illustrated in Figures 11 to 13 attached.
  • the probe 110 serves as a reference probe.
  • the probe 10 constitutes the main measurement probe, while the probe 100 constitutes the auxiliary measurement probe.
  • the probe 10 can constitute the main measurement probe, while the probe 100 serves as a reference probe.
  • each probe 10, 100 and 110 is elongated. Its length L is typically greater than 10 times its width, very preferably its length L is typically greater than 20 times its width.
  • the probe 100 has a U-shaped configuration.
  • the probe 100 comprises two main strands 102, 104, parallel between them and arranged respectively on either side of the probe 10.
  • the probe 100 frames the probe 10.
  • the two strands 102, 104 are connected between them by a connecting element 103.
  • the electrode 10 is very insensitive to the edge effects of the electric field and only gives signal information when the passenger is very close to the probe.
  • the electrode 100 is very sensitive to the edge effects of the electric field and gives signal information even when the passenger is very far from the probe (for example typically up to twenty centimeters from the probe).
  • the probe 10 and the probe 100 have varying widths along their length. More precisely still, preferably, each of the probes 10 and the probe 100 have varying widths along their length. More precisely still, preferably, each of the probes 10 and the probe 100 have varying widths along their length. More precisely still, preferably, each of the probes 10 and the probe 100 have varying widths along their length. More precisely still, preferably, each of the probes 10 and the probe 100 have varying widths along their length. More precisely still, preferably, each of the probes 10 and
  • 100 comprises three sections: a central section 16, 106 and two end sections 18,19; 108, 109.
  • the end sections 18, 19 on the one hand, and 108, 109 on the other hand have identical widths for a given probe 100 or 200.
  • the probe 100 comprises a central section 16 of length L16 and of great width £ 16 and two end sections 18, 19 of length L18 and L19 of small width £ 18, £ 19 less than £ 16 .
  • the probe 100 comprises a central section 106 of length L106 and of small width £ 106 and two end sections 108, 109 of length L108, L109 and of wide width £ 108, £ 109 greater than £ 106.
  • the probe 10 is very sensitive to a centered external element. , that is to say placed opposite the central section 16 while the probe 100 is very sensitive to an off-center element, that is to say an element placed opposite the end sections 108, 109.
  • each probe 10, 100 and 110 is non-rectilinear.
  • each probe 10, 100, 110 is formed of different segments, rectilinear individually, connected in pairs by their ends by transition elements made up of dihedrons whose concavities are alternated, that is to say oriented alternately in one direction then in the other.
  • the probes 10, 100 and 110 are in the form of zig zag undulations.
  • Such a geometry allows elongation by deformation of the support.
  • This characteristic is particularly important when the probes 10, 100 and 110 are integrated in a vehicle seat. Indeed, this geometry allows an extension of the probes when a driver or passenger takes place on the seat.
  • the distance which separates the probe 110 from the probe 10 or from the probe 100 is greater than the distance which separates the probes 10 and 100 between them.
  • the supply voltage application means are adapted to apply a voltage sequentially between the probes 10 and 100 in an operating phase, and between the probe 110 and each of the two probes 10 and 100 during a other operating phase.
  • the field lines obtained during the application of a voltage between the probes 10 and 100 are referenced C1 while the field lines obtained during the application of a voltage between the probe 110 and each of the two probes 10 and 100 are referenced C2.
  • the detection range is very reduced because the field lines C1 are strongly curved.
  • the probe 110 can be placed approximately 2 cm from the probes 10 and 100. As indicated above in the context of the present invention, the signals from the various probes are used in a comparative manner. .
  • the present invention can for example exploit one of the following relationships:
  • U / C representing the signal taken from the probe 100 during the application of a supply voltage between, on the one hand the probes 10 and 110 connected together and serving as a reference probe, and on the other hand share the probe 100
  • C represents the signal taken from the probe 10 during the application of a supply voltage between on the one hand the probes 100 and 110 connected together and serving as a reference probe, and d on the other hand the probe 10,
  • UC representing the signal taken from the probe 100 during the application of a supply voltage between the probe 110 and simultaneously the probes 10 and 100.
  • UA / U
  • CU representing the signal taken from the probe 10 during the application of a supply voltage between the probe 110 and simultaneously the probes 10 and 100,.
  • CU / U the comparison of the summation of the signals UC + CU defined previously, with the signal C defined previously, which corresponds to the diagram illustrated in FIG. 14, makes it possible to discriminate four zones:
  • zone B which corresponds to an environment without wet obstacle, for example an occupied seat without wet obstacle
  • a zone C which corresponds to an environment occupied with a wet obstacle, for example a seat occupied with a wet obstacle, and a zone D of an environment occupied at a distance, for example a seat occupied with a passenger distant from the seat.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Air Bags (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de mesure comprenant au moins une sonde de mesure (10), des moyens aptes à appliquer séquentiellement une tension d'alimentation contrôlée entre la sonde de mesure (10) et un élément de référence et des moyens aptes à intégrer les charges électriques accumulées sur la sonde de mesure (10), caractérisé par le fait qu'il comprend en outre au moins une sonde de mesure auxiliaire (100), reliée également séquentiellement à des moyens d'alimentation électrique contrôlée et a des moyens d'intégration de charges, la dite sonde de mesure auxiliaire (100) présentant, vis à vis d'une zone potentielle de détection une capacite différente de la sonde de mesure principale (10), de telle sorte que I'exploitation comparative des signaux issus respectivement des deux sondes de mesure (10, 100) permette de déterminer I'influence de la sonde de mesure principale.

