FR3123525A1 - Capteur de proximité capacitif - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un capteur (1) de proximité capacitif comprenant un circuit de détection (10), comprenant une capacité de détection (Ce), une capacité de stockage (Cext) et des interrupteurs (T1, T2, T3, T4, T5), un générateur de tension continue (Vcc) et un microcontrôleur (20) configuré pour commander les interrupteurs (T1, T2, T3, T4, T5) et pour : obtenir une valeur de tension aux bornes de la capacité de stockage (Cext) et aux bornes de la capacité de détection (Ce),calculer une première moyenne définie par la moyenne des valeurs de tension obtenues à la fin de chaque itération d’une première phase d’acquisition et une deuxième moyenne définie par la moyenne des valeurs de tension à la fin de chaque itération d’une deuxième phase d’acquisition,détecter une présence humaine lorsque la différence entre la première moyenne et la deuxième moyenne est supérieure à un seuil de détection prédéfini. Figure pour l’abrégé : Fig 1
Description
La présente invention se rapporte au domaine des capteurs capacitifs et concerne notamment un capteur de proximité capacitif et un procédé utilisant un tel capteur.
Dans un véhicule automobile, il est connu d’utiliser des capteurs capacitifs pour détecter une présence humaine et déclencher des fonctions du véhicule. Par exemple, il est connu de monter un capteur capacitif dans les poignées des ouvrants, afin de détecter la présence de la main d’un utilisateur du véhicule et ainsi déverrouiller les ouvrants, ou bien sous la malle du véhicule afin de détecter le passage d’un pied pour l’ouvrir.
Une telle détection est possible du fait que la proximité d’une partie du corps humain augmente le champ électrostatique et donc la valeur de capacitance d’un condensateur. Ainsi, dans une solution connue, dite « DCVD » (Differential Capacitive Voltage Divider ou diviseur de tension capacitif différentiel), le capteur capacitif comprend une électrode reliée à un circuit de détection comportant des condensateurs et des interrupteurs, et un microcontrôleur permettant de commander les interrupteurs pour faire des mesures à partir d’instructions stockées dans sa zone mémoire.
Une mesure se décompose en une série de conversions analogique numérique successives, par exemple 8. Les mesures sont réalisées par le microcontrôleur dès qu’il est disponible, c’est-à-dire lorsque le microcontrôleur n’est pas en train de traiter des instructions, le temps entre deux mesures n’étant donc pas prédéfini. A chaque mesure, le microcontrôleur commande les interrupteurs périodiquement en ouverture et en fermeture, de sorte à remplir une capacité de détection puis à la vider dans une capacité de stockage avant de mesurer la tension aux bornes de la capacité de stockage pour en déterminer la valeur. A défaut de présence humaine à proximité du capteur, la valeur de la capacité de détection reste en-deçà d’un certain seuil pour un nombre prédéterminé de mesures consécutives, par exemple trois. En cas de présence humaine, la valeur de la capacité de détection dépasse le seuil pendant le nombre prédéterminé de mesures consécutives.
Cependant, en cas de présence d’humidité ou de pluie, il peut arriver que la valeur de la capacité de détection dépasse également le seuil pendant le nombre prédéterminé de valeurs consécutives. Cela entraîne des fausses détections de présence humaine et donc le déclenchement inapproprié de certaines fonctions du véhicule, telles que le déverrouillage des ouvrants.
Il s’avère donc utile de remédier au moins en partie à ces inconvénients.
