FR3003029A1

FR3003029A1 - CAPACITIVE MECHANICAL STRAIN SENSOR, SENSOR ASSEMBLY, AND CAPACITIVE SENSOR LOCATION DEVICE

Info

Publication number: FR3003029A1
Application number: FR1352146A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Guenard
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2014-09-12
Also published as: WO2014140458A1

Abstract

Ce capteur capacitif de contrainte mécanique (10) comporte une première électrode (12) présentant une première face principale (14) et une tranche (16) d'une certaine épaisseur (E), une seconde électrode (18) présentant une seconde face principale (20) disposée en regard de la première face principale (14) de la première électrode (12), un milieu diélectrique élastique (22) s'étendant entre la première face principale (14) de la première électrode (12) et la seconde face principale (20) de la seconde électrode (18), et des moyens (24, 26) de mesure d'une capacité aux bornes des deux électrodes (12, 18). La seconde électrode (18) comporte un rebord (28) s'étendant en périphérie de sa seconde face principale (20) autour de la tranche (16) de la première électrode (12) sur seulement une partie (h0) de son épaisseur (E) en position de repos du milieu diélectrique élastique (22).This capacitive mechanical stress sensor (10) comprises a first electrode (12) having a first main face (14) and a wafer (16) of a certain thickness (E), a second electrode (18) having a second main face (20) arranged facing the first main face (14) of the first electrode (12), an elastic dielectric medium (22) extending between the first main face (14) of the first electrode (12) and the second main face (20) of the second electrode (18), and means (24, 26) for measuring a capacitance across the two electrodes (12, 18). The second electrode (18) has a flange (28) extending peripherally of its second main face (20) around the wafer (16) of the first electrode (12) on only a portion (h0) of its thickness ( E) in the rest position of the elastic dielectric medium (22).

Description

La présente invention concerne un capteur capacitif de contrainte mécanique. Elle concerne également un ensemble de capteurs capacitifs de contrainte mécanique et un dispositif de localisation de toucher sur une surface tactile comportant un tel ensemble de capteurs.The present invention relates to a capacitive sensor of mechanical stress. It also relates to a set of capacitive mechanical stress sensors and a touch location device on a touch surface comprising such a set of sensors.

Une application visée est l'utilisation de capteurs pour rendre tactile n'importe quelle surface, quel que soit son matériau (bois, verre, plastique, plâtre, ...) et quelle que soit sa forme (plane ou en relief). Actuellement, les technologies utilisées sont principalement le déploiement d'un film capacitif sur la surface à rendre tactile ou la pose d'un cadre infrarouge autour de cette surface. Dans le premier cas, un film plastique dans lequel est gravé un réseau électrique relié à une unité de calcul est étendu sur la surface. Lors d'un toucher avec un doigt, la capacité mesurée est localement perturbée ce qui permet de localiser le toucher. Mais cette technologie nuit à la transparence de la surface sur laquelle le film maillé de fils électriques est déployé et le déploiement d'un tel film plastique sur une surface à relief peut vite s'avérer problématique. Dans le second cas, le cadre est composé de diodes électroluminescentes à infrarouge émettrices et réceptrices disposées respectivement en vis-à-vis à l'horizontale et à la verticale de façon à générer un quadrillage de la surface. Lorsqu'un doigt ou tout autre objet vient couper les faisceaux horizontaux et verticaux, on le localise. Toutefois cette technologie est très sensible à la lumière du soleil, qui est chargée en rayonnements infrarouge, ainsi qu'a l'environnement (saleté). En outre, la surface doit être plane. Par ailleurs, dans les deux cas précités, le prix de revient est élevé et augmente rapidement en fonction de la taille de la surface à rendre tactile. Une autre solution est alors de disposer un certain nombre de capteurs de contrainte mécanique, force ou pression, contre la surface à rendre tactile indépendamment de sa taille et d'appliquer une méthode basée sur une mesure des contraintes respectives exercées sur chaque capteur lors d'un toucher pour en déduire, par calcul barycentrique, la localisation du toucher. Une telle méthode est par exemple divulguée dans le brevet US 3,657,475. Un minimum de deux capteurs est nécessaire pour une localisation unidimensionnelle du toucher par rapport à un axe. Un minimum de trois capteurs est nécessaire pour une localisation bidimensionnelle, sachant que quatre capteurs disposés aux quatre coins d'une surface rectangulaire permettent d'obtenir des résultats satisfaisants avec une bonne stabilité de l'ensemble.A targeted application is the use of sensors to make touch any surface, whatever its material (wood, glass, plastic, plaster, ...) and whatever its shape (flat or raised). Currently, the technologies used are mainly the deployment of a capacitive film on the surface to make touch or the laying of an infrared frame around this surface. In the first case, a plastic film in which is engraved an electrical network connected to a computing unit is extended on the surface. When touching with a finger, the measured capacity is locally disturbed which allows to locate the touch. But this technology is detrimental to the transparency of the surface on which the wire mesh film is deployed and the deployment of such a plastic film on a raised surface can quickly be problematic. In the second case, the frame is composed of emitting and receiving infrared light emitting diodes arranged respectively vis-à-vis horizontally and vertically so as to generate a grid of the surface. When a finger or other object comes to cut the horizontal and vertical beams, it is located. However, this technology is very sensitive to sunlight, which is loaded with infrared radiation, as well as the environment (dirt). In addition, the surface must be flat. Moreover, in the two aforementioned cases, the cost is high and increases rapidly depending on the size of the surface to make touch. Another solution is then to have a number of mechanical stress sensors, force or pressure, against the surface to be made touch independent of its size and to apply a method based on a measurement of the respective stresses exerted on each sensor when a touch to deduce, by barycentric calculation, the location of the touch. Such a method is for example disclosed in US Patent 3,657,475. A minimum of two sensors is required for a one-dimensional location of the touch with respect to an axis. A minimum of three sensors is necessary for a two-dimensional location, knowing that four sensors arranged at the four corners of a rectangular surface make it possible to obtain satisfactory results with a good stability of the assembly.