Description

SYSTEME DE MESURE CAPACITIF
La présente invention concerne le domaine des capteurs. Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif de mesure exploitant une mesure indirecte de permittivité entre deux corps électriquement conducteurs formant respectivement une sonde de mesure et un élément de référence, par exemple une sonde de référence.
On a décrit dans le document WO-0025098 un dispositif dont la structure de base est schématisée sur la figure 1 annexée.
Ce dispositif comprend deux corps électriquement conducteurs constituant respectivement une sonde de mesure 10 et une sonde de référence 20, des moyens d'alimentation électrique 30 aptes à délivrer une tension électrique continue d'amplitude contrôlée, un étage intégrateur 50 comprenant un système à commutation de capacité 53 et des moyens de commande 40 adaptés pour définir cycliquement, à une fréquence contrôlée, une suite de deux séquences : une première séquence T1 au cours de laquelle les moyens d'alimentation électrique 30 sont reliés à la sonde de mesure 10 pour appliquer un champ électrique entre la sonde de mesure 10 et la sonde de référence 20 et accumuler des charges électriques sur la sonde de mesure 10, puis une seconde séquence T2 au cours de laquelle les moyens d'alimentation électrique 30 sont déconnectés de la sonde de mesure 10 et celle-ci est reliée à un point de sommation de l'étage intégrateur 50 pour transférer des charges dans l'étage intégrateur 50 et obtenir en sortie de celui-ci un signal représentatif de la permittivité existant entre la sonde de mesure 10 et la sonde de référence 20.
Plus précisément encore, selon le document WO-0025098, l'étage intégrateur 50 comprend un amplificateur opérationnel 51 , un premier condensateur d'intégration 52 monté en contre-réaction sur cet amplificateur 51 et un second condensateur 53 commuté entre la sortie et l'entrée de l'amplificateur opérationnel 51 au rythme des séquences pilotées par les moyens de commande 40, de sorte que, en régime d'équilibre établi, on obtienne en sortie de l'amplificateur opérationnel 51 , une tension d'équilibre égale à -E.Cs/C53, relation dans laquelle -E désigne l'amplitude de la tension aux bornes des moyens d'alimentation électrique 30 et Cs et C53 désignent respectivement les valeurs des capacités définies entre la sonde de mesure 10 et la sonde de référence 20 d'une part, et le second condensateur commuté 53 d'autre part.
La commutation des moyens d'alimentation électrique 30 et du second condensateur 53 est assurée par des interrupteurs inverseurs 42, 43 pilotés par une base de temps 41.
Le fonctionnement de ce dispositif connu est essentiellement le suivant.
Supposons qu'à l'origine le condensateur d'intégration C52, le condensateur de commutation C53 et le condensateur Cs formé entre la sonde de mesure 10 et la sonde de référence 20 soient chacun totalement déchargés, soit QC52 = 0 QC53 = 0, et QCs = 0.
Lors de la première séquence T1, le condensateur Cs est chargé sous la tension d'alimentation délivrée par le module 30, que l'on suppose ici égale à -E.
A la fin de la séquence T1 , on a donc : QCs = -E.Cs QC52 = 0 QC53 = 0. Au cours de la séquence T2 suivante, les charges sont transférées de Cs vers C52 ; soit, les charges étant conservées et Cs et C53 étant reliés à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 51 d'impédance virtuelle nulle :
-E.Cs = Vs2.C52, en appelant Vs2 la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel 51 pendant la séquence T2.
Au cours de la séquence T1 suivante, les deux condensateurs C52 et C53 sont placés en parallèle. On a alors : Vs = Vs2.C52 / (C52 + C53) = QC53 / C53 = QC52 / C52, soit QC53 = [Vs2.C52/(C52+C53)].C53
= [Vs2 /(1+C53/C52).C53 soit si C52 = nC53 » C53 QC53 z Vs2.C53.
A la séquence suivante T2, les charges contenues dans C53 viennent en opposition de celles Cs. La partie restante des charges de Cs est transférée dans C52, etc ...
La tension de sortie Vs, en sortie de l'amplificateur opérationnel 51 croît progressivement jusqu'à une tension Vs équilibre = QC53/C53 telle que QC53 = Vs équilibre.C53 = -E.Cs.
Ainsi après x itérations le dispositif atteint un régime d'équilibre sur le point de sommation. Les charges QC53 de C53 viennent compenser les charges de la sonde Cs.
Dès qu'une variation de capacité Cs est détectée, le supplément (ou la perte) de charges sur Cs vient charger (ou décharger) la capacité C52.
