FR2985017A1

FR2985017A1 - Dispositif de mesure d'une variation d'une capacite a faible consommation et procede associe

Info

Publication number: FR2985017A1
Application number: FR1104050A
Authority: FR
Inventors: Xavier Hourne
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-06-28
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: CN104160624B; US9778300B2; WO2013091821A1; FR2985017B1; CN104160624A; US20140372058A1

Abstract

L'invention propose un dispositif de mesure d'une variation (DeltaC ) d'une capacité (C ), comprenant : . des moyens pour charger la capacité (C ) à partir d'une tension d'alimentation (V ), . des moyens pour décharger la capacité (C ) dans une capacité de référence (C ) en un nombre de décharges fixe (x), . des moyens pour mesurer une tension (V ) et détecter un seuil de tension (V ) aux bornes de la capacité de référence (C ). Selon l'invention, le dispositif de mesure comprend en outre : . des moyens pour charger en courant (l ) la capacité de référence (C ) à partir de la tension d'alimentation (V ) pendant une durée (t), après le transfert de charge de la capacité (C ) dans la capacité de référence (C ) et, . des moyens pour mesurer la variation entre la durée (t) par rapport à une durée précédemment mesurée afin d'estimer la variation (DeltaC ) de la capacité (C ).

Description

La présente invention est relative à un capteur capacitif à transfert de charge. Plus particulièrement, elle se rapporte à l'application d'un tel capteur dans les poignées de portière d'un véhicule pour l'accès dit « main libre » d'un utilisateur autorisé à son véhicule.

De nos jours, certains véhicules automobiles sont équipés d'accès « main libre » ; C'est-à-dire que l'utilisateur autorisé du véhicule n'a plus besoin d'une clé pour ouvrir les portières et autres ouvrants (capot, coffre, etc.) de son véhicule. Il possède à la place d'une clé, un badge d'identification (ou télécommande) avec lequel le système électronique de véhicule interagit.

Pour solliciter l'ouverture d'une portière, par exemple, le conducteur se rapproche de la poignée de la portière. Un capteur capacitif de présence, en l'occurrence un capteur capacitif à transfert de charge situé dans la poignée, détecte la présence de la main du conducteur. Ce capteur est connecté au calculateur électronique du véhicule (ECU : abréviation anglaise pour « Electronic Control Unit ») et lui envoie un signal de détection de présence. Le calculateur électronique du véhicule a au préalable identifié l'utilisateur comme étant autorisé à accéder à ce véhicule, ou alternativement, suite à la réception de ce signal de détection, il procède à cette identification. Pour cela, il envoie par l'intermédiaire d'une antenne LF (abréviation anglaise pour « Low Frequency », Basse Fréquence) une demande d'identification au badge (ou à la télécommande) porté(e) par l'utilisateur. Ce badge envoie en réponse, par ondes RF (radio fréquence), son code d'identification vers le calculateur électronique du véhicule. Si le calculateur électronique reconnait le code d'identification comme celui autorisant l'accès au véhicule, il déclenche l'ouverture de la portière. Si, en revanche, le calculateur électronique n'a pas reçu de code d'identification ou si le code d'identification reçu est erroné, l'ouverture ne se fait pas. Tel qu'illustré à la figure 1, un tel capteur capacitif 3 est constitué d'une électrode 4 intégrée dans la poignée 6 de la portière et d'une deuxième électrode reliée à la masse. Cette deuxième électrode peut inclure une partie du corps d'un utilisateur et d'un environnement proche relié directement ou indirectement à la masse. Il peut s'agir par exemple, de la main M de l'utilisateur, dont on doit détecter la présence près de la poignée 6 de la portière. Lorsque la main M de l'utilisateur se rapproche de la poignée 6 de la portière, c'est-à-dire qu'elle passe de la position 1 à la position 2 selon le sens de la flèche illustrée à la figure 1, la capacité Cx de l'électrode 4 intégrée dans la poignée 6 augmente. La 35 variation ACx est mesurée à l'aide d'une capacité de référence Cs, située sur un circuit imprimé 5 connecté à l'électrode 4. Si la valeur de la capacité Cx franchit un seuil, cela entraine la validation de la détection. En effet cela signifie que la main M de l'utilisateur est en position 2, sur la poignée 6 de la portière ou suffisamment proche de cette poignée 6 et qu'il demande l'accès au véhicule.