A cette fin, l’invention concerne un capteur de proximité capacitif comprenant un circuit de détection muni d’une capacité de détection, d’une capacité de stockage et d’interrupteurs, un générateur de tension continue et un microcontrôleur configuré pour commander les interrupteurs du circuit de détection, le microcontrôleur étant remarquable en ce qu’il est configuré pour :
- lors d’une première phase d’initialisation, commander l’application d’une tension aux bornes de la capacité de détection dont la valeur est égale à la moitié de la tension délivrée par le générateur de tension continue,
- lors d’une première phase d’acquisition, itérée un nombre de fois N, N étant un nombre entier naturel supérieur ou égal à trois, suite à la première phase d’initialisation, de réaliser les sous-étapes suivantes de:
- commande de la décharge de la capacité de détection sur une première durée prédéfinie, puis
- commande de la charge de la capacité de détection sur ladite première durée prédéfinie, puis
- commande du transfert de la charge de la capacité de détection vers la capacité de stockage pour obtenir une valeur de tension aux bornes de la capacité de stockage par conversion analogique-numérique,
- lors d’une deuxième phase d’initialisation, suite à la première phase d’acquisition, commander l’application d’une tension aux bornes de la capacité de détection dont la valeur est égale à la moitié de la tension délivrée par le générateur de tension continue,
- lors d’une deuxième phase d’acquisition, itérée un nombre de fois N, suite à la deuxième phase d’initialisation, réaliser les sous-étapes suivantes de:
- commande de la charge de la capacité de détection sur une deuxième durée prédéfinie, puis
- commande de la décharge la capacité de détection sur la deuxième durée prédéfinie, puis
- commande du transfert de charge de la capacité de stockage vers la capacité de détection pour obtenir une valeur de tension aux bornes de la capacité de stockage par conversion analogique-numérique, et
- déterminer la valeur d’un paramètre de détection, égal à la différence entre une première moyenne et une deuxième moyenne, où la première moyenne est définie par la moyenne des valeurs de tension obtenues à la fin de chaque itération de la première phase d’acquisition, et où la deuxième moyenne est définie par la moyenne des valeurs de tension à la fin de chaque itération de la deuxième phase d’acquisition, et
- comparer la différence entre la première moyenne déterminée et la deuxième moyenne déterminée, avec un seuil de détection prédéfini.
Dit autrement, à l’étape b), on commande la décharge de la capacité de détection, avec ladite décharge qui est mise en œuvre pendant un intervalle de temps de durée égale à première durée prédéfinie, puis on commande la charge de la capacité de détection, avec ladite charge qui est mise en œuvre pendant un intervalle de temps de durée égale à cette même première durée déterminée.
De façon similaire, à l’étape d), on commande la charge de la capacité de détection, avec ladite charge qui est mise en œuvre pendant un intervalle de temps de durée égale à deuxième durée prédéfinie, puis on commande la décharge de la capacité de détection, avec ladite décharge qui est mise en œuvre pendant un intervalle de temps de durée égale à cette même deuxième durée déterminée.
A l’étape b) les sous-étapes sont avantageusement mises en œuvre l’une immédiatement après l’autre. De la même façon, à l’étape d), les sous-étapes sont avantageusement mises en œuvre l’une immédiatement après l’autre.
Ainsi, le capteur et le microcontrôleur permettent de déterminer une présence humaine, sans toutefois que la présence d’humidité dans l’environnement du capteur ne perturbe les mesures réalisées par ledit capteur. En effet, la première phase d’acquisition et la deuxième phase d’acquisition permettent de supprimer l’influence de la présence d’eau sur les mesures de détection effectuées par le microcontrôleur.
De manière avantageuse, l’étape f) inclut la détection d’une présence humaine, lorsque la différence entre la première moyenne déterminée et la deuxième moyenne déterminée est supérieure à un seuil de détection prédéfini. Dit autrement, l’étape f) comporte alors la fourniture d’une information relative à la présence d’un individu, lorsque ladite différence est supérieure au seuil de détection prédéfini. Le capteur selon l’invention permet ainsi de réaliser des mesures de détection d’une présence humaine à proximité.
L’invention concerne également un véhicule comprenant un capteur et un microcontrôleur tel que présenté précédemment.
Ainsi, lorsque le capteur est monté par exemple dans les poignées d’ouvrants du véhicule, le capteur et le microcontrôleur permettent d’empêcher de fausses détections dues à la présence d’humidité dans l’environnement du véhicule.