Le brevet US 3,657,475 décrit quatre capteurs s'interposant entre un support fixe et une surface tactile aux quatre coins de cette dernière. Ces capteurs sont des jauges de contrainte ou des capteurs piézoélectriques. Ils doivent, d'une part, supporter le poids à vide de la surface tactile et, d'autre part, rester sensibles à des touchers dont la force ou pression s'ajoute au poids de la surface. La force du toucher ne peut donc pas être trop faible par rapport au poids de la surface pour ne pas induire des problèmes de sensibilité ainsi que de précision. En outre, les capteurs employés dans ce document sont assez coûteux et les capteurs piézoélectriques en particulier sont sensibles aux variations de température. Pour ces raisons, l'invention porte plus précisément sur un capteur capacitif. Dans le brevet US 7,148,882 B2, il est proposé un capteur capacitif constitué de deux électrodes maintenues à une certaine distance l'une de l'autre. Le capteur est positionné sous la surface à rendre tactile et est maintenu en contact avec celle-ci par une liaison ponctuelle solidaire de l'électrode supérieure. Un toucher sur la surface provoque le rapprochement des deux électrodes modifiant ainsi la valeur de la capacité. C'est la déformation élastique de l'électrode supérieure qui permet de modifier la capacité en cas de toucher et de ramener le capteur à sa position initiale lorsque le toucher est interrompu. L'inconvénient de ce capteur reste sa vulnérabilité face au poids de la surface à rendre tactile. Effectivement, plus le poids de la surface est important, plus la constante de raideur de l'électrode supérieure doit être élevée et moins le capteur est sensible aux forces engendrées par un toucher. Une solution serait alors de jouer sur le poids de la surface en la rendant aussi légère que possible pour augmenter la sensibilité du capteur. Toutefois cette solution n'est pas satisfaisante lorsque l'un des objectifs est d'être indépendant du choix du matériau pour constituer la surface tactile. Dans le brevet EP 1 350 080 B1, il est également proposé un capteur capacitif à électrodes séparées par un diélectrique, mais c'est le diélectrique qui présente une propriété d'élasticité permettant au capteur de reprendre une position initiale en l'absence de toucher. Ainsi, plus précisément, le capteur capacitif proposé dans ce document comporte une première électrode présentant une première face principale, une seconde électrode présentant une seconde face principale disposée en regard de la première face principale de la première électrode, un milieu diélectrique élastique s'étendant entre la première face principale de la première électrode et la seconde face principale de la seconde électrode, et des moyens de mesure d'une capacité aux bornes des deux électrodes. Ce capteur capacitif est donc constitué d'un condensateur plan dont la distance variable entre ses deux électrodes planes rend sa capacité variable en fonction de la force ou pression s'exerçant contre l'une de ses deux électrodes. Mais ce capteur est utilisé dans le contexte du document EP 1 350 080 B1 pour peser des véhicules, c'est-à-dire dans un contexte où la contrainte à mesurer est largement plus élevée que le poids de la surface de contact. Dans un contexte de surface tactile sensible à des touchers, un tel capteur pourrait poser des problèmes de sensibilité ou de précision tels que ceux mentionnés précédemment. Il peut ainsi être souhaité de prévoir un capteur capacitif de contrainte mécanique qui permette de s'affranchir d'au moins une partie des problèmes et contraintes précités. Il est donc proposé un capteur capacitif de contrainte mécanique comportant : une première électrode présentant une première face principale et une tranche d'une certaine épaisseur, une seconde électrode présentant une seconde face principale disposée en regard de la première face principale de la première électrode, un milieu diélectrique élastique s'étendant entre la première face principale de la première électrode et la seconde face principale de la seconde électrode, et des moyens de mesure d'une capacité aux bornes des deux électrodes, dans lequel la seconde électrode comporte un rebord s'étendant en périphérie de sa seconde face principale autour de la tranche de la première électrode sur seulement une partie de son épaisseur en position de repos du milieu diélectrique élastique. Ainsi, le rebord formé en périphérie de la face principale de la seconde électrode présente une surface interne en regard de la tranche de la première électrode qui est variable en fonction de la distance, elle-même variable autour d'une distance d'équilibre correspondant à la position de repos du milieu diélectrique, entre les deux faces principales en regard. Cela permet d'obtenir un capteur capacitif hybride à sensibilité améliorée, c'est-à-dire présentant une capacité cylindrique variable coopérant avec une capacité plane variable du capteur capacitif, ces deux capacités s'ajoutant et augmentant avec une force ou pression exercée contre l'une des deux électrodes pour les rapprocher. En outre, un tel capteur capacitif peut-être fabriqué à bas coût. De façon optionnelle, les deux électrodes sont de forme générale cylindrique, la seconde électrode présentant un évidement dans lequel vient se loger la première électrode sur une partie de l'épaisseur de sa tranche.US Pat. No. 3,657,475 describes four sensors interposed between a fixed support and a tactile surface at the four corners of the latter. These sensors are strain gages or piezoelectric sensors. They must, on the one hand, support the empty weight of the touch surface and, on the other hand, remain sensitive to touches whose strength or pressure is added to the weight of the surface. The force of the touch can not be too small compared to the weight of the surface not to induce problems of sensitivity as well as accuracy. In addition, the sensors used in this document are quite expensive and the piezoelectric sensors in particular are sensitive to temperature variations. For these reasons, the invention relates more specifically to a capacitive sensor. In US Pat. No. 7,148,882 B2, there is provided a capacitive sensor consisting of two electrodes held at a distance from one another. The sensor is positioned beneath the surface to be touched and is kept in contact therewith by a point connection secured to the upper electrode. A touch on the surface brings the two electrodes closer together, thus modifying the value of the capacitance. It is the elastic deformation of the upper electrode which makes it possible to modify the capacity in the event of touching and to return the sensor to its initial position when the touch is interrupted. The disadvantage of this sensor remains its vulnerability to the weight of the surface to make touch. Indeed, the greater the weight of the surface, the higher the stiffness constant of the upper electrode and the less the sensor is sensitive to the forces generated by a touch. A solution would then be to play on the weight of the surface making it as light as possible to increase the sensitivity of the sensor. However, this solution is not satisfactory when one of the objectives is to be independent of the choice of material to constitute the tactile surface. In patent EP 1 350 080 B1, it is also proposed a capacitive sensor with electrodes separated by a dielectric, but it is the dielectric that has a property of elasticity allowing the sensor to resume an initial position in the absence of touching . Thus, more specifically, the capacitive sensor proposed in this document comprises a first electrode having a first main face, a second electrode having a second main face disposed facing the first main face of the first electrode, an elastic dielectric medium extending between the first main face of the first electrode and the second main face of the second electrode, and means for measuring a capacitance across the two electrodes. This capacitive sensor is therefore constituted by a planar capacitor whose variable distance between its two planar electrodes makes its capacitance variable as a function of the force or pressure exerted against one of its two electrodes. But this sensor is used in the context of EP 1 350 080 B1 for weighing vehicles, that is to say in a context where the stress to be measured is much higher than the weight of the contact surface. In a tactile touch-sensitive surface context, such a sensor could pose problems of sensitivity or precision such as those mentioned above. It may thus be desirable to provide a capacitive sensor for mechanical stress that makes it possible to overcome at least some of the aforementioned problems and constraints. It is therefore proposed a capacitive sensor mechanical stress comprising: a first electrode having a first main face and a slice of a certain thickness, a second electrode having a second main face disposed facing the first main face of the first electrode, an elastic dielectric medium extending between the first main face of the first electrode and the second main face of the second electrode, and means for measuring a capacitance across the two electrodes, in which the second electrode comprises a rim extending on the periphery of its second main face around the edge of the first electrode on only a part of its thickness in the rest position of the elastic dielectric medium. Thus, the flange formed at the periphery of the main face of the second electrode has an internal surface facing the edge of the first electrode which is variable as a function of distance, itself variable around a corresponding equilibrium distance. at the rest position of the dielectric medium, between the two main faces facing each other. This makes it possible to obtain a hybrid capacitive sensor with improved sensitivity, that is to say having a variable cylindrical capacitance cooperating with a variable planar capacity of the capacitive sensor, these two capacities being added and increasing with a force or pressure exerted against one of the two electrodes to bring them closer. In addition, such a capacitive sensor can be manufactured at low cost. Optionally, the two electrodes are of cylindrical general shape, the second electrode having a recess in which is housed the first electrode on a portion of the thickness of its wafer.