On connaît de la technique antérieure que le capteur capacitif 3 à transfert de charge permet de mesurer la variation ACx de la capacité Cx de l'électrode 4 intégrée dans la poignée 6 de la portière en effectuant un transfert de charge constitué d'un grand nombre de charges et de décharges de cette capacité Cx dans la capacité de référence Cs, jusqu'à atteindre un seuil fixe de tension aux bornes de la capacité de référence Cs. L'estimation de la variation ACx de la capacité Cx de l'électrode 4 par rapport au cycle précédent est réalisée à partir de la variation du nombre de décharges de la capacité Cx de l'électrode 4 dans la capacité de référence Cs qu'il a fallu effectuer pour atteindre ce seuil de tension aux bornes de la capacité de référence Cs. Ces capteurs capacitifs 3 font intervenir des moyens de commutation qui permettent de diriger le courant pour réaliser d'abord la charge de la capacité Cx de l'électrode 4 par l'intermédiaire de la tension d'alimentation et ensuite sa décharge dans la capacité de référence Cs. Le transfert de charge, c'est-à-dire la succession de charges et de décharges, selon l'art antérieur, et illustré à la figure 2, se décompose en quatre étapes : - lère étape : la première étape consiste en la charge de la capacité Cx de l'électrode 4 à partir de la tension d'alimentation Vcc. Pour cela le premier commutateur S1 est fermé et le second commutateur S2 est ouvert. - 2ème étape : une fois la charge finie, le premier commutateur Si est ouvert. - 3ème étape : puis la décharge de la capacité Cx de l'électrode 4 dans la capacité de référence Cs peut commencer. Pour cela, le premier commutateur S1 reste ouvert et le second commutateur S2 est fermé. - 4ème étape : une fois la décharge réalisée, le second commutateur S2 est ouvert. Le transfert de charge est répété jusqu'à ce que la tension Vs aux bornes de la capacité de référence Cs atteigne la tension de seuil VTH. Le nombre de décharges x de la capacité Cx de l'électrode 4 vers la capacité de référence Cs nécessaire pour atteindre ce seuil VTH donne une image de la capacité Cx de l'électrode 4. La capacité de référence Cs est ensuite complètement déchargée par l'intermédiaire du commutateur S en préparation de le prochaine mesure.

Un compteur du nombre de décharges x et un microcontrôleur (non représentés sur la figure 2) permettent de déterminer la capacité Cx de l'électrode 4. L'équation régissant le fonctionnement du capteur capacitif 3 est la suivante : + Vs ( x 1) x ( 1 cx ) c Cs V ( x ) = c' x v cc s L'évolution de la tension Vs aux bornes de la capacité de référence Cs constitue une suite mathématique selon le nombre de décharges x de la capacité Cx de l'électrode 4 vers la capacité de référence Cs, et est donnée par l'équation (1) : Vs (x) =V) (1) cc x (1 - (1 C Cx ) s A la fin du transfert de charge, la tension Vs aux bornes de la capacité de référence Cs a atteint la tension seuil VTH, et on obtient un nombre de décharges x défini par l'équation (2) : x = x ln( 1 C x On définit Th comme un seuil de détection, correspondant à un nombre de transferts de charge entre les deux états de la capacité Cx de l'électrode 4, c'est-à-dire entre Cx et Cx+ACx. Th est égal à la variation du nombre de décharges x, entre la valeur de la capacité Cx et la valeur de la capacité Cx ACx.