Enfin, l’invention concerne également un procédé mis en œuvre par le microcontrôleur du capteur tel que présenté précédemment, le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend :
- une première phase d’initialisation, dans laquelle une tension, dont la valeur est égale à la moitié de la tension délivrée par le générateur de tension continue, est appliquée aux bornes de la capacité de détection
- une première phase d’acquisition, itérée un nombre de fois N, N étant un nombre entier naturel supérieur ou égal à trois, suite à la première phase d’initialisation, comprenant les sous-étapes suivantes de:
- commande de la décharge de la capacité de détection sur une première durée prédéfinie, puis
- commande de la charge de la capacité de détection sur ladite première durée prédéfinie, puis
- commande du transfert de la charge de la capacité de détection vers la capacité de stockage pour obtenir une valeur de tension aux bornes de la capacité de stockage par conversion analogique-numérique,
- une deuxième phase d’initialisation, suite à la première phase d’acquisition, dans laquelle une tension dont la valeur est égale à la moitié de la tension délivrée par le générateur de tension continue, est appliquée aux bornes de la capacité de détection,
- une deuxième phase d’acquisition, itérée un nombre de fois N, suite à la deuxième phase d’initialisation, comprenant les sous-étapes suivantes de:
- commande de la charge de la capacité de détection sur une deuxième durée prédéfinie,
- commande de la décharge la capacité de détection sur la deuxième durée prédéfinie,
- commande du transfert de charge de la capacité de stockage vers la capacité de détection pour obtenir une valeur de tension aux bornes de la capacité de détection par conversion analogique-numérique,
- détermination de la valeur d’un paramètre de détection, égal à la différence entre une première moyenne et une deuxième moyenne, où la première moyenne est définie par la moyenne des valeurs de tension obtenues à la fin de chaque itération de la première phase d’acquisition, et où la deuxième moyenne est définie par la moyenne des valeurs de tension à la fin de chaque itération de la deuxième phase d’acquisition, et
- comparaison entre, d’une part, la différence entre la première moyenne déterminée et la deuxième moyenne déterminée, et d’autre part un seuil de détection prédéfini.
Dit autrement, à l’étape b), on commande la décharge de la capacité de détection, avec ladite décharge qui est mise en œuvre pendant un intervalle de temps de durée égale à première durée prédéfinie, puis on commande la charge de la capacité de détection, avec ladite charge qui est mise en œuvre pendant un intervalle de temps de durée égale à cette même première durée déterminée.
De façon similaire, à l’étape d), on commande la charge de la capacité de détection, avec ladite charge qui est mise en œuvre pendant un intervalle de temps de durée égale à deuxième durée prédéfinie, puis on commande la décharge de la capacité de détection, avec ladite décharge qui est mise en œuvre pendant un intervalle de temps de durée égale à cette même deuxième durée déterminée.
A l’étape b) les sous-étapes sont avantageusement mises en œuvre l’une immédiatement après l’autre. De la même façon, à l’étape d), les sous-étapes sont avantageusement mises en œuvre l’une immédiatement après l’autre.
De manière avantageuse, l’étape f) inclut la détection d’une présence humaine, lorsque la différence entre la première moyenne déterminée et la deuxième moyenne déterminée est supérieure à un seuil de détection prédéfini. Dit autrement, l’étape f) comporte alors la fourniture d’une information relative à la présence d’un individu, lorsque ladite différence est supérieure au seuil de détection prédéfini. Le procédé selon l’invention forme alors un procédé de détection d’une présence humaine à proximité d’un capteur tel que présenté précédemment.
L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur remarquable en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé tel que présenté précédemment. Le ou les processeurs appartiennent au microcontrôleur du capteur selon l’invention.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
Claims (5)
- Capteur (1) de proximité capacitif comprenant un circuit de détection (10) muni d’une capacité de détection (Ce), d’une capacité de stockage (Cext) et d’interrupteurs (T1, T2, T3, T4, T5), un générateur de tension continue (Vcc) et un microcontrôleur (20) configuré pour commander les interrupteurs (T1, T2, T3, T4, T5 ) du circuit de détection (10), le microcontrôleur (20) étant caractérisé en ce qu’il est configuré pour :
a) lors d’une première phase d’initialisation (Pinit1), commander l’application d’une tension aux bornes de la capacité de détection (Ce) dont la valeur est égale à la moitié de la tension délivrée par le générateur de tension continue (Vcc),