Ainsi en régime établi la capacité de commutation C53 vient équilibrer les variations de charges de la sonde Cs. La présente invention a maintenant pour but de proposer un nouveau dispositif reprenant le concept décrit dans le document WO- 0025098, mais présentant des performances supérieures à celles des dispositifs antérieurs connus.
Plus précisément encore, la présente invention a pour but de proposer de nouveaux moyens permettant de mieux identifier l'environnement de la sonde de mesure, pour améliorer la détection d'un phénomène transitoire, par exemple d'éliminer l'effet d'un obstacle permanent intercalé entre la sonde de mesure et la zone d'apparition d'un phénomène transitoire. Dans ce contexte, la présente invention peut trouver notamment, mais non exclusivement, application dans la détection d'une personne ou d'un objet sur un siège de véhicule automobile. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif comprenant au moins une sonde de mesure principale, des moyens aptes à appliquer séquentiellement une tension d'alimentation contrôlée entre la sonde de mesure principale et un élément de référence et des moyens aptes à intégrer les charges électriques accumulées sur la sonde de mesure principale, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre au moins une sonde de mesure auxiliaire, reliée également séquentiellement à des moyens d'alimentation électrique contrôlée et à des moyens d'intégration de charges, la dite sonde de mesure auxiliaire présentant, vis à vis d'une zone potentielle de détection une capacité différente de la sonde de mesure principale, de telle sorte que l'exploitation comparative des signaux issus respectivement des deux sondes de mesure permette de déterminer l'influence de la sonde de mesure principale.
Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, la sonde de mesure auxiliaire possède une surface contrôlée faible par rapport à la sonde de mesure principale.
Selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, la sonde de mesure auxiliaire est située à une distance de la zone potentielle de détection, différente de la sonde de mesure principale. Selon un troisième mode de réalisation de la présente invention, la sonde de mesure auxiliaire est située dans le même plan à une distance de l'élément de référence différente de la sonde de mesure principale.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : la figure 1 précédemment décrite représente schématiquement un dispositif conforme à l'état de la technique divulgué dans le document WO- 0025098, - la figure 2 représente schématiquement la détection d'un passager sur un siège de véhicule, à l'aide de sondes de mesure conformes au document WO-0025098, la figure 3 représente schématiquement le même dispositif dans le cas d'un obstacle intercalé entre les sondes de mesure et le corps détecté, la figure 4 représente schématiquement, selon une vue en plan, une sonde de mesure principale et une sonde de mesure auxiliaire, conformes à un premier mode de réalisation de la présente invention, la figure 5 représente les mêmes sondes de mesure principale et auxiliaire conformes à un premier mode de réalisation de la présente invention, dans le cas de la détection d'un corps de surface différente de la figure 4, - la figure 6 représente schématiquement, selon une vue en coupe, une sonde de mesure principale et une sonde de mesure auxiliaire, conformes à un deuxième mode de réalisation de la présente invention,
- les figures 7 et 8 représentent schématiquement, respectivement selon une vue en coupe et une vue en plan, une sonde de mesure principale et une sonde de mesure auxiliaire, conformes à un troisième mode de réalisation de la présente invention,
- les figures 9 et 10 représentent schématiquement un exemple d'alimentation des sondes de mesure illustrées sur les figures 7 et 8 et de la détection résultante, - la figure 11 représente une vue en plan de sondes conformes à une autre variante de réalisation de la présente invention,
- la figure 12 représente une vue en plan à échelle agrandie dans le sens transversal et compressée dans le sens longitudinal des mêmes sondes,
- la figure 13 représente une vue en coupe transversale des mêmes sondes et illustre plus précisément les lignes de champ selon une mise en oeuvre particulière, et
- la figure 14 illustre un diagramme de résultats obtenus à l'aide des sondes illustrées sur les figures 11 à 13, lequel diagramme permet de discriminer entre différentes configurations de détection. A des fins de simplification, la description détaillée qui va suivre sera faite en référence à la détection d'une personne sur un siège de véhicule automobile. Cependant la présente invention n'est pas limitée à cette application particulière.
On a schématisé sur la figure 2 deux sondes de mesure 10 intégrées dans l'assise 90 d'un siège de véhicule automobile pour la détection éventuelle d'une personne P.
Comme décrit dans le document WO-0025098, la détection de la personne P peut être opérée en appliquant séquentiellement une tension électrique contrôlée entre les sondes de mesure 10 et un élément de référence, tel que le châssis du véhicule automobile, puis en intégrant les charges électriques ainsi accumulées sur les sondes de mesure 10.
En variante les deux sondes référencées 10 sur la figure 2 peuvent servir l'une de sonde de mesure et l'autre d'élément de référence.
On a schématisé sur la figure 3 les mêmes sondes de mesure 10 pour la détection de la même personne P, mais dans le cas où un obstacle O, tel qu'un tapis de billes ou une serviette, est intercalé entre l'assise du siège, et donc les sondes 10, et la personne P.
L'homme de l'art comprendra qu'un tel obstacle augmente la distance entre les sondes 10 et la personne P (cette distance passe de e1 à e2), diminue par conséquent le signal de sortie du dispositif de détection défini dans le document WO-0025098.