Par conséquent : Th = C s x ln( 1 v ' ) + C s x ln( 1 V ' C x V cc C + 4 C V cc Ce qui donne : A C C s x ln( Comme la capacité de référence Cs est, selon l'art antérieur, largement 20 supérieure à la capacité Cx de l'électrode 4, on obtient l'équation suivante de la variation ACx de la capacité Cx (2) V TH V cc - Th x C x 2 ) Th x C X V TH V CC A C x - Th x C x (3) C s x ln( 1 V TH V CC Cette équation (3) est connue de l'homme du métier. Par conséquent, la variation ACx de la capacité Cx mesurable par le capteur 25 capacitif 3, (en d'autres termes, la sensibilité de ce dernier), définie par l'équation (3) dépend de nombreux paramètres : la valeur de la capacité de stockage Cs, la tension d'alimentation Vcc, le seuil de tension d'arrêt de mesure VTH et surtout principalement de la capacité de l'électrode au carré Cx2. Or, la capacité Cx de l'électrode 4 est difficilement maîtrisable et varie en fonction de l'environnement (température, humidité...) ce qui dégrade la valeur de la variation ACx de la capacité Cx et donc la sensibilité et les performances du capteur capacitif 3. De plus, le nombre de décharges x qui conditionne la durée de mesure, est proportionnel à la capacité de référence Cs (cf. équation (2)), qui est elle même dépendante des autres paramètres et en particulier de la variation ACx souhaitée (cf. équation (3)). Ainsi pour une variation ACx de la capacité Cx donnée, correspond une valeur de la capacité de référence Cs et donc un nombre de décharges x fixe (Th, Vcc, VTH, et Cx étant des paramètres fixes). Par conséquent, le nombre de décharges x, c'est-à-dire la durée de transfert de charge, ou la durée de mesure de la variation ACx de la capacité Cx jusqu'à la détection, est fixe et ne peut pas être optimisée. En effet, si on réduit le nombre de décharges x par deux, par exemple, pour réduire la durée de mesure, la capacité de référence Cs est divisée par deux selon l'équation (2), et par conséquent, la variation ACx de la capacité Cx est dégradée, puisqu'elle est multipliée par deux selon l'équation (3). Avec un tel dispositif, il n'y a donc aucun moyen d'optimiser la durée de mesure du capteur capacitif 3 sans impacter la variation ACx de la capacité Cx, c'est-à-dire la sensibilité du capteur capacitif 3. Cependant, la durée de mesure du capteur capacitif doit être extrêmement rapide, car : - le mécanisme d'ouverture de la portière doit être complètement transparent pour le conducteur. En effet, ce dernier s'attend à une ouverture de la portière aussi rapide que dans le cas d'une ouverture d'une poignée mécanique, non munie de capteur capacitif 3, - la consommation du capteur capacitif 3 doit être minimisée, car il fonctionne durant de longues périodes lorsque le véhicule est à l'arrêt. Or, la consommation étant liée à la durée de mesure, si la durée de mesure est réduite, la consommation baisse. Cependant, comme détaillé ci-dessus, étant donné que la réduction de la durée de mesure engendre une dégradation de la sensibilité du capteur capacitif 3, ceci peut provoquer des détections trop tardives. En effet, une dégradation de la sensibilité du capteur, signifie que la détection n'a été réalisée que lorsqu'une grande variation ACx de la capacité Cx a été mesurée. Il existe donc un compromis nécessaire entre la durée de mesure et la sensibilité souhaitée, c'est-à-dire la variation ACx de la capacité Cx souhaitée. On aura compris qu'il y a un avantage important à réaliser un capteur capacitif 3 dont la variation ACx de la capacité Cx est indépendante de la durée de mesure. On connait de l'art antérieur (cf. figure 3) un dispositif de mesure d'une variation ACx de la capacité Cx permettant de pallier ces inconvénients. En l'occurrence le document FR 2 938 344 B1 décrit un dispositif de mesure d'une variation ACx de la capacité Cx comprenant en outre : - une troisième capacité, appelée capacité de mesure CM, reliée à la masse, - des moyens (un commutateur S3) pour charger cette capacité de mesure à partir de la tension d'alimentation Vcc, et - des moyens (un commutateur S4) pour décharger la capacité de mesure CM vers la capacité de référence Cs en un nombre de décharges variable n. Cette capacité de mesure CM permet de réaliser la mesure de la variation ACx de la capacité Cx de telle manière que cette variation soit indépendante de la capacité Cx de l'électrode 4 mesurée. Ceci permet l'optimisation de la durée de mesure jusqu'à la détection (c'est-à-dire l'optimisation du nombre de charges et/ou décharges) du capteur capacitif 3 sans impacter sa variation ACx. Selon l'invention décrite dans le document FR 2 938 344 B1, le transfert de 15 charge se décompose en deux phases : l'acquisition et la mesure. La phase d'acquisition consiste en un transfert de charge classique de la capacité Cx de l'électrode 4 dans la capacité de référence Cs. La différence avec le transfert de charge classique, décrit précédemment, est que le transfert de charge s'arrête après un nombre de décharges fixe x et non lorsque la tension Vs aux bornes de 20 la capacité de référence Cs atteint un seuil de tension VTH. La phase de mesure consiste en un transfert de charge, d'un nombre variable de décharges n, de la capacité de mesure CM dans la capacité de référence Cs jusqu'à ce que la tension Vs aux bornes de la capacité de référence Cs atteigne la tension de seuil VTH. 25 Durant la phase d'acquisition, la charge de la capacité Cx de l'électrode 4 est transférée dans la capacité de mesure Cs de la manière suivante : - lère étape : la première étape consiste en la charge de la capacité Cx de l'électrode 4 à partir de la tension d'alimentation Vcc. Pour cela le premier commutateur S1 est fermé et le deuxième commutateur S2 est ouvert, 30 - 2ème étape : une fois la charge de la capacité Cx de l'électrode 4 terminée, le premier commutateur S1 est ouvert, - 3ème étape : la décharge de la capacité Cx de l'électrode 4 dans la capacité de référence Cs peut commencer. Pour cela, le premier commutateur S1 reste ouvert et le deuxième commutateur S2 est fermé, 35 - 4ème étape : une fois la décharge de la capacité Cx de l'électrode 4 dans la capacité de référence Cs réalisée, le deuxième commutateur S2 est ouvert.