b) lors d’une première phase d’acquisition (P1), itérée un nombre de fois N, N étant un nombre entier naturel supérieur ou égal à trois, suite à la première phase d’initialisation (Pinit1), réaliser les sous-étapes suivantes de:
i) commande de la décharge de la capacité de détection (Ce) sur une première durée prédéfinie (d1), puis
ii) commande de la charge de la capacité de détection (Ce) sur ladite première durée prédéfinie (d1), puis
iii) commande du transfert de la charge de la capacité de détection (Ce) vers la capacité de stockage (Cext) pour obtenir une valeur de tension aux bornes de la capacité de stockage (Cext) par conversion analogique-numérique,
c) lors d’une deuxième phase d’initialisation (Pinit2), suite à la première phase d’acquisition (P1), commander l’application d’une tension aux bornes de la capacité de détection (Ce) dont la valeur est égale à la moitié de la tension délivrée par le générateur de tension continue (Vcc) ;
d) lors d’une deuxième phase d’acquisition (P2), itérée un nombre de fois N, suite à la deuxième phase d’initialisation (Pinit2), réaliser les sous-étapes suivantes de:
i) commande de la charge de la capacité de détection (Ce) sur une deuxième durée prédéfinie (d2), puis
ii) commande de la décharge la capacité de détection (Ce) sur la deuxième durée prédéfinie (d2), puis
iii) commande du transfert de charge de la capacité de stockage (Cext) vers la capacité de détection (Ce) pour obtenir une valeur de tension aux bornes de la capacité de stockage (Cext) par conversion analogique-numérique,
e) déterminer la valeur d’un paramètre de détection, égal à la différence entre une première moyenne et une deuxième moyenne, où la première moyenne est définie par la moyenne des valeurs de tension obtenues à la fin de chaque itération de la première phase d’acquisition (P1), et où la deuxième moyenne est définie par la moyenne des valeurs de tension à la fin de chaque itération de la deuxième phase d’acquisition (P2), et
f) comparer la différence entre la première moyenne déterminée et la deuxième moyenne déterminée, avec un seuil de détection prédéfini. - Capteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la valeur de la capacité de détection (Ce) est égale à la valeur de la capacité de stockage (Cext).
- Véhicule comprenant un capteur (1) et un microcontrôleur (20) selon la revendication précédente.
- Procédé mis en œuvre par le microcontrôleur (20) d’un capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend :
a) une première phase d’initialisation (Pinit1), dans laquelle une tension, dont la valeur est égale à la moitié de la tension délivrée par le générateur de tension continue (Vcc), est appliquée aux bornes de la capacité de détection (Ce),
b) une première phase d’acquisition (P1), itérée un nombre de fois N, N étant un nombre entier naturel supérieur ou égal à trois, suite à la première phase d’initialisation (Pinit1), comprenant les sous-étapes suivantes de:
i) commande de la décharge (E11) de la capacité de détection (Ce) sur une première durée prédéfinie (d1), puis
ii) commande de la charge (E12) de la capacité de détection sur ladite première durée prédéfinie (d1), puis
iii) commande du transfert (E13) de la charge de la capacité de détection (Ce) vers la capacité de stockage (Cext) pour obtenir une valeur de tension aux bornes de la capacité de stockage (Cext) par conversion analogique-numérique,
c) une deuxième phase d’initialisation (Pinit2), suite à la première phase d’acquisition (P1), dans laquelle une tension dont la valeur est égale à la moitié de la tension délivrée par le générateur de tension continue (Vcc), est appliquée aux bornes de la capacité de détection (Ce),
d) une deuxième phase d’acquisition (P2), itérée un nombre de fois N, suite à la deuxième phase d’initialisation (Pinit2), comprenant les sous-étapes suivantes de:
i) commande de la charge (E21) de la capacité de détection sur une deuxième durée prédéfinie (d2), puis
ii) commande de la décharge (E22) la capacité de détection sur la deuxième durée prédéfinie (d2), puis
iii) commande du transfert (E23) de charge de la capacité de stockage (Cext) vers la capacité de détection (Ce) pour obtenir une valeur de tension aux bornes de la capacité de détection par conversion analogique-numérique,
e) une détermination de la valeur d’un paramètre de détection, égal à la différence entre une première moyenne et une deuxième moyenne, où la première moyenne est définie par la moyenne des valeurs de tension obtenues à la fin de chaque itération de la première phase d’acquisition (P1), et où la deuxième moyenne est définie par la moyenne des valeurs de tension à la fin de chaque itération de la deuxième phase d’acquisition (P2), et
f) une comparaison entre, d’une part, la différence entre la première moyenne déterminée et la deuxième moyenne déterminée, et d’autre part un seuil de détection prédéfini. - Produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé selon la revendication 4.
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