DISPOSITIF ET PROCEDE DE COMMANDE TACTILE POUR EQUIPEMENTS ELECTRIQUES
La présente invention concerne un dispositif de commande tactile. Elle vise également un procédé mis en œuvre dans ce dispositif, des équipements et installations électriques pourvues de ce dispositif, ainsi qu'un procédé de réalisation associé.
Le domaine technique concerné est celui de la commande tactile de luminaires tels que des lampadaires, lampes à poser, ou appliques murales, mais englobe aussi la commande d'équipements électriques tels que des moteurs d'entraînement ou d'asservissement.
Le réglage de l'intensité lumineuse d'équipements d'éclairage par des dispositifs de commande tactile est désormais largement connu, comme l'illustre par exemple le document GB-A-2 249 378. Dans la plupart des équipements proposés, la zone de commande tactile est de surface limitée, par exemple une pastille conductrice, la base d'une lampe de chevet ou encore la structure métallique d'un abat-jour. On connaît également par le document FR-A-2 701 792 des luminaires dans lesquels la zone de contact tactile est constituée par tout ou partie de la surface extérieure du support de ces luminaires, ce support étant préalablement soumis à un traitement par imprégnation en vue de le rendre conducteur.
La plupart des équipements lumineux à commande tactile ont par ailleurs en commun de mettre en oeuvre un triac, composant d'électronique de puissance très 0 répandu, pour appliquer sur une charge résistive et/ou inductive, notamment une ampoule ou un tube, une forme d'onde de tension correspondant à une fraction réglable des demi-arches de la forme d'onde sinusoïdale de la tension secteur. Ce triac est commandé par un circuit 5 électronique directement branché sur le secteur et conçu
autour d'un circuit intégré spécialisé de commande de triac, tel que le circuit SLB 0587 de SIEMENS.
Ce circuit spécialisé procure une commande de triac particulièrement adaptée pour le réglage d'équipements d'éclairage. Il est très largement utilisé dans une structure de circuit électronique préconisée par le constructeur. Ce circuit est en fait typiquement adapté pour des applications dans lesquelles la zone sensitive ou de contact n'est située qu'à quelques centimètres du circuit lui-même, par exemple pour un interrupteur mural sensitif. Il s'agit d'applications qui peuvent être désignées sous le terme de contact sensitif direct.
La plupart des équipements électriques à commande tactile actuels présentent des zones tactiles de faible étendue qui sont généralement métalliques. Ces limitations imposées le plus souvent par des problèmes de fiabilité de la commande peuvent constituer pour l'utilisateur de ces équipements une contrainte et une gêne opératoire contribuant à freiner le développement de ce type d'équipement à commande tactile. Le document FR2701792 divulgue certes des équipements à commande tactile dans laquelle les zones tactiles peuvent s'étendre sur une grande partie de la surface extérieure d'un support en matériau isolant, mais ce support doit préalablement être traité pour réduire l'impédance électrique de l'une de ses zones de façon que la zone d'impédance réduite soit isolée électriquement, qu'elle soit mise en contact électrique avec une entrée de détection d'un circuit de commande et qu'elle possède une portion accessible au toucher, de façon à permettre l'apparition de courants de fuite lors du toucher de cette portion par un opérateur. Ce traitement est réalisé en pratique par imprégnation de la zone concernée avec une solution ionique telle qu'une solution aqueuse à base de perchlorure de fer. Ceci suppose en pratique que le
matériau constituant le support à traiter soit relativement poreux pour permettre cette imprégnation. Par ailleurs, il semble difficile de contrôler le niveau de pénétration de la solution ionique au sein de la zone traitée et de pouvoir garantir une stabilité dans le temps des caractéristiques électriques des zones traitées .
Le document WO 94 19918 divulgue un procédé de réalisation d'une installation pour l'alimentation d'organes électriques mettant en œuvre une commande tactile avec détection de courant de fuite sur une zone tactile dont l'impédance électrique a été réduite par traitement chimique préalable. Ce document décrit un traitement amont du courant de fuite ayant pour fonction d'inhiber tout courant de fuite présentant une variation Δi/Δt inférieur à un seuil de variation prédéterminé. Le circuit de mesure correspondant est alimenté par un circuit de polarisation.