Le troisième et le quatrième commutateur S3 et S4 sont ouverts durant cette phase d'acquisition. Par conséquent, la capacité de mesure CM n'est ni chargée, ni déchargée durant cette phase d'acquisition. Ce cycle de charges et de décharges est répété un nombre de fois x 5 prédéterminé et fixe. Durant la phase de mesure, la charge de la capacité de mesure CM est transférée dans la capacité de référence Cs jusqu'à ce que la tension Vs aux bornes de cette capacité atteigne un seuil VTH. - 1 ère étape : la première étape consiste en la charge de la capacité de 10 mesure CM. Pour cela le troisième commutateur S3 est fermé et le quatrième commutateur S4 est ouvert, - 2ème étape : une fois la charge de la capacité de mesure CM terminée, le troisième commutateur S3 est ouvert, - 3ème étape : la décharge de la capacité de mesure CM dans la capacité 15 de référence Cs peut commencer. Pour cela, le troisième commutateur S3 reste ouvert et le quatrième commutateur S4 est fermé, - 4ème étape : une fois la décharge de la capacité de mesure CM dans la capacité de référence Cs réalisée, le quatrième commutateur S4 est ouvert. 20 Le premier et le deuxième commutateur S1 et S2 sont ouverts durant cette phase de mesure. Par conséquent la capacité Cx de l'électrode 4 n'est ni chargée, ni déchargée durant cette phase de mesure. Ce cycle est répété jusqu'à ce que la tension Vs aux bornes de la capacité de référence Cs atteigne la tension de seuil VTH. Le nombre de décharges variable (appelé n) 25 nécessaire à atteindre le seuil représente une image de la capacité Cx. La capacité de référence Cs est ensuite complètement déchargée en fermant le commutateur S en préparation de la prochaine mesure. Ainsi, selon le document FR 2 938 344 B1, la variation ACx de la capacité Cx n'est plus dépendante de la capacité Cx de l'électrode 4, mais elle est définie selon 30 l'équation (4) : C x Th x C m (4) C'est-à-dire que la variation LICx de la capacité Cx dépend de la capacité de mesure CM, du nombre de décharges fixe x de l'électrode Cx dans la capacité de mesure Cs et du seuil de détection Th. Et n, le nombre de décharges variable de la 35 capacité de mesure CM vers la capacité de référence Cs est définit par : n = x ln( 1 V ' V ' (5) C M La capacité de mesure CM étant fixe, le nombre de décharges fixe x l'est aussi et le seuil de détection Th étant également déterminé et fixe (puisqu'il équivaut à un nombre de décharges n de la capacité de mesure CM dans la capacité de référence Cs correspondant au seuil de détection de la main du conducteur sur la poignée 6 de la portière), on peut donc choisir la variation ACx de la capacité Cx en choisissant en correspondance les valeurs de CM, x, et de Th, indépendamment de la valeur de la capacité Cx. Ainsi la variation ACx de la capacité Cx ne dépend plus de la valeur de cette capacité Cx Cependant, un inconvénient majeur de ce dispositif est la présence de capacités résiduelles parasites provenant des commutateurs S3 et S4 utilisés pour charger et décharger la capacité de mesure CM. Ces capacités résiduelles ont pour conséquence de limiter la valeur minimum de la capacité de mesure CM, en dessous de laquelle, la variation ACx de la capacité Cx ne peut plus être améliorée (diminuée).