Sans précaution particulière, un tel obstacle O risque donc de fausser la détection, en assimilant la personne P à une masse inférieure à celle de la figure 2.
Comme indiqué précédemment, la présente invention a pour but de proposer des moyens permettant d'éliminer cette difficulté.
Selon un premier mode de réalisation schématisé sur les figures 4 et 5, il est prévu dans le cadre de la présente invention, une sonde de mesure auxiliaire 100 présentant une surface nettement inférieure à celle de la sonde de mesure principale. Selon la représentation donnée sur les figures 4 et 5, la sonde de mesure auxiliaire est de contour carré. L'invention n'est cependant pas limitée à cette disposition particulière. La sonde de mesure auxiliaire 100 peut prendre toute autre géométrie appropriée, telle que par exemple un contour circulaire.
La sonde de mesure auxiliaire 100 est située à la même distance de la zone potentielle de détection, par exemple la surface supérieure d'un siège, que la sonde de mesure principale 10.
La surface et la localisation de la sonde de mesure auxiliaire 100 sont telles que celle-ci connaisse toujours la même influence externe lors de l'apparition d'un phénomène extérieur transitoire, quelle que soit l'amplitude de ce phénomène. Par exemple dans le cas de la détection d'une personne P, la surface et la localisation de la sonde de mesure auxiliaire 100 sont telles que celle- ci soit toujours située entièrement sous la personne P lorsque celle-ci prend place sur le siège.
En revanche la surface et la localisation de la sonde de mesure principale 10 sont telles que la surface de cette sonde de mesure principale 10 influencée par le phénomène extérieure transitoire, dépende de l'amplitude de ce phénomène, par exemple dans le cas de la détection d'une personne sur un siège de véhicule automobile, dépende de la corpulence de la personne P. A titre d'exemple non limitatif, la sonde de mesure auxiliaire 100 peut être centrée sur la zone de détection, posséder une plus grande dimension transversale de l'ordre de quelques centimètres, par exemple inférieure à 3 cm, préférentiellement inférieur à 1cm et une surface totale inférieure à quelques centimètres carré, par exemple inférieure à 9 cm2, préférentiellement inférieure à 4 cm2.
La sonde de mesure principale 10 possède au contraire de préférence au moins une dimension supérieure à la plus grande dimension possible du corps P susceptible d'être détecté.
La sonde de mesure principale 10 peut être de géométrie quelconque comme par exemple sinusoïdale ou rectangulaire. Dans ce dernier cas, elle développe une surface de l'ordre de quelques cm sur plusieurs dm, par exemple de l'ordre de quelques cm, tel que de l'ordre de 5cm, sur plus de 30cm, préférentiellement plus de 40 cm. L'utilisation de l'électrode auxiliaire illustrée sur les figures 4 et 5 permet de normaliser la mesure en fonction de la distance du corps P.
En effet l'exploitation du signal issu de l'intégration des charges accumulées sur la sonde de mesure auxiliaire 100 permet de connaître la distance séparant le corps P de la sonde de mesure auxiliaire 100, puisque l'importance du corps P est sans influence sur cette mesure.
En revanche l'exploitation du signal issu de l'intégration des charges accumulées sur la sonde de mesure principale 10, normalisée par le résultat issu de la sonde de mesure auxiliaire 100, permet de disposer directement d'une information fiable représentative de l'importance du corps
P.
Selon un deuxième mode de réalisation schématisé sur la figure 6, il est prévu dans le cadre de la présente invention, une sonde de mesure auxiliaire 100 située à une distance de la zone potentielle de détection, par exemple la surface supérieure d'une assise de siège, différente de la sonde de mesure principale 10, mais présentant de préférence une surface identique à celle de la sonde de mesure principale. La sonde de mesure auxiliaire 100 est par ailleurs proche de la sonde de mesure principale 10.
L'écart de distance entre les deux sondes 100 et 10, par rapport au corps à détecter doit être constant.
Ainsi l'écart d'influence du corps P respectivement sur les deux sondes 10 et 100 dépend uniquement de l'écart de distance entre le corps P et ces sondes 10 et 100. Si l'on appelle : . S1 la surface de la sonde de mesure principale 10, . S2 la surface de la sonde de mesure auxiliaire 100, . e la distance séparant la sonde de mesure 10 et le corps P, et . a la distance additionnelle séparant la sonde mesure principale 10 et la sonde de mesure auxiliaire 100, par rapport au corps P, on obtient :
. sur la sonde de mesure principale 10, une capacité C1 = K (S1 le) et . sur la sonde de mesure auxiliaire 100, une capacité C2 = K [ S2 / (e +a)]. La combinaison des deux expressions précédentes permet donc de connaître la distance e et de s'affranchir ultérieurement de celle-ci dans la mesure.
Bien évidemment une détection similaire peut être obtenue avec des sondes de mesure 10 et 100 de géométries quelconques et de surfaces S1 et S2 différentes, mais de rapport connu, positionnées à une distance relative a également connue.
