FR3059959A1

FR3059959A1 - Dispositif capteur electrostatique

Info

Publication number: FR3059959A1
Application number: FR1761974A
Authority: FR
Inventors: Ralf Monkemoller
Original assignee: Paragon AG
Current assignee: Paragon AG
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-06-15
Anticipated expiration: 2037-12-12
Also published as: DE102016014858B4; US20180162319A1; CN108216103B; CN108216103A; US10549716B2; FR3059959B1; DE102016014858A1

Abstract

Dispositif capteur électrostatique (7) placé sur deux objets (3, 5) permettant de détecter si un corps d'un être vivant (6) se trouve entre l'un et l'autre des objets (3, 5). Une électrode (8) est placée sur l'un des objets (3) et deux électrodes (9, 10) sont placées sur l'autre objet (5) décalées l'une par rapport à l'autre, l'électrode (8) disposée sur l'un des objets (3) ou les deux électrodes (9, 10) disposées sur l'autre objet (5) porte(nt) une charge électrique, et le dispositif capteur électrostatique (7) présente un dispositif de mesure permettant de recueillir un facteur de couplage entre l'électrode (8) disposée sur l'un des objets (3) et la première électrode (9) disposée sur l'autre objet (5) et un facteur de couplage entre l'électrode (8) disposée sur l'un des objets (3) et la deuxième électrode (10) disposée sur l'autre objet (5) et permettant de comparer les deux facteurs de couplage entre eux.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE

INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :

(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)

©) N° d’enregistrement national

059 959

61974

COURBEVOIE ©IntCI⁸: B 60 R 21/015 (2017.01)

DEMANDE DE BREVET D'INVENTION

A1

©) Date de dépôt : 12.12.17.	(© Demandeur(s) : PARAGON AG — DE.
© Priorité : 14.12.16 DE 102016014858.6.
	@ Inventeur(s) : MONKEMOLLER RALF.
©) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 15.06.18 Bulletin 18/24.
(© Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Ce dernier n'a pas été
établi à la date de publication de la demande.
(© Références à d’autres documents nationaux	© Titulaire(s) : PARAGON AG.
apparentés :
©) Demande(s) d’extension :	(© Mandataire(s) : CASALONGA.

DISPOSITIF CAPTEUR ELECTROSTATIQUE.

FR 3 059 959 - A1

©) Dispositif capteur électrostatique (7) placé sur deux objets (3, 5) permettant de détecter si un corps d'un être vivant (6) se trouve entre l'un et l'autre des objets (3, 5).

Une électrode (8) est placée sur l'un des objets (3) et deux électrodes (9, 10) sont placées sur l'autre objet (5) décalées l'une par rapport à l'autre, l'électrode (8) disposée sur l'un des objets (3) ou les deux électrodes (9, 10) disposées sur l'autre objet (5) porte(nt) une charge électrique, et le dispositif capteur électrostatique (7) présente un dispositif de mesure permettant de recueillir un facteur de couplage entre l'électrode (8) disposée sur l'un des objets (3) et la première électrode (9) disposée sur l'autre objet (5) et un facteur de couplage entre l'électrode (8) disposée sur l'un des objets (3) et la deuxième électrode (10) disposée sur l'autre objet (5) et permettant de comparer les deux facteurs de couplage entre eux.

% i

D ispositif capteur électrostatique

La présente invention a pour objet un dispositif capteur électrostatique qui est placé sur deux objets qui peuvent adopter des configurations spatiales différentes l’un par rapport à l’autre et entre lesquels on peut disposer le corps d’un être vivant, et qui permet de détecter si un tel corps se trouve entre l’un et l’autre des objets.

Par le document DE 100 14 381 Cl, on connaît un dispositif de mesure pour détecter la position d’un occupant d’un véhicule automobile, qui, pour le déclenchement différencié et conforme aux exigences d’un coussin gonflable, doit permettre d’effectuer de manière aussi fiable et peu sensible aux interférences que possible la détection de la position d’un occupant d’un véhicule. Ce dispositif de capteur ou de mesure connu est destiné à réaliser une mesure de distance, et à cet effet une sangle d’un système de ceinture de sécurité, qui est en contact avec l’occupant du véhicule, sert de position de référence active. La distance entre la sangle du système de ceinture de sécurité et des points fixes et connus, prédéfinis à l’intérieur de l’habitacle du véhicule, permet de détecter correctement la position de la sangle dans l’espace et ainsi celle du passager. Cette mesure de distance est réalisée à l’aide d’unités d’émission et de réception de champs magnétique, et à cet effet il est avantageux d’intégrer l’unité d’émission de champ magnétique dans la sangle du système de ceinture de sécurité.