De façon optionnelle également, les deux électrodes cylindriques sont de sections circulaires et disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre, les deux faces principales en regard étant planes. De façon optionnelle également, un capteur capacitif de contrainte mécanique selon l'invention peut en outre comporter des moyens d'estimation d'une contrainte appliquée contre l'une des deux électrodes en fonction de la capacité mesurée. De façon optionnelle également, le matériau diélectrique élastique comporte du silicone ou du polyuréthane. De façon optionnelle également, un guide en matériau diélectrique est inséré entre la tranche de la première électrode et le rebord de la seconde électrode. De façon optionnelle également, le guide en matériau diélectrique est annulaire et recouvre toute la surface interne du rebord de la seconde électrode. Il est également proposé un ensemble de capteurs capacitifs de contrainte mécanique, comportant : une pluralité de capteurs capacitifs de contrainte mécanique selon l'invention, un module électronique de traitement de signaux en provenance de cette pluralité de capteurs capacitifs de contrainte mécanique, et des moyens de transmission, avec ou sans fil, de signaux depuis chacun des capteurs vers le module électronique de traitement de signaux. Il est également proposé un dispositif de localisation d'un toucher sur une surface tactile comportant : un ensemble de capteurs capacitifs de contrainte mécanique selon l'invention, une surface tactile contre laquelle sont disposés les capteurs capacitifs de contrainte mécanique dudit ensemble, et des moyens de localisation d'un toucher sur la surface tactile par traitement, à l'aide du module électronique dudit ensemble, de contraintes estimées à l'aide des signaux fournis par les capteurs capacitifs de contrainte mécanique. De façon optionnelle, la surface tactile comporte un bandeau dans lequel sont réparties linéairement des sources lumineuses activables, le dispositif comportant : - un capteur capacitif de contrainte mécanique disposé à chaque extrémité du bandeau, et - des moyens de sélection d'une source lumineuse à partir d'une localisation de toucher. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement et en coupe la structure générale d'un capteur capacitif de contrainte mécanique, selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 2 représente schématiquement la structure générale d'un dispositif de localisation d'un toucher sur une surface tactile, selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 3 représente schématiquement la structure générale d'un dispositif de localisation d'un toucher sur une surface tactile, selon un second mode de réalisation de l'invention, et la figure 4 illustre les étapes successives d'un procédé de localisation d'un toucher mis en oeuvre par l'un ou l'autre des dispositifs des figures 2 et 3. Le capteur capacitif de contrainte mécanique 10, illustré en coupe sur la figure 1, comporte une première électrode 12 présentant une première face principale 14 et une tranche 16 d'une certaine épaisseur E. Il comporte une seconde électrode 18 présentant une seconde face principale 20 disposée en regard de la première face principale 14 de la première électrode 12. Il comporte un milieu diélectrique élastique 22, par exemple du silicone ou du polyuréthane, s'étendant entre la première face principale 14 de la première électrode 12 et la seconde face principale 20 de la seconde électrode 18. Ce milieu diélectrique élastique 22 remplit principalement deux fonctions. La première est d'isoler les deux faces principales 14 et 20 en regard l'une de l'autre. La seconde est de constituer des moyens de rappel qui se compriment lorsqu'une contrainte P s'exerce contre l'une des deux électrodes et rétablissent une position initiale de repos en l'absence de contrainte. Enfin, le capteur capacitif 10 comporte des moyens 24, 26 de mesure d'une capacité aux bornes des deux électrodes 12 et 18. Ces moyens 24, 26 comportent au minimum deux conducteurs 24 aux bornes desquels une capacité peut être mesurée à l'aide d'un éventuel dispositif 26 de mesure d'impédance. La seconde électrode 18 présente en outre un rebord 28 qui s'étend en périphérie de sa seconde face principale 20 autour de la tranche 16 de la première électrode 12 sur seulement une partie ho de son épaisseur E lorsque le milieu diélectrique élastique 22 est en position de repos, c'est-à-dire lorsqu'aucune contrainte temporaire n'exerce de force ou pression contre l'une des deux électrodes. Dans cette position de repos du milieu diélectrique élastique 22, les première et seconde faces principales 14 et 20 des deux électrodes 12 et 18 sont à une distance d'équilibre do l'une de l'autre. Par ailleurs, un guide 30 en matériau diélectrique, par exemple de la céramique, est avantageusement inséré entre la tranche 16 de la première électrode 12 et le rebord 28 de la seconde électrode 18 pour remplir une fonction d'isolant électrique. Concrètement, les deux électrodes 12 et 18 peuvent être de forme générale cylindrique, la seconde électrode 18 présentant un évidement dans lequel vient se loger en partie, c'est-à-dire jusqu'à une profondeur égale à ho<E, la première électrode 12. Plus précisément, par souci de simplicité de fabrication, les deux électrodes cylindriques 12 et 18 sont de sections circulaires et disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre, les deux faces principales en regard 14 et 20 étant planes. Dans ce cas, le guide 30 en matériau diélectrique est annulaire et recouvre toute la surface interne du rebord 28 de la seconde électrode 18. Il permet de guider le déplacement en translation de la première électrode 12 par rapport à la seconde électrode 18 le long de leur axe commun sous l'effet d'une contrainte P. Lorsqu'une telle contrainte P s'exerce sur l'une quelconque des faces libres des deux électrodes, par exemple celle de la première électrode 12, du fait de l'élasticité du milieu diélectrique 22, les deux faces principales en regard 14 et 20 se rapprochent l'une de l'autre et la partie de l'épaisseur E de la première électrode 12 autour de laquelle s'étend le rebord 28 de la seconde électrode 18 augmente (h> ho). Ainsi, le capteur capacitif 10 se comporte comme une combinaison parallèle de deux condensateurs à capacités variables, l'un plan, l'autre cylindrique, la contribution plane de ce capteur hybride à capacité variable étant apportée par les deux faces principales en regard 14 et 20 qui se rapprochent et la contribution cylindrique étant apportée par la surface interne du rebord 28 en regard de la tranche 16 qui augmente.Also optionally, the two cylindrical electrodes are of circular sections and arranged coaxially with respect to one another, the two opposite major faces being flat. Optionally also, a capacitive mechanical stress sensor according to the invention may further comprise means for estimating a stress applied against one of the two electrodes as a function of the measured capacitance. Also optionally, the elastic dielectric material comprises silicone or polyurethane. Also optionally, a dielectric material guide is inserted between the wafer of the first electrode and the rim of the second electrode. Also optionally, the dielectric material guide is annular and covers the entire inner surface of the rim of the second electrode. There is also provided a set of capacitive mechanical stress sensors, comprising: a plurality of capacitive mechanical stress sensors according to the invention, an electronic module for processing signals from this plurality of capacitive sensors for mechanical stress, and means transmission, with or without wire, of signals from each of the sensors to the electronic signal processing module. It is also proposed a device for locating a touch on a touch surface comprising: a set of capacitive mechanical stress sensors according to the invention, a touch surface against which are disposed the capacitive sensors mechanical stress of said assembly, and means of locating a touch on the touch surface by processing, using the electronic module of said assembly, constraints estimated using the signals supplied by the capacitive mechanical stress sensors. Optionally, the tactile surface comprises a strip in which linear activatable light sources are distributed linearly, the device comprising: a capacitive mechanical stress sensor disposed at each end of the strip, and means for selecting a light source at from a touch location. The invention will be better understood with the aid of the following description, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic and sectional representation of the general structure of a sensor According to one embodiment of the invention, FIG. 2 diagrammatically represents the general structure of a device for locating a touch on a tactile surface, according to a first embodiment of the invention, the FIG. 3 schematically represents the general structure of a device for locating a touch on a tactile surface, according to a second embodiment of the invention, and FIG. 4 illustrates the successive steps of a method of locating a touch operated by one or the other of the devices of Figures 2 and 3. The capacitive mechanical stress sensor 10, shown in section in Figure 1, comprises a first island. Ctrode 12 having a first main face 14 and a wafer 16 having a certain thickness E. It comprises a second electrode 18 having a second main face 20 disposed facing the first main face 14 of the first electrode 12. It comprises a medium elastic dielectric 22, for example silicone or polyurethane, extending between the first main face 14 of the first electrode 12 and the second main face 20 of the second electrode 18. This elastic dielectric medium 22 serves mainly two functions. The first is to isolate the two main faces 14 and 20 opposite one another. The second is to provide biasing means that compress when a stress P is exerted against one of the two electrodes and restores an initial position of rest in the absence of stress. Finally, the capacitive sensor 10 comprises means 24, 26 for measuring a capacitance across the two electrodes 12 and 18. These means 24, 26 comprise at least two conductors 24 at the terminals of which a capacitance can be measured using of a possible impedance measuring device 26. The second electrode 18 further has a flange 28 which extends at the periphery of its second main face 20 around the wafer 16 of the first electrode 12 on only a portion ho of its thickness E when the elastic dielectric medium 22 is in position rest, that is to say when no temporary stress exerts force or pressure against one of the two electrodes. In this rest position of the elastic dielectric medium 22, the first and second main faces 14 and 20 of the two electrodes 12 and 18 are at an equilibrium distance from one another. Furthermore, a guide 30 of dielectric material, for example ceramic, is advantageously inserted between the wafer 16 of the first electrode 12 and the rim 28 of the second electrode 18 to fulfill an electrical insulator function. Specifically, the two electrodes 12 and 18 may be of generally cylindrical shape, the second electrode 18 having a recess in which is housed in part, that is to say up to a depth equal to h <E, the first electrode 12. More precisely, for the sake of simplicity of manufacture, the two cylindrical electrodes 12 and 18 are of circular sections and arranged coaxially with respect to one another, the two facing main faces 14 and 20 being planar. In this case, the guide 30 of dielectric material is annular and covers the entire inner surface of the flange 28 of the second electrode 18. It guides the displacement in translation of the first electrode 12 relative to the second electrode 18 along. their common axis under the effect of a stress P. When such a stress P is exerted on any of the free faces of the two electrodes, for example that of the first electrode 12, because of the elasticity of the dielectric medium 22, the two main facing faces 14 and 20 are close to one another and the portion of the thickness E of the first electrode 12 around which extends the flange 28 of the second electrode 18 increases (h> ho). Thus, the capacitive sensor 10 behaves as a parallel combination of two capacitors with variable capacitances, one plane, the other cylindrical, the plane contribution of this variable capacitance hybrid sensor being provided by the two main faces facing each other 14 and 20 which approach and the cylindrical contribution being provided by the inner surface of the flange 28 opposite the wafer 16 which increases.