Comme indiqué précédemment pour les figures 4 et 5 la sonde de mesure principale 10 possède de préférence au moins une dimension supérieure à la plus grande dimension possible du corps P susceptible d'être détecté. La sonde de mesure principale 10 peut être par ailleurs conforme aux dispositions précédemment décrites en regard des figures 4 et 5.
Selon un troisième mode de réalisation schématisé sur les figures 7 à 10, il est prévu dans le cadre de la présente invention, une sonde de mesure principale 10 et une sonde de mesure auxiliaire 100 placée à une distance différente (dissymétriques) par rapport à un élément de référence
110.
Ainsi selon la sonde de mesure active, 10 ou 100, la distribution du champ électrique varie (voir notamment les figures 9 et 10) et donc l'influence du corps P à détecter en fonction de la distance sur cette même sonde change.
On peut donc déterminer la distance e séparant le corps à détecter P des sondes de mesure 10 et 100, par une exploitation combinée des signaux issus des ces deux sondes de mesure 10 et 100, par exemple par un rapport des deux capacités C1 et C2 mesurées sur ces deux sondes.
A titre d'exemple non limitatif, comme illustré sur les figures 7 et 8, les deux sondes de mesure, principale 10 et auxiliaire 100, peuvent être coplanaires de l'élément de référence 110. Selon la représentation non limitative donnée sur les figures 7 à 10, la sonde auxiliaire 100 est située entre la sonde de mesure 10 et l'élément de référence 110. Typiquement l'entraxe 11 entre les deux sondes de mesure 10 et 100 est de l'ordre de quelques millimètres, et l'entraxe 12 entre la sonde auxiliaire 100 et l'élément de référence 110 est de l'ordre de quelques centimètres mais au moins le double de il .
Les sondes de mesure principale 10 et auxiliaire 100 ont de préférence des surfaces identiques, mais peuvent être de géométries quelconques, par exemple rectangulaires. L'élément de référence 110 peut également posséder une surface identique aux sondes de mesure principale 10 et auxiliaire 100. Cependant en variante, les sondes de mesure principale 10 et auxiliaire 100 peuvent présenter des surfaces différentes de rapport connu. Là encore, la sonde de mesure principale 10, au moins, possède de préférence au moins une dimension supérieure à la plus grande dimension possible du corps P susceptible d'être détecté.
Comme on l'a schématisé sur les figures 9 et 10, lorsque l'une des deux sondes 10 ou 100 est active, l'autre sonde 100 ou 10 peut elle même servir d'élément de référence auxiliaire.
On rappelle que dans le cadre de la présente invention, les sondes de mesure principale 10 et auxiliaire 100 sont chacune séquentiellement reliées à une source d'alimentation électrique d'amplitude connue puis les charges électriques accumulées sur ces sondes sont intégrées, de préférence avec des moyens comparables à ceux définis dans le document
WO-0025098 (et décrits en regard de la figure 1 ). Les moyens d'alimentation électrique et les moyens d'intégration de charges peuvent être les mêmes pour les différentes sondes 10 et 100. Dans ce cas des moyens de commutation/multiplexage commutent alternativement les sondes 10 et 100 aux bornes de ces moyens. En variante on peut prévoir des moyens d'alimentation électrique et des moyens d'intégration de charges différents pour les diverses sondes 10 et 100.
Dans le cadre de la présente invention, l'élément de référence peut être formé d'une sonde de référence ou encore d'une masse constituée par exemple par la terre ou une masse métallique avoisinante, par exemple le châssis d'un véhicule automobile.
L'homme de l'art comprendra que les différents modes de réalisation conformes à la présente invention, précédemment décrits, permettent d'effectuer deux mesures indépendantes entre elles, dans les mêmes conditions, d'un même phénomène transitoire, et donc de découpler les deux phénomènes d'influences que sont la surface et la distance du corps P à détecter. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.
La présente invention peut concerner un grand nombre d'applications. On a évoqué précédemment la détection de présence d'un usager sur un siège de véhicule automobile, notamment pour la commande d'un système de coussin gonflable de sécurité. Mais la présente invention n'est pas limitée à cette application particulière. La présente invention peut par exemple concerner également, entre autres, les domaines de détection anti-intrusion ou encore les détecteurs de niveau de fluide. On va maintenant décrire la variante de réalisation conforme à la présente invention illustrée sur les figures 11 à 13 annexées.
On retrouve sur ces figures trois sondes référencées respectivement 10, 100 et 110.
Les fonctions de ces trois sondes 10, 100 et 110 peuvent varier selon la configuration d'utilisation.
En principe, la sonde 110 sert de sonde de référence. Dans ce contexte, la sonde 10 constitue la sonde principale de mesure, tandis que la sonde 100 constitue la sonde de mesure auxiliaire.
Néanmoins, au cours d'une autre phase de fonctionnement conforme à la présente invention, la sonde 10 peut constituer la sonde principale de mesure, tandis que la sonde 100 sert de sonde de référence.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 11 à 13, chaque sonde 10, 100 et 110 est allongée. Sa longueur L est typiquement supérieure à 10 fois sa largeur, très préférentiellement sa longueur L est typiquement supérieure à 20 fois sa largeur.