L’inconvénient de ce dispositif de mesure ou de capteur connu par le document DE 100 14 381 Cl réside dans le fait que le corps d’un être vivant, dont la position dans l’espace doit être détectée par le biais de la détection de la position de la sangle dans l’espace, n’absorbe pratiquement pas les champs magnétiques. Par conséquent, le dispositif de mesure connu permet certes d’effectuer des mesures de distance, mais il ne permet pas de distinguer s’il existe un contact entre la sangle et le corps d’un être vivant ou entre la sangle et un autre objet. D’autre part, la mise en place de champs magnétiques dans la région du thorax présente certains inconvénients et risques. Ainsi, on ne peut pas exclure qu’ils agissent sur des stimulateurs cardiaques éventuellement présents et les perturbent ; d’autre part, les champs magnétiques risqueraient d’effacer par exemple les bandes magnétiques de cartes de paiement et autres, qui sont généralement rangées dans les poches de poitrine des vêtements portés par les occupants d’un véhicule. De plus, un champ magnétique facilement détectable nécessite soit un grand nombre de spires soit un courant élevé. L’intégration de spires ou de boucles de conducteur dans un tissu implique des opérations techniques relativement compliquées.

Par le document DE 10 2008 044 903 Al, on connaît un dispositif capteur destiné à détecter une modification de la position des occupants d’un véhicule, dans lequel il est prévu au moins une électrode, disposée dans un siège du véhicule, destinée à émettre un signal et au moins une autre électrode destinée à recevoir le signal. Des mesures différentielles de signaux d’électrode individuels par rapport à des électrodes de référence servent à déterminer la position de l’occupant du véhicule. Ce dispositif capteur connu résout le problème des facteurs de couplage variables et pour l’essentiel non définis entre une électrode d’émission et le corps d’un être vivant et du facteur de couplage non défini entre une électrode de réception et le corps d’un être vivant. Pour cette raison, on prévoit un dispositif capteur avec une multitude d’antennes de réception, l’évaluation s’effectuant sur la base d’une comparaison des tensions de signaux induites dans les antennes de réception. Les dispositifs capteurs ou de mesure connus du document DE 10 2008 044 903 Al présentent l’inconvénient que les différences entre les signaux induits dans les antennes de réception sont évaluées. Or, ceux-ci dépendent des facteurs de couplage.

Par le document EP 2 937 251 Al, on connaît un dispositif capteur ou de mesure qui est destiné à détecter si la sangle d’un système de ceinture de sécurité est correctement fixée au siège d’un véhicule. A cet effet, une unité de capteur est disposée à une certaine distance du siège et à une certaine distance de la sangle du système de ceinture de sécurité. Cette disposition dans l’espace présente un inconvénient considérable dans le domaine des véhicules automobiles, car ce dispositif de mesure nécessite un système englobant différentes zones du véhicule. Par exemple, outre la zone comportant le siège du véhicule et le système de ceinture de sécurité associé, il faut également intégrer la zone pour le tableau de bord et/ou la garniture de toit dans l’installation prévue pour le dispositif capteur ou de mesure. D’autre part, il n’est pas possible d’installer le dispositif capteur ou de mesure ultérieurement sur la structure avec des opérations techniques relativement simples.

Par le document DE 103 27 752 Al, on connaît un dispositif capteur ou de mesure qui est disposé sur une sangle d’un système de ceinture de sécurité. Avec ce dispositif de mesure, des conducteurs électriques, destinés à la connexion des unités de capteurs du dispositif de mesure ou de capteurs, sont tissés dans la sangle du système de ceinture de sécurité.

Partant de l’état de la technique décrit ci-dessus, la présente invention a pour objet de perfectionner un dispositif capteur électrostatique du type cité au début, de telle manière que des opérations techniques et de construction relativement simples permettent de déterminer de manière fiable si le corps d’un être vivant se trouve entre deux objets.

Conformément à l’invention, ce but est atteint par le fait qu’une électrode est placée sur l’un des objets et deux électrodes sont placées sur l’autre objet, que les deux électrodes disposées sur l’autre objet sont décalées l’une par rapport à l’autre et, en cas de présence d’un corps sur l’autre objet, présentent un recouvrement identique du corps, que dans le cas où il n’y a pas de corps présent entre les deux objets, l’électrode sur l’un des objets présente par rapport à la première électrode disposée sur l’autre objet une distance qui est différente de celle par rapport à la deuxième électrode disposée sur l’autre objet, que l’électrode disposée sur l’un des objets ou les deux électrodes disposées sur l’autre objet porte(nt) une charge électrique, et que le dispositif capteur électrostatique présente un dispositif de mesure qui permet de recueillir un facteur de couplage entre l’électrode disposée sur l’un des objets et la première électrode disposée sur l’autre objet, et un facteur de couplage entre l’électrode disposée sur l’un des objets et la deuxième électrode disposée sur l’autre objet, et qui permet de comparer les deux facteurs de couplage entre eux.

Conformément à l’invention, on crée un dispositif capteur électrostatique qui est basé sur des champs électriques et qui permet de déterminer de manière fiable si oui ou non le corps d’un être vivant se trouve entre deux objets. L’indication « sur la base de champs électriques » désigne tous les agencements techniques qui exploitent les propriétés de champs électriques, par exemple la propagation de champs électriques dans l’espace.

Entre deux électrodes, dont au moins une porte une charge électrique, il existe toujours un couplage de champ électrique. Ce couplage de champ électrique, en combinaison avec la distance entre les deux électrodes, la surface et le diélectrique, constitue ensuite par exemple un condensateur. La capacité du condensateur peut être mesurée par des moyens électriques.

Toutefois, un voltmètre à haute impédance permet également de mesurer la charge induite sur une électrode. L’influence ou l’induction électrostatique désigne le déplacement de charges électriques dans l’espace, sous l’action d’un champ électrique.