Généralement, un commutateur présente une capacité résiduelle de 5pF. Les deux commutateurs S3 et S4 présentent donc une capacité résiduelle cumulée de 2 x 5 = 10pF. La valeur de la capacité de mesure CM doit être choisie en fonction de cette capacité résiduelle cumulée, et généralement sa valeur est choisie pour être égale à cette capacité résiduelle, soit de l'ordre de 10pF. La variation ACx de la capacité Cx (la plus petite valeur de la variation ACx mesurable) atteint donc un minimum lorsque la capacité de mesure CM = 10pF et elle ne peut plus être optimisée avec le dispositif d'art antérieur décrit dans le document FR 2 938 344 B1. Dans un exemple d'utilisation, si Th = 5, si x = 170 et si CM = 10 pF (valeur minimum due aux capacités résiduelles des deux commutateurs S3 et S4), alors la variation ACx de la capacité Cx est égale à 0.3 pF.

Or, si l'on pouvait baisser la valeur de la capacité de mesure CM, la variation ACx de la capacité Cx serait améliorée (diminuée) proportionnellement mais cela n'est pas possible puisque le circuit présente déjà une capacité résiduelle de 10 pF. L'invention propose un dispositif de mesure d'une variation ACx d'une capacité Cx permettant de pallier cet inconvénient. Plus précisément, l'invention propose 30 un dispositif dans lequel, la variation ACx de la capacité Cx est améliorée par rapport à celle obtenue dans l'art antérieur. Pour cela, l'invention propose un dispositif de mesure d'une variation ACx d'une capacité, comprenant : - une tension d'alimentation, 35 - des moyens pour charger la capacité à partir de la tension d'alimentation, - des moyens pour décharger la capacité dans une capacité de référence Cs en un nombre de décharges fixe x, - des moyens pour mesurer une tension Vs aux bornes de la capacité de référence Cs, - des moyens pour détecter un seuil de tension VTH aux bornes de la capacité de référence Cs, l'invention résidant dans le fait que le dispositif comprend en outre : - des moyens pour charger en courant la capacité de référence Cs à partir de la tension d'alimentation Vcc pendant une durée t, après que la capacité Cx ait été chargée et déchargée en un nombre de décharges fixe x dans la capacité de référence Cs, - des moyens Rc pour calibrer le courant, chargeant la capacité de référence Cs, - des moyens pour : o mesurer la durée t avec une résolution temporelle At, et o calculer la variation de cette durée t par rapport à une durée précédemment mesurée, cette variation étant représentative de la variation ACx de la capacité Cx. Selon l'invention, un seuil de détection Th prédéterminé d'un nombre d'intervalles de la résolution temporelle pendant la durée t est défini, correspondant à la variation ACx 20 de la capacité. Avantageusement, le nombre de décharges fixe x de la capacité vers la capacité de référence Cs est défini par : Th x A t ACxxR, La durée t est définie par la durée nécessaire pour que la tension Vs aux bornes 25 de la capacité de référence Cs soit égale au seuil de tension VTH et est égale à : t = -RcxCsx1n( V cc VTH Vce -Vs(x)) La mesure de la variation de capacité ACx est indépendante de la capacité Cx et équivaut à : Th x A t Rcxx 30 Dans un mode de réalisation préférentiel, la capacité de référence Cs présente une capacité supérieure à celle de la capacité. L'invention concerne également tout capteur capacitif pour détecter la présence d'un utilisateur d'un équipement, mettant en oeuvre un dispositif de mesure d'une variation de la capacité selon l'une quelconque les caractéristiques ci-dessus, tel que la capacité A C x dont la variation de capacité ACx est mesurée comprend une électrode de détection disposée au sein du dit équipement, la capacité étant mesurée entre ladite électrode de détection et un environnement proche de la dite électrode de détection. Judicieusement, l'équipement dans lequel l'électrode de détection est disposée est 5 une poignée de portière d'un véhicule. L'invention s'applique à tout véhicule automobile comprenant un capteur capacitif tel que décrit précédemment ainsi que le procédé de mesure d'une variation ACx de la capacité Cx associé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture 10 de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique d'une poignée de portière d'un véhicule intégrant un capteur capacitif à transfert de charge, décrite précédemment, - la figure 2 représente une vue schématique d'un capteur capacitif à 15 transfert de charge selon l'art antérieur, décrite précédemment, - la figure 3 représente une vue schématique d'un capteur capacitif à transfert de charge selon l'art antérieur, décrit dans FR 2 938 344 B1, - la figure 4 représente une vue schématique d'un capteur capacitif à transfert de charge, selon l'invention. 20 L'invention propose le dispositif de mesure d'une variation ACx de la capacité Cx tel qu'illustré à la figure 4 et qui comprend, en outre une résistance de charge Rc, placée entre la tension d'alimentation Vcc et la capacité de mesure Cs. Le transfert de charge selon l'invention se décompose en deux phases l'acquisition et la mesure. 25 La phase acquisition est identique à celle de l'art antérieur. Durant cette phase d'acquisition, la capacité Cx de l'électrode 4 se charge et se décharge dans la capacité de référence Cs en un nombre de décharges fixe x, comme décrit précédemment. Lors de la phase de mesure, selon l'invention, un courant de charge le traversant la résistance de charge Rc charge la capacité de référence Cs jusqu'à ce que 30 la tension Vs aux bornes de cette dernière atteigne la valeur seuil VTH. La seule étape de cette phase de mesure consiste en la charge de la capacité de référence Cs par le courant de charge le traversant la résistance de charge Rc. Pour cela, le troisième commutateur S3 est fermé. Le premier et le deuxième commutateurs S1 et S2 sont ouverts durant cette 35 phase de mesure. Par conséquent la capacité Cx de l'électrode 4 n'est ni chargée, ni déchargée durant cette phase de mesure.