La contribution plane de la capacité variable du capteur capacitif 10 peut se noter : A = d où El représente la permittivité du milieu diélectrique 22, A la surface commune des deux faces principales en regard 14 et 20 et d la distance qui les sépare, cette dernière étant variable en fonction de la contrainte P exercée sur la première électrode 12. La contribution cylindrique de la capacité variable du capteur capacitif 10 peut se noter : 27r. E2. h C2 = où E2 représente la permittivité du guide 30 en matériau diélectrique, a le rayon de la première électrode 12 (il constitue le rayon intérieur du condensateur cylindrique), b le rayon intérieur du rebord 28 de la seconde électrode 18 (il constitue le rayon extérieur du condensateur cylindrique) et h la profondeur d'insertion de la première électrode 12 dans la seconde électrode 18.The plane contribution of the capacitive capacitance of the capacitive sensor 10 can be noted: A = where El represents the permittivity of the dielectric medium 22, A the common surface of the two main faces opposite 14 and 20 and the distance that separates them, this the latter being variable as a function of the stress P exerted on the first electrode 12. The cylindrical contribution of the capacitance capacitance of the capacitive sensor 10 can be noted: 27r. E2. h C2 = where E2 represents the permittivity of the guide 30 of dielectric material, has the radius of the first electrode 12 (it constitutes the inner radius of the cylindrical capacitor), b the inner radius of the flange 28 of the second electrode 18 (it constitutes the outer radius of the cylindrical capacitor) and h the depth of insertion of the first electrode 12 into the second electrode 18.