Pour le dispositif capteur électrostatique conforme à l'invention, le couplage d’électrodes constitue la grandeur mesurée. La grandeur du couplage est en général appelée facteur de couplage.

Le facteur de couplage est exprimé soit comme capacité, soit comme le rapport entre la tension de source sur une électrode et la tension induite sur la deuxième électrode.

Le dispositif capteur électrostatique conforme à l'invention permet de déterminer de manière simple, si un occupant du véhicule a correctement fixé le système de ceinture de sécurité associé à son siège.

La surveillance de l’actionnement du contact de verrou de ceinture à elle seule ne fournit pas une sécurité suffisante. Le contact de verrou de ceinture correspondant peut être actionné de manière simple avec un verrou factice, sans que la sangle du système de ceinture de sécurité ne soit fixée. Une surveillance de la longueur de sangle déroulée pourrait apporter une sécurité supplémentaire, mais la sangle est simplement déroulée et encliquetée dans le verrou, sans que la ceinture ne soit correctement attachée. Dans ce cas, elle est par exemple placée entre le corps et le dossier du siège.

Le dispositif capteur électrostatique conforme à l'invention crée avec des moyens simples une possibilité de détecter un tel établissement factice du contact du verrou de la ceinture.

Dans le cas de la solution technique conforme à l'invention, on utilise de façon avantageuse une propriété essentielle du corps d’un être vivant. Lorsqu’une tension est induite dans le corps d’un être vivant, par exemple par un champ électrique, toute la surface de la peau adopte le même potentiel, en raison de la faible impédance du corps d’un être vivant. Des mesures ont montré que pour le potentiel de peau, par exemple de la main droite, il est sans aucune importance que le couplage de la tension a lieu au pied gauche, au pied droit, voire même à la main gauche.

Conformément à l’invention, au moins trois électrodes sont prévues pour l’évaluation, l’une des électrodes se trouvant sur l’un des objets et deux électrodes sur l’autre objet. Les deux électrodes prévues sur l’autre objet sont disposées de façon décalée dans l’espace l’une par rapport à l’autre, mais il est garanti qu’en cas de présence du corps d’un être vivant entre les deux objets, les deux électrodes prévues sur l’autre objet présentent un recouvrement du corps identique ou quasiment identique. L’électrode prévue sur l’un des objets est disposée de manière à ce que dans le cas où il n’y a pas de corps d’un être vivant entre les deux objets, la distance par rapport à la première des deux électrodes prévues sur l’autre objet soit différente de la distance par rapport à la deuxième électrode prévue sur l’autre objet.

Dans le dispositif de mesure, s’effectue la détermination du facteur de couplage entre l’électrode prévue sur l’un des objets et la première des deux électrodes prévues sur l’autre objet. Ensuite, on détermine le facteur de couplage entre l’électrode prévue sur l’un des objets et la deuxième des deux électrodes prévues sur l’autre objet.

Compte tenu de la configuration géométrique des trois électrodes, on obtient deux facteurs de couplage différents dans le cas où aucun corps d’un être vivant ne se trouve entre les deux objets dotés des électrodes.

Lorsque le corps d’un être vivant se trouve entre les deux objets présentant les électrodes, ce corps établit pour ainsi dire un court-circuit. Les distances différentes entre l’électrode sur l’un des objets et la première ou la deuxième électrode sur l’autre objet est ainsi égalisée. Les deux facteurs de couplage sont identiques ou quasiment identiques.

De manière avantageuse, le dispositif de mesure prédéfinit une valeur seuil pour la différence entre les deux facteurs de couplage, et le passage en-dessous de cette valeur a pour effet que les deux facteurs de couplage sont recueillis comme étant identiques.

Le dispositif capteur électrostatique peut être utilisé de manière particulièrement avantageuse lorsque les deux objets sur lesquels sont prévues les électrodes sont constitués d’une sangle d’un système de ceinture de sécurité et d’un siège de véhicule, par exemple du dossier de celui-ci.

Selon un perfectionnement utile du dispositif capteur électrostatique conforme à l'invention, il est prévu sur la sangle du système de ceinture de sécurité, deux électrodes qui s’étendent dans le sens longitudinal de la sangle et sont décalées l’une par rapport à l’autre dans le sens de la largeur de la sangle, et une électrode est disposée sur le dossier du siège de véhicule automobile.

Dans ce cas, les deux électrodes côté sangle, en tant qu’électrodes sources, peuvent recevoir un signal de tension alternative d’une fréquence comprise de préférence entre 40 KHz et 250 kHz.

La détermination des facteurs de couplage peut être réalisée par un procédé de multiplexage temporel, et à cet effet la première et la deuxième électrode côté sangle peuvent recevoir le signal de tension alternative en alternance dans le temps.

En variante, il est possible d’appliquer des signaux de tension alternative différents à la première et la deuxième électrode côté sangle.

Selon un autre mode de réalisation, l’électrode côté dossier, en tant qu’électrode source, peut recevoir un signal de tension alternative d’une fréquence comprise de préférence entre 40 kHz et 250 kHz, les deux électrodes côté sangle servant alors d’électrodes de réception.