La charge continue jusqu'à ce que la tension Vs aux bornes de la capacité de référence Cs atteigne la tension de seuil VTH. La durée t de charge nécessaire à atteindre le seuil VTH représente une image de la capacité C. On mesure donc la durée t entre la fermeture du troisième commutateur S3 et la détection (c'est-à-dire l'instant correspondant à Vs = VTH). Le courant de charge le chargeant la capacité de référence Cs est constant et calibré par le passage à travers la résistance de charge Rc. En changeant la valeur de la résistance de charge Rc, l'intensité du courant de charge Ic change aussi ainsi que la durée t de charge dans la capacité de référence Cs. La capacité de référence Cs est ensuite complètement déchargée en fermant 10 le commutateur S en préparation de la prochaine mesure. Selon l'invention, les équations régissant le fonctionnement du capteur capacitif 3 à faible consommation sont les suivantes : - lors de la phase acquisition, l'évolution de la tension Vs aux bornes de la capacité de référence Cs est donnée par l'équation (1), 15 - lors de la phase de mesure, on définit la durée t de charge nécessaire pour que Vs = VTH VTH = (V cc - Vs (x)) x (1 - e RcXC V (x) Vcc - V TH.1?cxCs = e = ln( Vcc -VTH ) Rcx Cs Vcc - V s (x) Ce qui équivaut à : 20 Puis à: Et enfin : V - Vs (x ) t t = -RcxCs xln( Vcc VTH) (6) Vcc Vs (x) La durée t est mesurée avec une base de temps At, qui est la précision de 25 mesure temporelle d'une horloge du circuit imprimé 5. Cette base de temps At (ou résolution temporelle) est donc fixée par l'horloge du circuit imprimé 5. On nomme y le nombre d'intervalle de précision At compris dans la durée t soit y = t/At, et on obtient : yxt't= -RcxCsx1n( Vcc -VTH Vcc Ce qui équivaut à : Vs ( x ) yxAt=-RcxCsxln( 30 ) Cs Vcc - VTH Vcc - Vcc x (1- (1 )X)) Puis, 11 x ln( Vcc CC TH C X (1 À, y X At = -Rc Cs) En isolant y, on obtient : x Cs x [ln( 1 VT" ) ln(( 1 x- ) )1 A t Vcc Cs Y= Puis, x Cs x [ln( ) x x ln( 1 C x )1 Cs Y= V TH V cc At Le développement limité de ln( 1 C x) = C , car la valeur de la capacité de Cs Cs référence Cs est largement supérieure à la valeur de la capacité Cx de l'électrode 4. On obtient alors : XCs x[ln(1 VTH )+ xx C x A t V cc C s Puis, Y c x[Csx1n(1 VTH )+ xxC x] At V cc On définit Th comme la variation de y entrainant une détection, dont Th équivaut à : Y = Th = Rc x[-Cs x ln( 1 V TH ) x x Cx + Cs x ln( 1 V TH V CC )+ xx(C x + AC x)] At V cc Soit encore : Et finalement : A = x X AC x Th x t R c A C x Th x A t Rc x x (7) Ainsi, selon l'équation (7) de l'invention, la variation ACx de la capacité Cx, est 20 déterminée par : - le nombre de décharges fixe x du cycle d'acquisition, - la valeur de la résistance de charge Rc, et - la base de temps At (résolution temporelle de l'horloge circuit imprimé 5). On peut ainsi augmenter la valeur de la résistance de charge Rc afin 25 d'améliorer la variation ACx de la capacité Cx, c'est-à-dire afin d'améliorer la sensibilité du capteur capacitif 3.