La capacité variable totale du capteur capacitif 10 prend alors la forme suivante : A 27r. E2. h C = C1 + C2 = E1d + b . In (-a On remarque que la distance d et la profondeur h sont des variables totalement corrélées. En effet, la somme d+h est toujours égale à do+ho. Donc si d diminue, h augmente d'autant. Il en résulte que la capacité C est une fonction de l'unique variable d selon l'expression suivante : A 27r. E2. (do + ho - d) C = f (d) = El d + In() Ainsi, si les deux électrodes 12 et 18 se rapprochent sous l'effet de la contrainte P, d diminue donc Cl et 02 augmentent ensemble de sorte que C augmente d'autant plus. Au contraire, si les deux électrodes 12 et 18 s'éloignent sous l'effet d'un retour élastique à la position de repos lorsque la contrainte P a disparu, d augmente donc Cl et 02 diminuent ensemble de sorte que C diminue d'autant plus. La sensibilité du capteur capacitif 10, rendu hybride par la conformation particulière de sa seconde électrode 18 dont le rebord 28 entoure partiellement la tranche 16 de la première électrode 12, s'en trouve donc améliorée. En pratique, on note que la distance do correspondant à la position de repos doit être suffisamment faible de manière à avoir une capacité suffisamment importante, même au repos, pour être mesurable par le dispositif de mesure 26 (de l'ordre de 10 pF) et de manière à avoir la plus grande variation possible pour un petit rapprochement des deux électrodes 12 et 18. In (-b) a En pratique également, pour que la contrainte P exercée contre l'électrode 12 engendre une force ou pression suffisante contre le capteur capacitif 10, la surface A commune des deux faces principales en regard 14 et 20 doit être limitée. En pratique également, on remarque que si la variation de 02 est bien linéaire en fonction de la variation de d et h, ce n'est pas le cas de celle de Cl. Il faut en tenir compte pour rendre la réponse du capteur capacitif 10 la plus linéaire possible. En pratique également, en fonction du milieu diélectrique élastique 22 choisi, la compression maximale de celui-ci est limitée et il faut associer, à la relation précédente C = f(d) entre variation de distance d et variation de capacité C, la relation d= g(P) entre la contrainte P exercée contre l'électrode 12 et la déformation propre au matériau utilisé, définie par la variable d, pour connaitre la relation réelle C = fog(P) entre cette contrainte appliquée P et la capacité C mesurée aux bornes du capteur capacitif 10. Une fois que cette relation fog est connue, il est possible d'implémenter son inversion sous la forme d'un calculateur de contrainte 32, par exemple relié au dispositif de mesure 26, remplissant ainsi une fonction d'estimation d'une contrainte P, force ou pression, appliquée contre l'une des deux électrodes 12 et 18 en fonction de la capacité C mesurée. Il convient de noter que le dispositif de mesure 26 et le calculateur de contrainte 32 ne font partie du capteur capacitif 10 que de façon optionnelle. Ils peuvent en effet être déportés dans des moyens de calcul séparés. Il convient de noter enfin que le coût de fabrication d'un tel capteur capacitif de contrainte mécanique est dérisoire. Toutefois, en fonction de ses caractéristiques, un compromis est à réaliser entre l'échelle de mesure à atteindre et la précision requise. Il est effectivement difficile de fabriquer un capteur à bas coût présentant à la fois une large échelle de mesure et une très bonne précision. A titre d'exemple et en exprimant la contrainte en termes de masse, il est difficile pour un tel capteur de présenter une échelle de mesure allant de 0 à 1 kg tout en s'imposant une sensibilité au gramme prêt. La figure 2 illustre l'utilisation de plusieurs capteurs tels que celui de la figure 1 dans un dispositif 40 de localisation d'un toucher sur une surface tactile, selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ce dispositif 40 comporte tout d'abord un ensemble de capteurs capacitifs de contrainte mécanique comportant : - plusieurs capteurs capacitifs tels que celui de la figure 1, identifiés sur la figure 2 par les références 101, 102 et 103, un module électronique 42 de traitement de signaux en provenance de ces capteurs capacitifs 101, 102 et 103, et des moyens 44 de transmission, avec ou sans fil, de signaux depuis chacun des capteurs capacitifs 101, 102 et 103 vers le module électronique 42 de traitement de signaux. Le dispositif 40 de localisation d'un toucher comporte en outre : une surface tactile 46 contre laquelle sont disposés les capteurs capacitifs 101, 102 et 103, et des moyens 48 de localisation d'un toucher sur la surface tactile 46 par traitement, à l'aide du module électronique 42, de contraintes, forces ou pressions, estimées à l'aide des signaux fournis par les capteurs capacitifs 101, 102 et 103. Dans l'exemple de la figure 2, la surface tactile 46 est de forme et de relief quelconques. Elle repose sur un support fixe.The total variable capacitance of the capacitive sensor 10 then takes the following form: A 27r. E2. h C = C1 + C2 = E1d + b. In (-a Note that the distance d and the depth h are fully correlated variables, since the sum d + h is always equal to do + ho, so if d decreases, h increases by the same amount. that the capacitance C is a function of the unique variable d according to the following expression: A 27r E2 (do + ho - d) C = f (d) = El d + In () Thus, if the two electrodes 12 and 18 come closer under the effect of the constraint P, d decreases so Cl and 02 increase together so that C increases all the more.On the contrary, if the two electrodes 12 and 18 move away under the effect of an elastic return to the rest position when the stress P has disappeared, d increases so that Cl and O 2 decrease together so that C decreases all the more.The sensitivity of the capacitive sensor 10, rendered hybrid by the particular conformation of its second 18, the rim 28 partially surrounds the wafer 16 of the first electrode 12, is thus improved. note that the distance θ corresponding to the rest position must be sufficiently small so as to have a sufficiently large capacity, even at rest, to be measurable by the measuring device 26 (of the order of 10 pF) and so as to have the greatest possible variation for a small approximation of the two electrodes 12 and 18. In (-b) a In practice also, so that the stress P exerted against the electrode 12 generates a sufficient force or pressure against the capacitive sensor 10, the common surface A of the two main facing faces 14 and 20 must be limited. In practice also, we note that if the variation of O 2 is indeed linear as a function of the variation of d and h, it is not the case of that of Cl. This must be taken into account to make the response of the capacitive sensor 10 the most linear possible. In practice also, as a function of the elastic dielectric medium 22 chosen, the maximum compression thereof is limited and it is necessary to associate, with the preceding relation C = f (d) between variation of distance d and variation of capacitance C, the relation d = g (P) between the stress P exerted against the electrode 12 and the deformation specific to the material used, defined by the variable d, to know the real relationship C = fog (P) between this applied stress P and the capacitance C measured at the terminals of the capacitive sensor 10. Once this fog relation is known, it is possible to implement its inversion in the form of a stress calculator 32, for example connected to the measuring device 26, thus fulfilling a function of estimating a stress P, force or pressure, applied against one of the two electrodes 12 and 18 as a function of the measured capacitance C. It should be noted that the measuring device 26 and the stress calculator 32 are only part of the capacitive sensor 10 in an optional manner. They can indeed be deported in separate calculation means. Finally, it should be noted that the manufacturing cost of such a capacitive mechanical stress sensor is derisory. However, depending on its characteristics, a compromise must be made between the measurement scale to be achieved and the required accuracy. It is indeed difficult to manufacture a low cost sensor having both a large scale of measurement and a very good accuracy. By way of example and by expressing the constraint in terms of mass, it is difficult for such a sensor to present a scale of measurement ranging from 0 to 1 kg while imposing a sensitivity to gram ready. FIG. 2 illustrates the use of several sensors such as that of FIG. 1 in a device 40 for locating a touch on a tactile surface, according to a first embodiment of the invention. This device 40 firstly comprises a set of capacitive mechanical stress sensors comprising: - several capacitive sensors such as that of FIG. 1, identified in FIG. 2 by references 101, 102 and 103, an electronic processing module 42 signals from said capacitive sensors 101, 102 and 103, and means 44 for transmitting, with or without wire, signals from each of the capacitive sensors 101, 102 and 103 to the electronic signal processing module 42. The device 40 for locating a touch further comprises: a touch surface 46 against which the capacitive sensors 101, 102 and 103 are disposed, and means 48 for locating a touch on the touch surface 46 by treatment, at a distance of using the electronic module 42, stresses, forces or pressures, estimated using the signals provided by the capacitive sensors 101, 102 and 103. In the example of Figure 2, the touch surface 46 is of shape and form. any relief. It rests on a fixed support.

Il est en outre prévu trois capteurs capacitifs 101, 102 et 103, ce qui correspond au minimum nécessaire pour réaliser une localisation bidimensionnelle d'un toucher sur cette surface tactile 46. Quatre capteurs capacitifs sont généralement préférés. Par exemple, si la surface tactile 46 est une table rectangulaire plane reposant sur un support fixe constitué de quatre pieds, un capteur capacitif peut être prévu à chaque angle de la table, plus précisément interposé entre le sommet de chaque pied et la surface inférieure de la table. Pour chaque capteur, l'une des électrodes repose sur le support fixe, par exemple la seconde électrode 18 présentant le rebord 28, tandis que l'autre électrode, par exemple la première électrode 12 qui est alors mobile en translation axiale par rapport à l'électrode fixe, est solidaire, directement ou indirectement de la surface tactile 46. Dans l'exemple de la figure 2 également, il est proposé que le dispositif de mesure 26 et le calculateur de contrainte 32 soient déportés des capteurs vers le module électronique 42, les moyens de transmission 44 étant alors constitués des conducteurs 24.It is further provided three capacitive sensors 101, 102 and 103, which corresponds to the minimum necessary to achieve a two-dimensional location of a touch on the touch surface 46. Four capacitive sensors are generally preferred. For example, if the touch surface 46 is a flat rectangular table resting on a fixed support consisting of four feet, a capacitive sensor can be provided at each corner of the table, more precisely interposed between the top of each foot and the lower surface of Table. For each sensor, one of the electrodes rests on the fixed support, for example the second electrode 18 having the rim 28, while the other electrode, for example the first electrode 12 which is then movable in axial translation with respect to the fixed electrode, is secured, directly or indirectly to the touch surface 46. In the example of Figure 2 also, it is proposed that the measuring device 26 and the stress calculator 32 are remote from the sensors to the electronic module 42 the transmission means 44 then consist of the conductors 24.