Par ailleurs, un mode de réalisation peut être mis en œuvre de façon avantageuse, selon lequel deux électrodes sont disposées sur le dossier du siège de véhicule automobile, en étant décalées l’une par rapport à l’autre, et une électrode est disposée sur la sangle du système de ceinture de sécurité.

Dans ce cas, l’électrode côté sangle, en tant qu’électrode source, peut recevoir un signal de tension alternative d’une fréquence comprise de préférence entre 40 kHz et 250 kHz.

En variante, les deux électrodes côté dossier, en tant qu’électrodes sources, peuvent recevoir un signal de tension alternative d’une fréquence comprise de préférence entre 40 kHz et 250 kHz.

Dans les deux modes de réalisation avantageux précités, les deux électrodes côté dossier ou l’électrode côté sangle sont alors respectivement des électrodes de réception.

Dans le cas où les deux électrodes côté dossier servent d’électrodes sources, la détermination des facteurs de couplage peut être réalisée avec un procédé de multiplexage temporel, si la première et la deuxième électrode côté dossier reçoivent le signal de tension alternative en alternance dans le temps.

En variante, la première et la deuxième électrode côté dossier peuvent recevoir des signaux de tension alternative différents.

Pour que les signaux s’annulent sensiblement dans le champ lointain, réduisant ainsi nettement le rayonnement parasite, lorsque deux électrodes sont utilisées comme électrodes sources, il est avantageux que les première et deuxième électrodes, fonctionnant comme électrodes émettrices et sources, puissent recevoir un signal de tension alternative déphasé de 180 degrés entre les deux électrodes.

Afin de pouvoir également détecter, à l’aide du dispositif capteur électrostatique conforme à l'invention, si la sangle attachée est torsadée, et fournir ensuite une indication correspondante, il est prévu, conformément à un autre perfectionnement avantageux du dispositif capteur électrostatique, qu’en plus de l’électrode servant d’électrode de réception, il y ait une électrode de réception supplémentaire, les deux électrodes de réception étant disposées à des distances différentes par rapport aux première et deuxième électrodes servant d’électrodes émettrice et source, et un signal de somme pouvant être couplé respectivement dans les deux électrodes servant d’électrodes de réception, et les positions de phase des deux signaux de somme étant différentes.

L’invention sera décrite en détail ci-après à l’aide de quelques modes de réalisation, en se référant au dessin, sur lequel

-la figure 1 représente un schéma de principe d’un siège de véhicule, qui est doté d’un premier mode de réalisation du dispositif capteur électrostatique conforme à l'invention,

-la figure 2 représente une vue correspondant à celle de la figure 1, le siège de véhicule étant occupé par une personne,

-la figure 3 représente un schéma de principe d’un siège de véhicule doté d’un deuxième mode de réalisation du dispositif capteur électrostatique conforme à l'invention,

-la figure 4 représente une vue correspondant à celle de la figure 3, le siège de véhicule étant occupé par une personne,

-la figure 5 représente un schéma de principe d’un siège de véhicule doté d’un troisième mode de réalisation du dispositif capteur électrostatique, et

-la figure 6 représente une vue correspondant à celle de la figure 5, le siège de véhicule étant occupé par une personne.

Un siège de véhicule automobile 1 représenté dans un schéma de principe dans la figure 1 comprend une partie d’assise 2, un dossier 3 et un appui-tête 4 qui est disposé à l’extrémité supérieure du dossier

3.

D’autre part, le siège de véhicule automobile 1 est équipé d’un système de ceinture de sécurité dont la figure 1 ne montre qu’une sangle 5.

Dans la figure 1, le siège de véhicule 1 n’est pas occupé, et dans la figure 2, le même siège 1 est occupé par un passager. Comme le montre la figure 2, le corps 6 de l’occupant du véhicule est placé entre la sangle 5 du système de sangle, non représenté en détail, et le dossier 3 du siège 1, lorsque le siège 1 est occupé de façon conforme et le système de ceinture de sécurité est correctement mis en service.

Afin de pouvoir détecter avec une grande fiabilité la mise en service correcte du système de ceinture de sécurité du siège de véhicule 1, le siège 1 est équipé d’un dispositif capteur électrostatique 7 qui sera décrit en détail ci-après.

Dans le mode de réalisation représenté dans les figures 1 et 2, le dispositif capteur électrostatique 7 comprend une électrode 8 qui est disposée dans le dossier 3 du siège de véhicule 1, comme le montre la figure 1.

Par ailleurs, le dispositif capteur électrostatique 7 comporte deux autres électrodes 9, 10 qui sont placées sur la sangle 5 du système de ceinture de sécurité, non représenté en détail, en étant décalées d’une certaine distance l’une par rapport à l’autre.

Comme évoqué plus haut, les deux électrodes 9, 10 côté sangle sont disposées parallèlement l’une à l’autre sur la largeur de la sangle et sont décalées d’une certaine distance l’une par rapport à l’autre et, lorsque le siège de véhicule 1 est occupé par une personne montrée dans la figure 2, elles présentent le même recouvrement par le corps 6 de cette personne.