Selon une première caractéristique notable du mode de réalisation représenté sur les figures 11 à 13, la sonde 100 a une configuration en U. Ainsi la sonde 100 comprend deux brins principaux 102, 104, parallèles entre eux et disposés respectivement de part et d'autre de la sonde 10. En d'autres termes, la sonde 100 encadre la sonde 10. A cette fin, sur l'une de leurs extrémités, les deux brins 102, 104 sont reliés entre eux par un élément de liaison 103. La Demanderesse a déterminé que grâce aux caractéristiques précitées, l'électrode 10 est très peu sensible aux effets de bord du champ électrique et ne donne une information de signal que lorsque le passager est très proche de la sonde. En revanche, l'électrode 100 est très sensible aux effets de bord du champ électrique et donne une information de signal même lorsque le passager est très loin de la sonde (par exemple typiquement jusqu'à vingtaine de centimètres de la sonde).
Selon une seconde caractéristique importante du mode de réalisation représenté sur les figures 11 à 13, la sonde 10 et la sonde 100 ont des largeurs évolutives sur leur longueur. Plus précisément encore, de préférence, chacune des sondes 10 et
100 comprend trois tronçons : un tronçon central 16, 106 et deux tronçons d'extrémité 18,19 ; 108, 109.
De préférence, les tronçons d'extrémité 18, 19 d'une part, et 108, 109 d'autre part, ont des largeurs identiques pour une sonde donnée 100 ou 200.
Plus précisément encore, de préférence, la sonde 100 comprend un tronçon central 16 de longueur L16 et de grande largeur £16 et deux tronçons d'extrémité 18, 19 de longueur L18 et L19 de petite largeur £18, £19 inférieure à £16. Typiquement mais non limitativement £ 16=4£ 18=4£ 19.
Par ailleurs, typiquement L16=2L18=2L19.
De préférence, la sonde 100 comprend un tronçon central 106 de longueur L106 et de petite largeur £106 et deux tronçons d'extrémité 108, 109 de longueur L108, L109 et de grande largeur £108, £109 supérieure à £106.
Typiquement £ 108=£ 109=2£ 106=2£ 18=2£ 19. Typiquement L106=2L108=2L109.
Grâce aux caractéristiques géométriques qui viennent d'être évoquées, lorsqu'une tension est appliquée alternativement ou simultanément entre les sondes 10 et 110 d'une part, 100 et 110 d'autre part, la sonde 10 est très sensible à un élément extérieur centré, c'est-à-dire placé en regard du tronçon central 16 tandis que la sonde 100 est très sensible à un élément décentré, c'est-à-dire un élément placé en regard des tronçons d'extrémité 108, 109.
Selon une troisième caractéristique notable de l'invention illustrée sur les figures 11 à 13, chaque sonde 10, 100 et 110 est non rectiligne. En l'espèce, chaque sonde 10, 100, 110 est formée de différents segments, rectilignes individuellement, reliés deux à deux par leurs extrémités par des éléments de transition constitués de dièdres dont les concavités sont alternées, c'est-à-dire orientées alternativement dans un sens puis dans l'autre. Ainsi, les sondes 10, 100 et 110 se présentent sous forme d'ondulations en zig zag.
Une telle géométrie autorise un allongement par déformation du support.
Cette caractéristique est particulièrement importante quand les sondes 10, 100 et 110 sont intégrées dans un siège de véhicule. En effet, cette géométrie autorise un allongement des sondes lorsqu'un conducteur ou passager prend place sur le siège.
On notera en outre que de préférence, la distance qui sépare la sonde 110 de la sonde 10 ou de la sonde 100 est supérieure à la distance qui sépare entre elles les sondes 10 et 100.
En outre, les moyens d'application de tension d'alimentation sont adaptés pour appliquer séquentiellement une tension entre les sondes 10 et 100 dans une phase de fonctionnement, et entre la sonde 110 et chacune des deux sondes 10 et 100 au cours d'une autre phase de fonctionnement. Sur la figure 13, les lignes de champ obtenues lors de l'application d'une tension entre les sondes 10 et 100 sont référencées C1 tandis que les lignes de champ obtenues lors de l'application d'une tension entre la sonde 110 et chacune des deux sondes 10 et 100 sont référencées C2. L'on constate à l'examen de la figure 13, que lorsque l'on applique une tension entre les sondes 10 et 100, la portée de détection est très réduite parce que les lignes de champ C1 sont incurvées fortement.
Au contraire, lorsque l'on applique la tension entre la sonde 110 et chacune des sondes 10 et 100, la portée de détection est beaucoup plus grande puisque les lignes de champ C2 sont sensiblement orthogonales aux supports des sondes.
A titre d'exemple non limitatif, la sonde 110 peut être placée à environ 2cm des sondes 10 et 100. Comme on l'a indiqué précédemment dans le cadre de la présente invention, on exploite de manière comparative les signaux issus respectivement des diverses sondes.
Dans le contexte du mode de réalisation représenté sur les figures 11 à 13, on peut ainsi comparer les signaux obtenus sur les sondes 10 et 100, les signaux obtenus par sommation sur les deux sondes 10 et 100 au signal de la sonde 10 ou au signal de la sonde 100, etc ...