En pratique, le module électronique 42 contient les composants électroniques permettant de réaliser l'acquisition des signaux issus des capteurs capacitifs 101, 102 et 103, traiter ces signaux en les fusionnant éventuellement avec d'autres capteurs (par exemple dans le cas où des accéléromètres sont prévus pour compenser d'éventuelles vibrations parasites mesurées par les capteurs capacitifs), puis communiquer le résultat de ce traitement sur un réseau ou directement à un autre appareil, pour des applications de domotique et/ou de commande d'appareils par surface tactile. Des composants à bas coût existent pour réaliser ces opérations bien connues. Plus précisément, le dispositif de mesure 26 comporte par exemple un contrôleur capable de traiter jusqu'à 13 capteurs pour mesurer parallèlement leurs capacités et les convertir numériquement sur 16 bits. Un filtre moyenneur passe-bas peut également être activé pour améliorer la précision de la mesure. En 10 ms, quatre capteurs capacitifs tels que celui illustré par la figure 1 peuvent ainsi être traités et filtrés. Les capacités mesurées et numérisées par le dispositif 26 sont ensuite mises à la disposition du calculateur de contrainte 32 par l'intermédiaire d'un bus de transmission de données, SPI ou 120 par exemple. Le calculateur de contrainte 32 estime, pour chaque valeur de capacité issue de l'un des capteurs capacitifs 101, 102 et 103, une valeur correspondante de contrainte exercée sur ce capteur lors d'un toucher, noté P sur la figure 2, exercé sur la surface tactile 46. Les réactions à ces contraintes sont notées respectivement P'1, P'2 et P'3 pour les capteurs capacitifs 101, 102 et 103 sur la figure 2. On note que plus le toucher est proche de l'un des capteurs, plus la contrainte exercée sur ce dernier est forte. Les valeurs de contraintes (P1, P2, P3) sont ensuite mises par le calculateur de contrainte 32 à la disposition des moyens de localisation 48 par l'intermédiaire d'un bus de transmission de données, SPI ou 120 par exemple. Les moyens de localisation 48 sont conçus pour déterminer la localisation d'un toucher détecté à partir des valeurs de contraintes Pl, P2, P3 des capteurs capacitifs 101, 102 et 103. Ils mettent en oeuvre pour cela un procédé tel que celui divulgué dans le brevet US 3,657,475, basé sur un calcul barycentrique. Ce procédé sera détaillé en référence à la figure 4. Le calculateur de contrainte 32 et les moyens de localisation 48 peuvent par exemple être mis en oeuvre dans un dispositif informatique tel qu'un ordinateur classique comportant un processeur associé à une ou plusieurs mémoires pour le stockage de fichiers de données et de programmes d'ordinateurs. Leurs fonctions peuvent aussi être au moins en partie micro programmées ou micro câblées dans des circuits intégrés dédiés. Notamment, un microcontrôleur 16 bits ou 8 bits capable de lancer un traitement toutes les 10 ms peut suffire Le dispositif 40 de localisation d'un toucher à l'aide de la surface tactile 46 peut être utilisé de différentes façons selon les applications visées. Notamment, en « mode absolu », la position absolue du toucher sur la surface tactile 46 est recherchée par rapport à un repère fixe. Une image peut alors être projetée sur la surface tactile 46 rendant possible un couplage entre l'action du toucher et la fonction à réaliser. En « mode relatif », ce n'est pas nécessairement à la localisation précise du toucher que l'on s'intéresse, mais à son évolution au cours du temps, pour la reconnaissance de gestes ou d'actions. En outre, le dispositif 40 est sensible à l'intensité de la contrainte exercée par le toucher, ce qui permet d'avoir une information directe sur l'amplitude de la force exercée par l'utilisateur. Cette dernière peut alors être une entrée supplémentaire dans un logiciel d'interprétation haut niveau qui exploite les données fournies par les capteurs.In practice, the electronic module 42 contains the electronic components making it possible to acquire the signals coming from the capacitive sensors 101, 102 and 103, to process these signals by possibly fusing them with other sensors (for example in the case where accelerometers are provided to compensate for any parasitic vibrations measured by the capacitive sensors), then communicate the result of this treatment on a network or directly to another device, for home automation applications and / or device control by touch surface. Low cost components exist to perform these well known operations. More precisely, the measuring device 26 comprises, for example, a controller capable of processing up to 13 sensors to measure their capacities in parallel and convert them digitally to 16 bits. A low-pass averaging filter can also be activated to improve measurement accuracy. In 10 ms, four capacitive sensors such as that illustrated in FIG. 1 can thus be processed and filtered. The capacitances measured and digitized by the device 26 are then made available to the stress calculator 32 via a data transmission bus, SPI or 120 for example. The stress calculator 32 estimates, for each capacitance value resulting from one of the capacitive sensors 101, 102 and 103, a corresponding value of stress exerted on this sensor during a touch, noted P in FIG. 2, exerted on the touch surface 46. The reactions to these stresses are noted respectively P'1, P'2 and P'3 for the capacitive sensors 101, 102 and 103 in Figure 2. Note that the closer the touch is close to one sensors, the greater the stress exerted on the latter is strong. The constraint values (P1, P2, P3) are then put by the constraint calculator 32 at the disposal of the locating means 48 via a data transmission bus, SPI or 120 for example. The locating means 48 are designed to determine the location of a touch detected from the stress values P1, P2, P3 of the capacitive sensors 101, 102 and 103. They implement for this purpose a method such as that disclosed in FIG. US Patent 3,657,475, based on a barycentric calculation. This method will be detailed with reference to FIG. 4. The constraint calculator 32 and the locating means 48 may, for example, be implemented in a computing device such as a conventional computer comprising a processor associated with one or more memories for the computer. storage of data files and computer programs. Their functions can also be at least partially micro programmed or micro wired in dedicated integrated circuits. In particular, a 16-bit or 8-bit microcontroller capable of launching a treatment every 10 ms may suffice. The device 40 for locating a touch using the touch-sensitive surface 46 may be used in different ways depending on the intended applications. In particular, in "absolute mode", the absolute position of the touch on the touch surface 46 is sought with respect to a fixed reference. An image can then be projected onto the touch surface 46 making it possible to couple the action of the touch with the function to be performed. In "relative mode", it is not necessarily the precise location of the touch that one is interested in, but its evolution over time, for the recognition of gestures or actions. In addition, the device 40 is sensitive to the intensity of the stress exerted by the touch, which allows to have a direct information on the amplitude of the force exerted by the user. The latter can then be an additional input into a high-level interpretation software that exploits the data provided by the sensors.

La figure 3 illustre l'utilisation de plusieurs capteurs tels que celui de la figure 1 dans un dispositif 50 de localisation d'un toucher sur une surface tactile, selon un second mode de réalisation de l'invention. Ce dispositif 50 comporte tout d'abord un ensemble de capteurs capacitifs de contrainte mécanique comportant : deux capteurs capacitifs tels que celui de la figure 1, identifiés sur la figure 3 par les références 101 et 102, le module électronique 42 décrit précédemment, et les moyens 44 de transmission, avec ou sans fil, de signaux depuis chacun des capteurs capacitifs 101 et 102 vers le module électronique 42.FIG. 3 illustrates the use of several sensors such as that of FIG. 1 in a device 50 for locating a touch on a tactile surface, according to a second embodiment of the invention. This device 50 firstly comprises a set of capacitive mechanical stress sensors comprising: two capacitive sensors such as that of FIG. 1, identified in FIG. 3 by the references 101 and 102, the electronic module 42 described previously, and the means 44 for transmitting, with or without wire, signals from each of the capacitive sensors 101 and 102 to the electronic module 42.