ίο

La distance séparant l’électrode 8 côté dossier, d’une part, de la première électrode 9 côté sangle, d’autre part, est différente de la distance entre l’électrode 8 côté dossier, d’une part, et la deuxième électrode 10 côté sangle, d’autre part, lorsque le siège 1 n’est pas occupé par la personne montrée dans la figure 2 et le corps 6 de cette personne n’est donc pas placé entre la sangle 5 et le dossier 3 du siège du véhicule automobile.

Dans le mode de réalisation du dispositif capteur électrostatique 7 montré dans les figures 1 et 2, les deux électrodes 9, 10, qui sont disposées sur la sangle 5, reçoivent, en tant qu’électrodes sources, un signal de tension alternative. Dans ce mode de réalisation, la fréquence de ce signal de tension alternative est en général comprise dans une plage allant de 40 kHz à 250 kHz. Ces fréquences relativement basses sont habituellement appliquées parce que les composants nécessaires à cet effet impliquent un effort économique relativement faible. De plus, dans un véhicule de construction classique, il n’y a pas ou peu de systèmes électriques qui pourraient être perturbés par cette plage de fréquences. En raison de la longueur d’onde choisie, les processus physiques liés au fonctionnement du dispositif capteur électrostatique 7 décrit ci-dessus se déroulent sans exception dans le champ proche.

Le dispositif capteur électrostatique 7 illustré par les figures 1 et 2 comprend un dispositif de mesure non représenté dans les dessins. Ce dispositif de mesure permet de recueillir des facteurs de couplage entre l’électrode 8 côté dossier, d’une part, et la première électrode 9 côté sangle ou la deuxième électrode 10 côté sangle, d’autre part. Par ailleurs, le dispositif de mesure non représenté dans les figures est agencé de manière à permettre la comparaison des facteurs de couplage précités.

Comme mentionné plus haut, dans l’exemple de réalisation du dispositif capteur électrostatique 7 montré dans les figures 1 et 2, l’électrode 8 côté dossier est réalisée comme électrode de réception et les deux électrodes 9, 10 côté sangle sont réalisées comme électrodes sources. La détermination des deux facteurs de couplage, à savoir du facteur de couplage entre la première électrode 9 côté sangle, d’une part, et l’électrode 8 côté dossier, d’autre part, ainsi qu’entre la deuxième électrode 10 côté sangle, d’une part, et l’électrode 8 côté dossier, d’autre part, peut être réalisée avec un procédé de multiplexage temporel. Dans ce cas, le signal de tension alternative mentionné plus haut est amené en alternance à la première électrode 9 côté sangle et à la deuxième électrode 10 côté sangle.

Pendant chacun des intervalles de temps ainsi créés, on mesure ou on détecte alors la tension induite dans l’électrode 8 côté dossier, au nombre d’une. Les deux tensions mesurées ou les facteurs de couplage ainsi déterminés sont comparés.

Lorsque les tensions ou les facteurs de couplage comparés entre eux sont identiques ou quasiment identiques dans le cadre de la précision de mesure du dispositif de mesure du dispositif capteur électrostatique 7, le corps 6 de la personne montrée dans la figure 2 se trouve entre la sangle 5 du système de ceinture de sécurité et le dossier 3 du siège de véhicule automobile 1.

Si les deux tensions ou facteurs de couplage cités sont sensiblement différents, il faut partir du principe qu’il n’y a pas de corps d’un être vivant entre la sangle 5 du système de ceinture de sécurité, d’une part, et le dossier 3 du siège de véhicule 1, d’autre part. Par conséquent, la sangle 5 n’est pas correctement mise en place.

A la place du procédé de multiplexage temporel décrit cidessus, où le signal de tension alternative est amené en alternance à la première électrode 9 côté sangle et à la deuxième électrode 10 côté sangle, il est possible d’appliquer des signaux de tension alternative différents à la première électrode 9 côté sangle et à la deuxième électrode 10 côté sangle. Toutefois, cela nécessite l’extraction des composantes des deux signaux de tension alternative du signal de tension induit dans l’électrode 8 côté dossier, agissant comme électrode de réception, ou du facteur de couplage basé sur celui-ci. L’avantage de la détermination simultanée doit alors être comparé à l’inconvénient de la dépense technique plus élevée.

La question de savoir à partir de quel rapport de tensions ou de facteurs de couplage les signaux de tension alternative sont évalués comme étant différents ou identiques est tranchée à l’aide d’une valeur seuil préalablement définie. Cette valeur seuil dépend de la conception et est en général déterminée expérimentalement en fonction du profil d’exigences pour le dispositif capteur électrostatique 7.

Dans une variante de l’exemple de réalisation du dispositif capteur électrostatique 7 représenté dans les figures 1 et 2, il est prévu que l’électrode 8 côté dossier, en tant qu’électrode source, reçoive le signal de tension alternative. Dans ce cas, les deux électrodes 9, 10 côté sangle remplissent la fonction d’électrodes de réception sur lesquelles sont mesurés ou recueillis la tension respective induite et donc les deux facteurs de couplage.

Concernant l’évaluation des facteurs de couplage dans le dispositif de mesure, on procède de façon analogue au cas du mode de réalisation décrit en premier.