On peut aussi, par l'intermédiaire d'un logiciel, réduire la résolution temporelle At de l'horloge du circuit imprimé 5 afin d'améliorer la variation ACx de la capacité C. L'avantage de l'invention est donc une réduction du temps de détection (et donc une réduction de la consommation du capteur capacitif 3) par rapport à l'art antérieur et/ou une augmentation de la précision de détection due à la réduction de la variation ACx de la capacité Cx de l'électrode 4 qui est mesurable par le capteur capacitif 3. Un exemple de gain de temps et de précision est illustré ci-dessous.

Soit un capteur capacitif 3 avec les caractéristiques suivantes : - Cx = 35 pF, - Th = 5, - VTH = 1 ,1 V, - Vcc = 3,3V, - Cs = 20 nF, - x= 170. Selon la solution de l'art antérieur, c'est-à-dire selon l'invention décrite dans FR 2 938 344 B1, en utilisant une capacité de mesure CM, de valeur minimum, soit CM = 10 pF (capacité résiduelle), alors selon l'équation (5), le nombre n de transferts de 20 charge jusqu'à ce que Vs = VTH, équivaut à n = 215. Et le nombre de cycle total N = (n+x) pour réaliser le transfert de charge équivaut à 385. Avec une horloge ayant une résolution de At = 2ps, un transfert de charge dure 12 ps. La durée des 385 transferts de charge, c'est-à-dire la durée de détection est donc de 4,6 ms (385 x 0,12). Et selon l'équation (4), la variation ACx de la capacité Cx 25 équivaut à ACx = 0,3 pF. Selon l'invention de la présente demande, en fixant la résistance de charge Rc = 200 KI et une résolution de l'horloge du circuit imprimé 5 identique à celle de l'exemple précédent (At = 2 ps), alors : - Vs(x) selon l'équation (1) vaut Vs(170) = 0,849 V, 30 - selon l'équation (6), la durée t équivaut à t = 430 ps, soit 0,43 ms, - la durée des x = 170 transferts de charge de la capacité Cx dans la capacité de référence Cs est égale à 2,04 ms (170 x 0,12), - la durée totale de détection équivaut donc à 2,47 ms (2,04 + 0,43) soit une durée de détection 1,84 fois plus courte que celle de l'art antérieur 35 (4,6 ms).