Le dispositif 50 de localisation d'un toucher comporte en outre une surface tactile 52 contre laquelle sont disposés les capteurs capacitifs 101 et 102. Dans l'exemple de la figure 3, la surface tactile 52 est plus précisément un bandeau d'axe principal D le long duquel sont réparties linéairement des sources lumineuses activables 54, par exemple des diodes électroluminescentes. Les deux capteurs capacitifs 101 et 102 sont disposés aux deux extrémités de ce bandeau 52. Avantageusement, dans ce mode de réalisation, le module électronique 42 est programmé pour sélectionner au moins l'une des sources lumineuses 54 à partir d'une localisation de toucher déterminée par ses moyens de localisation 48 à partir des signaux fournis par les deux capteurs capacitifs 101 et 102. Par exemple, la source lumineuse la plus proche de la localisation détectée du toucher est activée. On note que dans cet exemple la localisation d'un toucher est unidimensionnelle, le long de l'axe D, ce qui explique pourquoi deux capteurs disposés aux deux extrémités du ruban 52 sont nécessaires et suffisants. Le procédé de localisation mis en oeuvre par les moyens 48 va maintenant être détaillé en référence à la figure 4.The device 50 for locating a touch further includes a touch surface 52 against which the capacitive sensors 101 and 102 are arranged. In the example of FIG. 3, the touch surface 52 is more precisely a strip of main axis D. along which are linearly distributed activatable light sources 54, for example light emitting diodes. The two capacitive sensors 101 and 102 are arranged at the two ends of this strip 52. Advantageously, in this embodiment, the electronic module 42 is programmed to select at least one of the light sources 54 from a touch location. determined by its location means 48 from the signals supplied by the two capacitive sensors 101 and 102. For example, the light source closest to the detected location of the touch is activated. Note that in this example the location of a touch is unidimensional, along the axis D, which is why two sensors arranged at both ends of the ribbon 52 are necessary and sufficient. The locating method implemented by the means 48 will now be detailed with reference to FIG. 4.

Au cours d'une première étape 100 d'initialisation des capteurs, lors de laquelle aucun toucher n'est exercé sur la surface tactile, la capacité Co de chaque capteur est relevée et constitue la valeur de référence au repos de chacun d'eux. Au repos, chaque capteur supporte une partie du poids de la surface tactile à vide, de sorte que cela diminue a priori l'échelle des valeurs mesurables. En effet, si l'on note Pm, la valeur, mesurée par un capteur 10,, de la contrainte qui s'exerce sur lui, la relation Pm, = Po, + Pt,, relie cette valeur mesurée à la contrainte Pt, réellement exercée par un toucher sur ce capteur et à la contrainte Po, exercée par la surface à vide sur ce capteur.During a first step 100 of sensor initialization, during which no touch is exerted on the touch surface, the capacitance Co of each sensor is raised and constitutes the reference value at rest of each of them. At rest, each sensor supports a portion of the weight of the vacuum touch surface, so that this decreases a priori the scale of the measurable values. Indeed, if we note Pm, the value, measured by a sensor 10 ,, of the stress exerted on it, the relation Pm, = Po, + Pt ,, relates this measured value to the stress Pt, actually exerted by a touch on this sensor and Po stress, exerted by the vacuum surface on this sensor.

Au cours d'une étape suivante de seuillage 102, la valeur Pt = Ei Pti, c'est-à- dire la somme des contraintes détectées par l'ensemble des capteurs directement indicatrice de la contrainte P exercée par un toucher sur la surface tactile, est comparée à une valeur seuil Ps. Ensuite, au cours d'une étape 104, si Pt < Ps, il est considéré que la contrainte mesurée est trop faible et peut être associée à du bruit ou au commencement d'une dérive. Le procédé retourne alors à l'étape 100 pour réinitialiser les capteurs sur la base de cette mesure. Si Pt > Ps au cours de l'étape 104, il est considéré qu'un toucher P est détecté sur la surface tactile et le procédé passe à une étape 106 d'estimation barycentrique de la localisation de ce toucher P. En notant Pos(P) la localisation estimée du toucher et Pos(10,) la localisation du capteur 10,, l'étape 106 d'estimation barycentrique consiste à procéder au calcul suivant : 1 Pos(P) = - .1Pt1.Pos(10,) . Pt On notera que la position des capteurs peut être obtenue lors d'une étape préalable de calibrage durant laquelle on exerce par exemple des touchers successifs à des localisations prédéterminées et connues sur la surface tactile. Enfin, au cours d'une dernière étape 108 de filtrage, la localisation de toucher ainsi calculée est placée dans une mémoire tampon circulaire de dimension fixe. Une première valeur de moyenne est ensuite calculée sur l'ensemble des valeurs enregistrées dans la mémoire tampon (après l'avoir initialisée), puis mise à jour après élimination de valeurs « aberrantes » jugées trop éloignées de la moyenne. Des seuils réglables (taille de la mémoire tampon et seuils de valeurs aberrantes) permettent de paramétrer le filtrage.During a next thresholding step 102, the value Pt = Ei Pti, that is to say the sum of the stresses detected by the set of sensors directly indicative of the stress P exerted by a touch on the touch surface , is compared with a threshold value Ps. Then, during a step 104, if Pt <Ps, it is considered that the measured stress is too low and may be associated with noise or the beginning of a drift. The method then returns to step 100 to reset the sensors based on this measurement. If Pt> Ps during step 104, it is considered that a touch P is detected on the touch surface and the process proceeds to a step 106 of barycentric estimation of the location of this touch P. By noting Pos ( P) the estimated location of the touch and Pos (10,) the location of the sensor 10 ,, the step 106 of barycentric estimation consists in carrying out the following calculation: 1 Pos (P) = - .1Pt1.Pos (10,) . It will be noted that the position of the sensors can be obtained during a preliminary calibration step during which, for example, successive touches are exerted at predetermined and known locations on the tactile surface. Finally, during a last filtering step 108, the location of touch thus calculated is placed in a circular buffer of fixed size. A first average value is then calculated on all the values recorded in the buffer memory (after having initialized it), and then updated after elimination of "outlier" values considered to be too far from the average. Adjustable thresholds (buffer size and outlier values) are used to set the filtering.