Un autre mode de réalisation avantageux du dispositif capteur électrostatique 7 conforme à l'invention est représenté dans les figures 3 et 4, où la figure 4 montre le siège de véhicule automobile 1 avec la personne présentant le corps 6, en tant qu’occupant du véhicule.

Dans le mode de réalisation illustré dans les figures 3 et 4, deux électrodes 9, 10 sont disposées sur le dossier 3 du siège de véhicule 1. Ces deux électrodes 9, 10 sont disposées dans ou sur le dossier 3 du siège, en étant décalées l’une par rapport à l’autre, comme il ressort des figures 3 et 4.

Sur la sangle 5 du système de ceinture de sécurité associé au siège de véhicule 1 mais non représenté en détail, il est prévu une électrode 8 qui s’étend dans le sens de la longueur de la sangle 5.

Dans un premier mode de réalisation, l’électrode 8 côté sangle agit comme électrode source et reçoit le signal de tension alternative. De manière correspondante, les deux électrodes 9, 10 côté dossier remplissent la fonction d’électrodes de réception sur lesquelles on mesure la tension respective induite et on détermine le facteur de couplage qui en résulte. L’évaluation s’effectue dans le dispositif de mesure, de manière analogue à l’exemple de réalisation déjà décrit.

Conformément à une variante du mode de réalisation du dispositif capteur électrostatique 7 représenté dans les figures 3 et 4, les deux électrodes 9, 10 côté dossier sont réalisées comme électrodes sources et reçoivent en alternance le signal de tension alternative, dans le cadre d’un procédé de multiplexage temporel. En variante, les deux électrodes 9, 10 côté dossier, qui servent d’électrodes sources, peuvent également recevoir deux signaux de tension alternative différents.

La tension respective induite est mesurée sur l’électrode 8 côté sangle.

Comme avec le procédé décrit plus haut, mis en œuvre avec deux signaux de tension alternative différents, les composantes de signaux de la tension induite doivent être séparées au moyen de filtres, ce qui nécessite des moyens techniques plus importants.

Par ailleurs, l’évaluation des facteurs de couplage déterminés au moyen du dispositif de mesure s’effectue de la même manière que dans les modes de réalisation décrits plus haut.

Une autre variante particulièrement avantageuse du mode de réalisation du dispositif capteur électrostatique 7 conforme à l'invention représenté dans les figures 1 et 2, comportant l’électrode 8 côté dossier, au nombre d’une, et les deux électrodes 9, 10 côté sangle, se caractérise par le fait que les deux électrodes 9, 10 côté sangle reçoivent un signal de tension alternative qui est déphasé de 180° entre les deux électrodes 9, 10 côté sangle qui agissent comme électrodes sources.

Ainsi, on obtient entre autres que les deux signaux de tension alternative s’annulent sensiblement dans le champ lointain. Le rayonnement parasite est ainsi considérablement réduit.

Sur le plan électrique, un signal de tension alternative avec un déphasage de 180° peut être obtenu très facilement par une inversion de signal (multiplication par -1).

Il suffit alors de mesurer la tension induite sur l’électrode 8 côté dossier, au nombre d’une, qui sert d’électrode de réception. Dans le cas où le corps 6 d’un être vivant se trouve entre les deux électrodes 9, 10 côté sangle, agissant comme électrodes sources, d’une part, et l’électrode 8 côté dossier, au nombre d’une, agissant comme électrode de réception, d’autre part, le signal disparaît presque complètement en raison de l’extinction par superposition.

Pour la plage de signal dans laquelle on constate une concordance du signal, on détermine là aussi une valeur seuil, de préférence par voie expérimentale.

Si la tension induite dans l’électrode 8 côté dossier, agissant comme électrode de réception, est supérieure à la valeur seuil précitée, cela permet de conclure que soit la tension alternative d’origine soit la tension alternative déphasée de 180° est prédominante, en raison des distances différentes entre les deux électrodes 9, 10 côté sangle, servant d’électrodes sources, d’une part, et l’électrode 8 côté dossier, au nombre d’une, servant d’électrode de réception, d’autre part. Il n’y a pas d’extinction.

Avec cet agencement, les deux électrodes 9, 10 côté sangle reçoivent des signaux harmoniques déphasés l’un par rapport à l’autre. L’angle de déphasage est phi.

La première électrode 9 côté sangle reçoit le signal xl(t).

xl(t) = ï cos(cot)

La deuxième électrode 10 côté sangle reçoit le signal x2(t).

x2(t) = ï cos(cot + φ)

Un déphasage de 180° est également appelé « inversion de phase ». Sur le plan de la technique des circuits, cela peut être obtenu de manière particulièrement facile par inversion du signal de référence, comme évoqué précédemment.

Etant donné que les deux signaux xl(t) et x2(t) sont émis par des électrodes 9, 10 agissant comme antennes et disposées à des endroits différents, il existe des superpositions en fonction de l’emplacement.

Dans la mesure où les deux électrodes 9, 10 présentent la même distance par rapport à une électrode ou par rapport à l’électrode 8 côté dossier, agissant comme antenne, elles reçoivent un signal avec x(t) = xl(t) + x2(t) = x cos(cot) + x cos(cot + φ)

Lorsque les distances entre les deux électrodes 9, 10 côté sangle, d’une part, et l’électrode 8 côté dossier, au nombre d’une, d’autre part, sont différentes, les facteurs de couplage recueillis dans cette dernière ont des intensités différentes. Il suffit alors de déterminer à l’aide du dispositif de mesure, lequel des deux signaux xl(t) et x2(t) est prédominant dans le signal de somme.