Le dispositif de transfert de charge selon l'invention permet de réduire de façon importante le temps de mesure t et par conséquent la consommation du capteur capacitif 3. Dans un autre exemple, en augmentant la valeur de la résistance de 5 charge Rc à R0 = 800 kl) pour diminuer la valeur de la variation ACx de la capacité Cx, alors : - selon l'équation (6), la durée variable t = 1,723 ms, et - la durée totale de détection est égale à 3,76 ms (1,723 + 2,04), soit une durée 0,82 fois plus courte que celle de l'art antérieur (4,6 ms), et variation ACx 10 de la capacité Cx, selon l'équation (7) équivaut à ACx = 0,073 pF, soit une variation ACx divisée par quatre par rapport à celle de l'art antérieur. L'invention permet donc une détection d'approche de la main de l'utilisateur par le capteur capacitif plus rapide et/ou beaucoup plus précise que la solution de l'art antérieur décrite dans le document FR 2 938 344 B1.

15 L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits. En particulier, l'invention s'applique à tout dispositif de mesure d'une variation d'une capacité et n'est pas limitée à la détection de l'approche d'une main d'un utilisateur sur une poignée de portière d'un véhicule.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure d'une variation (ACx) d'une capacité (Cx), comprenant : - une tension d'alimentation (Vcc), - des moyens pour charger la capacité (Cx) à partir de la tension d'alimentation (Vcc), - des moyens pour décharger la capacité (Cx) dans une capacité de référence (Cs) en un nombre de décharges fixe (x), - des moyens pour mesurer une tension (Vs) aux bornes de la capacité de référence (Cs), - des moyens pour détecter un seuil de tension (VTH) aux bornes de la capacité de référence (Cs), caractérisé en ce que le dit dispositif comprend en outre : - des moyens pour charger en courant (Ic) la capacité de référence (Cs) à partir de la tension d'alimentation (Vcc) pendant une durée (t), après que la capacité (Cx) ait été chargée et déchargée en un nombre de décharges fixe (x) dans la capacité de référence (Cs), - des moyens (Rc) pour calibrer le courant (Ic), chargeant la capacité de référence (Cs) - des moyens pour: o mesurer la durée (t) avec une résolution temporelle (nt), et o calculer la variation de cette durée (t) par rapport à une durée précédemment mesurée, cette variation étant représentative de la variation (ACx) de la capacité (Cx).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un seuil de détection (Th) prédéterminé d'un nombre (y) d'intervalles de la résolution temporelle (At) pendant la 25 durée (t) est défini, correspondant à la variation (ACx) de la capacité (Cx).
3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le nombre de décharges fixe (x) de la capacité (Cx) vers la capacité de référence (Cs) est défini par Th x 0 t ACxxl?,
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en 30 ce que la durée (t) est définie par la durée nécessaire pour que la tension (Vs) aux bornes de la capacité de référence (C5) soit égale au seuil de tension (VTH) et est égale à: t = -RcxCsx1n( Vcc, -V ') Vcc - Vs (x)
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure de la variation de capacité (ACx) est indépendante de la capacité (Cx) et équivaut à A C x Th x A t R x x
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la capacité de référence (Cs) présente une capacité supérieure à celle de la capacité (Cx).
7. Capteur capacitif pour détecter la présence d'un utilisateur d'un équipement, mettant en oeuvre un dispositif de mesure d'une variation de la capacité (Cx) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la capacité (Cx) dont la variation de capacité (ACx) est mesurée comprend une électrode (4) de détection disposée au sein du dit équipement, la capacité (Cx) étant mesurée entre ladite électrode (4) de détection et un environnement proche (M) de la dite électrode (4) de détection .
8. Capteur capacitif, selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'équipement dans lequel l'électrode (4) de détection est disposée est une poignée (6) de portière d'un véhicule.
9. Véhicule automobile comprenant un capteur capacitif (3) selon la revendication 8.
10. Procédé de mesure d'une variation (ACx) de la capacité (Cx), utilisant un dispositif 20 de mesure selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes de : - charge en courant (1c) de la capacité de référence (Ce) à partir de la tension d'alimentation (Vcc) pendant une durée (t), après que la capacité (Cx) ait été chargée et déchargée en un nombre de décharges fixe (x) dans la capacité de 25 référence (Cs), - mesure de la durée (t) avec une résolution temporelle (At), - calcul de la variation de cette durée (t) par rapport à une durée précédemment mesurée, cette variation étant représentative de la variation (ACx) de la capacité (Cx).