L'homme de l'art comprendra que la présente invention offre ainsi un grand nombre de choix de comparaison.
Plus précisément encore, et non limitativement, la présente invention peut par exemple exploiter l'un des rapports suivants :
. U/C, U représentant le signal prélevé sur la sonde 100 lors de l'application d'une tension d'alimentation entre, d'une part les sondes 10 et 110 reliées entre elles et servant de sonde de référence, et d'autre part la sonde 100, tandis que C représente le signal prélevé sur la sonde 10 lors de l'application d'une tension d'alimentation entre d'une part les sondes 100 et 110 reliées entre elles et servant de sonde de référence, et d'autre part la sonde 10,
. UC/C, UC représentant le signal prélevé sur la sonde 100 lors de l'application d'une tension d'alimentation entre la sonde 110 et simultanément les sondes 10 et 100. . UC/U, . CU/U, CU représentant le signal prélevé sur la sonde 10 lors de l'application d'une tension d'alimentation entre la sonde 110 et simultanément les sondes 10 et 100, . CU/U. A titre d'exemple non limitatif, la comparaison de la sommation des signaux UC + CU définis précédemment, au signal C défini précédemment, qui correspond au diagramme illustré sur la figure 14, permet de discriminer quatre zones :
- une zone A qui correspond à une absence d'élément d'influence externe, par exemple un siège vide,
- une zone B qui correspond à un environnement sans obstacle humide, par exemple un siège occupé sans obstacle humide,
- une zone C qui correspond à un environnement occupé avec un obstacle humide, par exemple un siège occupé avec un obstacle humide, et -une zone D d'un environnement occupé à distance, par exemple un siège occupé avec un passager distant du siège.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée à ce mode d'exploitation particulier et s'étend à toute variante conforme à son esprit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure comprenant au moins une sonde de mesure (10), des moyens (30) aptes à appliquer séquentiellement une tension d'alimentation contrôlée entre la sonde de mesure (10) et un élément de référence (20) et des moyens (50) aptes à intégrer les charges électriques accumulées sur la sonde de mesure (10), caractérisé par le fait qu'il comprend en outre au moins une sonde de mesure auxiliaire (100), reliée également séquentiellement à des moyens d'alimentation électrique contrôlée (30) et à des moyens d'intégration de charges (50), la dite sonde de mesure auxiliaire (100) présentant, vis à vis d'une zone potentielle de détection une capacité différente de la sonde de mesure principale (10), de telle sorte que l'exploitation comparative des signaux issus respectivement des deux sondes de mesure (10, 100) permette de déterminer l'influence de la sonde de mesure principale.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) possède une surface contrôlée faible par rapport à la sonde de mesure principale (10).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) est située à la même distance de la zone potentielle de détection, par exemple la surface supérieure d'un siège, que la sonde de mesure principale (10).
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que la surface et la localisation de la sonde de mesure auxiliaire (100) sont telles que celle-ci connaisse toujours la même influence externe lors de l'apparition d'un phénomène extérieur transitoire, quelle que soit l'amplitude de ce phénomène.
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que la surface et la localisation de la sonde de mesure principale (10) sont telles que la surface de cette sonde de mesure principale (10) influencée par le phénomène extérieure transitoire, dépende de l'amplitude de ce phénomène.
6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) est centrée sur la zone de détection.
7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) possède une plus grande dimension transversale de l'ordre de quelques centimètres, par exemple inférieure à 3 cm, préférentiellement inférieur à 1cm.
8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) possède une surface totale inférieure à quelques centimètres carré, par exemple inférieure à 9 cm2, préférentiellement inférieure à 4 cm2.
9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens aptes à exploiter le signal issu de l'intégration des charges accumulées sur la sonde de mesure auxiliaire (100) pour déterminer la distance séparant un corps (P) de la sonde de mesure auxiliaire (100), puis normaliser en conséquence la mesure obtenue à partir de la sonde principale (10).
10. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) est située à une distance de la zone potentielle de détection, différente de la sonde de mesure principale (10).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) présente une surface identique à celle de la sonde de mesure principale (10).
12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) présente une surface différente de celle de la sonde de mesure principale (10), mais de rapport connu par rapport à celle-ci.
13. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) est proche de la sonde de mesure principale (10), de sorte que l'écart d'influence d'un corps extérieur (P) respectivement sur les deux sondes (10, 100) dépend uniquement de l'écart de distance entre le corps (P) et ces sondes (10, 100).
14. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens aptes à combiner les signaux détectés sur les deux sondes de mesure (10, 100) pour connaître la distance (e) entre la sonde principale (10) et un corps à détecter (P) et de s'affranchir ultérieurement de celle-ci dans la mesure.
15. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) et la sonde de mesure principale (10) sont dissymétriques par rapport à un élément de référence (110).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé par le fait que la sonde de mesure auxiliaire (100) est située à une distance de l'élément de référence (110) différente de la sonde de mesure principale (10).