A cet effet, on détermine le déphasage du signal appliqué à l’électrode 8 côté dossier, par rapport à un angle de phase d’un être vivant de phi/2. Lorsque le signal de somme reçu présente un déphasage < phi/2, la première électrode 9 côté sangle, agissant comme électrode source, avec le signal xl(t), est plus proche de l’électrode 8 côté dossier, agissant comme électrode de réception, que l’autre deuxième électrode 10 côté sangle, agissant comme électrode source, avec le signal x2(t).

Lorsque le déphasage du signal de somme > phi/2, la distance entre l’électrode 8 côté dossier, agissant comme électrode de réception, d’une part, et la deuxième électrode 10 côté sangle, agissant comme électrode source, avec le signal x2(t), d’autre part, est inférieure à la distance entre l’électrode 8 côté dossier, d’une part, et la première électrode 9 côté sangle, d’autre part.

Lorsque le déphasage du signal de somme = phi/2, les deux électrodes 9, 10 côté sangle, agissant comme électrodes sources, se trouvent à la même distance par rapport à l’électrode 8 côté dossier, agissant comme électrode de réception.

Cet agencement conduit au résultat particulier qu’avec la même distance, le signal de somme devient nul, car :

= 5c cos(cot) + (-5c cos(cot + 180°))

Dans un mode de réalisation du dispositif capteur électrostatique conforme à l'invention qui est décrit ci-après en référence aux figures 5 et 6, il est prévu, outre les deux électrodes 9, 10 côté sangle, agissant comme électrodes sources, et l’électrode 8 côté dossier, au nombre d’une, agissant comme électrode de réception, une électrode 11 supplémentaire qui remplit la fonction d’une électrode de réception. Comme il ressort des figures 5 et 6, cette deuxième électrode 11 côté dossier est disposée sur le dossier 3 du siège de véhicule 1 en étant décalée par rapport à la première électrode 8 côté dossier. La première électrode 8, qui est disposée côté dossier et agit comme électrode de réception, est placée de telle manière qu’une sangle 5 passant devant le dossier 3 du siège de véhicule 1 couple un signal de somme avec la position de phase < phi /2 dans la première électrode 8 côté dossier mentionnée ci-dessus, au moyen des deux électrodes 9, 10 prévues dans ou sur elle et agissant comme électrodes sources.

La deuxième électrode 11 côté dossier citée plus haut et utilisée comme électrode de réception est disposée de telle manière que la sangle 5 passant devant le dossier 3 du siège de véhicule 1 couple un signal de somme avec la position de phase < ph i/2 dans cette deuxième électrode 11 côté dossier, agissant comme électrode de réception, avec les deux électrodes 9, 10 agissant comme électrodes sources, avec les signaux xl(t) et x2(t) déjà évoqués plus haut.

Lorsque phi = 180°, on obtient la particularité technique que, indépendamment des facteurs de couplage, seuls peuvent être produits des signaux de somme avec l’angle de phase 0° ou l’angle de phase 180°.

Lorsque l’on utilise deux électrodes 8, 11 côté dossier qui agissent comme électrodes de réception, comme décrit plus haut, on obtient le processus suivant :

Le dispositif de mesure évalue la position de phase des deux signaux reçus. Lorsque ces deux signaux sont décalés de 180° l’un par rapport à l’autre, il n’y a pas de corps 6 d’un être vivant entre les électrodes 9, 10 côté sangle, agissant comme électrodes sources, et les deux électrodes 8, 11 côté dossier, agissant comme électrodes de réception.

Lorsqu’un corps 6 se trouve entre les deux électrodes 8, 11 côté dossier, agissant comme électrodes de réception, et les deux électrodes 9, 10 côté sangle, agissant comme électrodes sources, les deux signaux sont couplés de façon quasiment identique dans ce corps

6. Etant donné que les deux signaux sont déphasés de 180°, ils s’annulent mutuellement lorsque les conditions de couplage dans le corps 6 sont identiques. Le corps 6 présente alors un potentiel de surface qui tend vers 0 volts.

En raison de conditions de couplage différentes entre le corps 6 et les deux électrodes 8, 11 côté dossier, agissant comme électrodes de réception, il est possible que les amplitudes de réception dans les deux électrodes 8, 11 côté dossier, agissant comme électrodes de réception soient différentes, mais les deux signaux de réception présenteront toujours la même position de phase.

Grâce à la position de phase dans les électrodes 8, 11 côté dossier, agissant comme électrodes de réception, ce mode de réalisation permet également de détecter si la sangle a été attachée en présentant une torsion, et dans ce cas, il est possible d’émettre une indication correspondante.