Il apparaît clairement qu'un capteur capacitif de contrainte mécanique tel que celui décrit précédemment, très facilement adaptable à une grande majorité de surfaces tactiles de toutes formes et de tous matériaux, permet d'envisager la conception de dispositifs de localisation de touchers à surface tactile qui sont à la fois sensibles et peu onéreux. Les applications sont multiples. Tout d'abord, un ensemble de deux, trois, quatre (ou plus) capteurs capacitifs tels que celui illustré sur la figure 1 peut être fourni, indépendamment de toute surface tactile, incluant un module électronique de traitement de signaux tel que le module électronique 42 précédemment décrit et des moyens de transmission, avec ou sans fil, de signaux depuis chacun des capteurs vers le module électronique. Pour davantage de compacité, le module électronique peut être intégré dans l'un des capteurs de l'ensemble, ceux-ci ayant en outre leur propre source d'énergie et pouvant communiquer entre eux par des liaisons avec ou sans fil. L'ensemble peut être relié à un réseau ou à un périphérique par liaison radio ou filaire. Libre ensuite à un utilisateur de rendre tactile n'importe quelle surface selon ses besoins ou envies : planche de bois, vitre, cadre, interrupteurs, etc. Comme par ailleurs indiqué précédemment, une application possible consiste à rendre une table tactile, en interposant les capteurs entre cette table et les sommets de pieds sur lesquels elle repose. On peut alors par exemple piloter un appareil de télévision et/ou manipuler du contenu, notamment en « mode relatif » de fonctionnement du dispositif de localisation. Dans l'industrie automobile, l'avantage d'une telle technologie est la possibilité de créer des tableaux interactifs tridimensionnels au design amélioré, permettant un bon repérage d'un doigt du conducteur par rapport au relief. De cette façon, l'attention du conducteur est moins focalisée sur la commande qu'il est en train de réaliser et reste portée sur la route. Enfin, dans l'industrie automobile toujours, le dispositif de localisation tel qu'illustré sur la figure 3 peut être employé en tant que bandeau de diodes électroluminescentes s'étendant au plafond de l'habitacle de l'avant vers l'arrière du véhicule. Lorsqu'un utilisateur appuie sur le bandeau à un endroit précis, la diode la plus proche s'allume ou s'éteint. On notera que pour de telles applications dans l'industrie automobile, il peut être avantageux de prévoir l'utilisation d'accéléromètres, comme cela a été mentionné précédemment, pour compenser les effets de vibrations qui sont fréquentes et non négligeables dans les véhicules. Dans ce cas, la compensation des effets de vibrations se fait directement au niveau des données brutes fournies par les capteurs. On notera également que la technologie proposée dans cette invention peut s'avérer complémentaire d'autres technologies connues. Vu les coûts dérisoires du capteur capacitif proposé, on peut effectivement envisager sa combinaison avec des technologies déjà bien matures afin de pallier leurs défaillances et d'améliorer leur robustesse et leur fiabilité. Par exemple, il peut se combiner avec la technologie consistant à poser un cadre infrarouge autour de la surface tactile pour l'améliorer en cas d'environnement trop lumineux, ou avec la technologie consistant à déployer un film capacitif. Elle peut également s'avérer complémentaire d'autres technologies prometteuses, telles que celle introduite dans le brevet d'invention FR 2 948 787 B1 qui utilise un ensemble d'apprentissage dont la stabilité est fortement sensible à la température et aux conditions d'encastrements.It is clear that a capacitive sensor mechanical stress such as that described above, very easily adaptable to a large majority of tactile surfaces of all shapes and all materials, allows to consider the design of touch-sensitive surface location devices which are both sensitive and inexpensive. The applications are multiple. First, a set of two, three, four (or more) capacitive sensors such as that illustrated in FIG. 1 can be provided, independently of any touch surface, including an electronic signal processing module such as the electronic module. 42 previously described and means for transmitting, with or without wire, signals from each of the sensors to the electronic module. For more compactness, the electronic module can be integrated into one of the sensors of the set, the latter having their own source of energy and able to communicate with each other by wired or wireless links. The set can be connected to a network or a device by radio or wire link. Then free to a user to touch any surface according to his needs or desires: wooden board, window, frame, switches, etc. As also indicated above, a possible application is to make a touch table, interposing the sensors between the table and the tops of feet on which it rests. It is then possible, for example, to control a television apparatus and / or to manipulate content, especially in "relative mode" of operation of the localization device. In the automotive industry, the advantage of such a technology is the ability to create three-dimensional interactive tables with improved design, allowing a good identification of a driver's finger relative to the relief. In this way, the driver's attention is less focused on the control he is making and remains on the road. Finally, in the automotive industry still, the locating device as illustrated in Figure 3 can be used as a light emitting diode array extending from the ceiling of the passenger compartment from the front to the rear of the vehicle. . When a user presses the banner at a specific point, the nearest diode turns on or off. Note that for such applications in the automotive industry, it may be advantageous to provide the use of accelerometers, as mentioned above, to compensate for the effects of vibrations that are frequent and significant in vehicles. In this case, the vibration effects compensation is done directly at the raw data provided by the sensors. It will also be appreciated that the technology provided in this invention may be complementary to other known technologies. Given the derisory costs of the capacitive sensor proposed, it is possible to consider combining it with already mature technologies to overcome their failures and improve their robustness and reliability. For example, it can be combined with the technology of placing an infrared frame around the touch surface to improve it in case of too bright environment, or with the technology of deploying a capacitive film. It can also be complementary to other promising technologies, such as that introduced in the patent FR 2 948 787 B1 which uses a training set whose stability is highly sensitive to temperature and the conditions of embedding .

On notera par ailleurs que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.25Note also that the invention is not limited to the embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to the embodiments described above, in the light of the teaching that has just been disclosed. In the following claims, the terms used are not to be construed as limiting the claims to the embodiments set forth in this specification, but should be interpreted to include all the equivalents that the claims are intended to cover because of their formulation and whose prediction is within the reach of those skilled in the art by applying his general knowledge to the implementation of the teaching which has just been disclosed to him.

Claims

REVENDICATIONS1. A capacitive mechanical stress sensor (10) comprising: a first electrode (12) having a first major face (14) and a wafer (16) of a certain thickness (E), a second electrode (18) having a second major face (20) arranged facing the first main face (14) of the first electrode (12), an elastic dielectric medium (22) extending between the first main face (14) of the first electrode (12) and the second main face (20) of the second electrode (18), and means (24, 26) for measuring a capacitance across the two electrodes (12, 18), characterized in that the second electrode (18) comprises a flange (28) extending at the periphery of its second main face (20) around the edge (16) of the first electrode (12) on only a part (ho) of its thickness (E) in the rest position of the middle elastic dielectric (22).

The capacitive mechanical stress sensor (10) according to claim 1, wherein the two electrodes (12, 18) are generally cylindrical in shape, the second electrode (18) having a recess in which the first electrode (12) is housed. ) on a portion (ho) of the thickness (E) of its edge (16).

The capacitive mechanical stress sensor (10) according to claim 2, wherein the two cylindrical electrodes (12, 18) are of circular sections and arranged coaxially with one another, the two main faces (14, 20) facing being flat.

The capacitive mechanical stress sensor (10) according to any one of claims 1 to 3, further comprising means (32) for estimating a stress (P) applied against one of the two electrodes (12, 18) according to the measured capacity.

The capacitive mechanical stress sensor (10) according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastic dielectric material (22) comprises silicone or polyurethane.

The capacitive mechanical stress sensor (10) according to any one of claims 1 to 5, wherein a guide (30) of dielectric material is inserted between the wafer (16) of the first electrode (12) and the rim (28). ) of the second electrode (18).

The capacitive mechanical stress sensor (10) according to claims 3 and 6, wherein the guide (30) of dielectric material is annular and covers the entire inner surface of the flange (28) of the second electrode (18).

8. A set of capacitive mechanical stress sensors, comprising: a plurality of capacitive mechanical stress sensors (101, 102, 103) according to any one of claims 1 to 7, an electronic module (42) for processing signals from of said plurality of capacitive mechanical stress sensors, and means (44) for transmitting, with or without wire, signals from each of the sensors (101, 102, 103) to the electronic signal processing module (42).

A device (40; 50) for locating a touch (P) on a touch surface (46; 52) comprising: a set of capacitive mechanical stress sensors according to claim 8, a touch surface (46; 52) against which are the capacitive mechanical stress sensors (101, 102, 103) of said assembly, and means (48) for locating a touch (P) on the touch surface (46; 52) by processing, using electronic module (42) of said set of constraints estimated using the signals provided by the capacitive mechanical stress sensors (101, 102, 103).

10. A device (50) for locating a touch (P) according to claim 9, wherein the touch surface (52) comprises a strip in which are distributed linearly activatable light sources (54), the device comprising: a sensor capacitive mechanical stress device (101, 102) disposed at each end of the strip (52), and means (42) for selecting a light source (54) from a touch location.