17. Dispositif selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens aptes à déterminer la distance (e) séparant un corps à détecter (P) des sondes de mesure (10, 100), par une exploitation combinée des signaux issus des ces deux sondes de mesure (10, 100), par exemple par un rapport des deux capacités mesurées sur ces deux sondes.
18. Dispositif selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé par le fait les deux sondes de mesure, principale (10) et auxiliaire (100), sont coplanaires de l'élément de référence (110).
19. Dispositif selon l'une des revendications 15 à 18, caractérisé par le fait que les sondes de mesure principale (10) et auxiliaire (100) ont des surfaces identiques, par exemple rectangulaires.
20. Dispositif selon l'une des revendications 15 à 19, caractérisé par le fait que l'élément de référence (110) possède une surface identique aux sondes de mesure principale (10) et auxiliaire (100).
21. Dispositif selon l'une des revendications 15 à 18, caractérisé par le fait que les sondes de mesure principale (10) et auxiliaire (100) présentent des surfaces différentes de rapport connu.
22. Dispositif selon l'une des revendications 15 à 21 , caractérisé par le fait que lorsque l'une des deux sondes de mesure (10, 100) est active, l'autre sonde de mesure (100, 10) elle même sert d'élément de référence auxiliaire.
23. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 22, caractérisé par le fait que la sonde de mesure principale (10) possède au moins une dimension supérieure à la plus grande dimension possible du corps P susceptible d'être détecté.
24. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé par le fait qu'il comprend une sonde (100) de configuration en U comprenant deux brins principaux (100, 204) parallèles entre eux disposés respectivement de part et d'autre d'une autre sonde (10).
25. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 24, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une sonde (10, 100) présentant une largeur évolutive sur sa longueur.
26. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une sonde (10, 100) comprenant trois tronçons : un tronçon central (16, 106) et deux tronçons d'extrémité (18, 19 ; 108, 109).
27. Dispositif selon l'une des revendications 25 ou 26, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une sonde (10) comprenant un tronçon central (16) de grande largeur (£16) et deux tronçons d'extrémité (18, 19) de petite largeur (£18, £19).
28. Dispositif selon l'une des revendications 25 à 27, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une sonde (100) comprenant un tronçon central (106) de petite largeur (£106) et deux tronçons d'extrémité (108, 109) de grande largeur (£ 108, £ 109).
29. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 28, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une sonde (10, 100, 110) non rectiligne.
30. Dispositif selon la revendication 29, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une sonde (10, 100, 110) constituée de différents segments rectilignes reliés deux à deux par leurs extrémités par des éléments de transition de type dièdre concave à concavité alternée.
31. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 30, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier jeu de deux sondes (10, 100) situées à une distance déterminée l'une de l'autre et une troisième sonde (110) située à une distance des deux sondes première nommées (10, 100) supérieure à l'écartement existant entre celles-ci.
32. Dispositif selon la revendication 31 , caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens aptes à appliquer séquentiellement une tension entre les deux sondes premières nommées (10, 100) d'une part, et d'autre part entre la troisième sonde (110) et respectivement chacune des deux sondes premières nommées (10, 100).
33. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 32, caractérisé par le fait qu'il comprend deux corps électriquement conducteurs constituant respectivement la sonde de mesure (10) et l'élément de référence (20), des moyens d'alimentation électrique (30) aptes à délivrer une tension électrique continue d'amplitude contrôlée, un étage intégrateur (50) comprenant un système à commutation de capacité (53) et des moyens de commande (40) adaptés pour définir cycliquement, à une fréquence contrôlée, une suite de deux séquences (T1 , T2) : une première séquence au cours de laquelle les moyens d'alimentation électrique (30) sont reliés à la sonde de mesure (10) pour appliquer un champ électrique entre la sonde de mesure (10) et l'élément de référence (20) et accumuler des charges électriques sur la sonde de mesure (10), puis une seconde séquence au cours de laquelle les moyens d'alimentation électrique (30) sont déconnectés de la sonde de mesure (10) et celle-ci est reliée à un point de sommation de l'étage intégrateur (50) pour transférer des charges dans l'étage intégrateur (50) et obtenir en sortie de celui-ci un signal représentatif de la permittivité existant entre la sonde de mesure (10) et l'élément de référence (20), l'étage intégrateur (50) comprenant en outre un amplificateur opérationnel (51 ), un premier condensateur d'intégration (52) monté en contre réaction sur cet amplificateur (51) et un second condensateur (53) commuté entre la sortie et l'entrée de l'amplificateur opérationnel (51) au rythme des séquences (T1 , T2) pilotées par des moyens de commande (40), de sorte que en régime d'équilibre établi, on obtienne en sortie de l'amplificateur opérationnel (51), une tension "Vs équilibre" égale à :
- Ecs/C53, relation dans laquelle -E désigne l'amplitude de la tension aux bornes des moyens d'alimentation électrique (30), et Cs et C53 désignent respectivement les valeurs des capacités définies entre la sonde de mesure (10) et l'élément de référence d'une part et le second condensateur commuté (53) d'autre part.
EP02764932A 2001-06-28 2002-06-27 Systeme de mesure capacitif Withdrawn EP1399714A2 (fr)

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