En principe, il est possible de perfectionner le dispositif capteur électrostatique décrit ci-dessus à l’aide de différents modes de réalisation et de variantes, en vue de l’utiliser pour d’autres applications. Ainsi, des électrodes supplémentaires, qui sont installées par exemple sur la paroi arrière du dossier 3, permettent de détecter de manière simple si la sangle 5 est placée derrière le dossier 3 du siège de véhicule 1. Dans ce cas, le système de ceinture de sécurité du siège de véhicule 1 ne se trouve pas non plus dans son mode de fonctionnement correct.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif capteur électrostatique (7) placé sur deux objets (3, 5) qui peuvent adopter des configurations spatiales différentes l’un par rapport à l’autre et entre lesquels on peut disposer le corps (6) d’un être vivant, et permettant de détecter si un tel corps (6) se trouve entre l’un et l’autre des objets (3, 5), caractérisé en ce qu’une électrode (8) est placée sur l’un des objets (3, 5) et deux électrodes (9, 10) sont placées sur l’autre objet (5, 3), en ce que les deux électrodes (9, 10) disposées sur l’autre objet (5, 3) sont décalées l’une par rapport à l’autre et, en cas de présence d’un corps (6) sur l’autre objet (3, 5), présentent un recouvrement de corps identique ou quasiment identique, en ce que, dans le cas où il n’y a pas de corps (6) présent entre les deux objets (3, 5), l’électrode (8) sur l’un des objets (3, 5) présente par rapport à la première électrode (9) disposée sur l’autre objet (5, 3) une distance qui est différente de celle par rapport à la deuxième électrode (10) disposée sur l’autre objet (5, 3), en ce que l’électrode (8) disposée sur l’un des objets (3, 5) ou les deux électrodes (9, 10) disposées sur l’autre objet (5, 3) porte(nt) une charge électrique, et en ce que le dispositif capteur électrostatique (7) présente un dispositif de mesure qui permet de recueillir un facteur de couplage entre l’électrode (8) disposée sur l’un des objets (3, 5) et la première électrode (9) disposée sur l’autre objet (5, 3), et un facteur de couplage entre l’électrode (8) disposée sur l’un des objets (3, 5) et la deuxième électrode (10) disposée sur l’autre objet (5, 3), et qui permet de comparer les deux facteurs de couplage entre eux.
2. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’une valeur de seuil pour l’écart entre les deux facteurs de couplage peut être prédéfinie dans le dispositif de mesure, le passage en-dessous de cette valeur de seuil ayant pour effet que les deux facteurs de couplage sont recueillis comme étant identiques.
3. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux objets (3, 5) sont une sangle (5) d’un système de ceinture de sécurité et un siège de véhicule automobile (1), par exemple le dossier (3) de celui-ci.
4. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication

3, caractérisé en ce que sont disposées sur la sangle (5) du système de ceinture de sécurité, deux électrodes (9, 10) qui s’étendent dans le sens longitudinal de la sangle (5) et sont décalées l’une par rapport à l’autre dans le sens de la largeur de la sangle (5), et une électrode (8) est disposée sur le dossier (3) du siège de véhicule automobile (1).
5. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication

4, caractérisé en ce que les deux électrodes (9, 10) côté sangle, en tant qu’électrodes sources, peuvent recevoir un signal de tension alternative d’une fréquence comprise de préférence entre 40 KHz et 250 kHz.
6. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication

5, caractérisé en ce que la première et la deuxième électrode (9, 10) côté sangle peuvent recevoir le signal de tension alternative en alternance dans le temps.
7. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première et la deuxième électrode (9, 10) côté sangle peuvent recevoir des signaux de tension alternative différents.
8. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’électrode (8) côté dossier, en tant qu’électrode source, peut recevoir un signal de tension alternative d’une fréquence comprise de préférence entre 40 kHz et 250 kHz.
9. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 3, caractérisé en ce que deux électrodes (9, 10) sont disposées sur le dossier (3) du siège de véhicule automobile (1), en étant décalées l’une par rapport à l’autre, et une électrode (8) est disposée sur la sangle (5) du système de ceinture de sécurité.
10. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’électrode (8) côté sangle, en tant qu’électrode source, peut recevoir un signal de tension alternative d’une fréquence comprise de préférence entre 40 kHz et 250 kHz.
11. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux électrodes (9, 10) côté dossier, en tant qu’électrodes sources, peuvent recevoir un signal de tension alternative d’une fréquence comprise de préférence entre 40 kHz et 250 kHz.
12. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la première et la deuxième électrode (9, 10) côté dossier peuvent recevoir le signal de tension alternative en alternance dans le temps.
13. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la première et la deuxième électrode (9, 10) côté dossier peuvent recevoir des signaux de tension alternative différents.
14. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 5 ou 11, caractérisé en ce que la première et la deuxième électrode (9, 10), fonctionnant comme électrodes émettrices et sources, peuvent recevoir un signal de tension alternative déphasé de 180 degrés entre les deux électrodes (9, 10).
15. Dispositif capteur électrostatique (7) selon la revendication 14, caractérisé en ce que, outre l’électrode (8) servant d’électrode de réception, il est prévu une électrode de réception (11) supplémentaire, les deux électrodes de réception (8, 11) étant disposées à des distances différentes par rapport aux première et deuxième électrodes (9, 10) servant d’électrodes émettrices et sources, et un signal de somme peut être couplé respectivement dans les deux électrodes (8, 11) servant d’électrodes de réception, et les positions de phase des deux signaux de somme étant différentes.

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