Le document US 4 668 877 divulgue un module de réglage électronique d'un équipement d'éclairage mettant en œuvre une détection d'une variation de capacité lorsque 1 ' enveloppe extérieure de cet équipement est touchée et une transmission de signaux de détection depuis l'équipement vers le module de réglage via le câble d'alimentation. Ce module inclut un oscillateur avec une fréquence de fonctionnement choisie au-dessus de la bande radio AM et un filtre sélectif en fréquence prévu pour discriminer tout signal non tactile, en particulier les signaux radiofréquences perturbateurs. Or, il a été constaté par le présent déposant que l'application de circuits de commande actuels tels que le circuit SLB 0587 à des luminaires pourvus de zones tactiles éloignées du circuit de commande de phase et de grande dimension pouvait conduire dans certaines situations et configurations à des problèmes de fiabilité
et de manque de performance principalement dus au fait que la zone sensitive peut se trouver à plus d'un mètre du circuit et que la transmission du contact se fait par la structure même de l'appareil et non par un fil électrique. En outre, pour des luminaires comportant une grande surface de contact, on a constaté expérimentalement une forte sensibilité aux perturbations électromagnétiques rayonnées ou conduites pouvant conduire à des déclenchements intempestifs. Par ailleurs, les circuits électroniques de commande tactile actuels s'avèrent parfois sensibles aux perturbations conduites sur le secteur.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de commande tactile qui soit adapté à l'utilisation de zones tactiles de grande dimension ou éloignées en présentant une meilleure immunité aux perturbations électromagnétiques, tout en étant moins complexe et moins coûteux que les dispositifs de commande connus. Ceci est obtenu avec un dispositif de commande tactile, pour commander l'alimentation d'un équipement électrique, notamment un équipement d'éclairage, à partir d'une source de tension alternative monophasée, comprenant: - des moyens interrupteurs bidirectionnels commandés disposés en série avec la source de tension alternative monophasée et ledit équipement électrique, des moyens pour commander lesdits moyens interrupteurs bidirectionnels, de façon à appliquer sur ledit équipement électrique une fraction réglable de chaque demi-cycle de la source de tension alternative, et des moyens pour détecter une commande tactile effectuée sur une zone tactile prévue sur ledit équipement électrique, ces moyens de détection comprenant:
des moyens pour capter, à partir d'une zone électriquement conductrice située à proximité de la zone tactile ou de la zone tactile elle-même lorsque celle-ci est électriquement conductrice, un courant de fuite entre cette zone tactile et une référence de neutre associée à ladite source de tension, et
- des moyens pour traiter, en amont des moyens de commande, le signal de courant de fuite ainsi capté.
Suivant l'invention, les moyens de traitement amont sont agencés pour discriminer tout signal non tactile et sont reliés directement à la zone électriquement conductrice ou à la zone tactile elle-même lorsque celle- ci est électriquement conductrice, et traitent un signal de courant de fuite brut non polarisé ou modulé. Ainsi, à la différence des dispositifs de commande tactile de l'art antérieur qui mettent en œuvre des techniques de polarisation de la zone tactile ou de modulation HF, le dispositif de commande tactile selon l'invention traite directement le signal de courant de fuite et discrimine au sein de ce signal de courant de fuite tout signal considéré comme non tactile.
Dans le dispositif de commande tactile selon l'invention, les zones respectivement électriquement conductrice et tactile sont clairement distinctes, à la différence notamment des dispositifs de commande divulgués dans le FR2701792 dans lesquels le mécanisme physique d'imprégnation contribue à créer, depuis la surface intérieure vers la surface accessible au toucher, une zone intermédiaire à gradient de conductivité électrique négatif. Avec la présente invention, une zone isolante est maintenue à dessein entre la zone tactile et la zone conductrice, avec pour effet technique de garantir un haut niveau de sécurité des utilisateurs à l'égard de tout risque de choc électrique tout en procurant une grande sensibilité dans la détection des
courants de fuite. Par ailleurs, le dispositif de commande tactile selon l'invention permet en pratique un fonctionnement fiable dans une large plage de tension, pour des conditions d'utilisation allant d'un état de haute isolation (utilisateur sur une base en matériau plastique d'au moins une dizaine de centimètres d'épaisseur) à un état de conduction élevé.
De plus, un avantage majeur apporté par les dispositifs de commande tactile selon l'invention par rapport à l'art antérieur réside dans le fait qu'ils peuvent désormais être conçus pour assurer une totale réversibilité entre phase et neutre, ce qui procure aux utilisateurs de ces dispositifs de commande une plus grande facilité d'utilisation puisque leur fonctionnement devient alors indépendant de la polarité de connexion au secteur .
Les moyens de détection de courant de fuite sont en outre de préférence agencés pour procurer une détection de courant de fuite lorsque l'impédance de fuite (Zf) associée au contact de commande est soit de module très élevé, soit de module très bas.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de commande tactile comprend en outre des moyens pour traiter la tension alternative monophasée en amont des moyens de commande de phase de sorte que lesdits moyens de commande de phase sont sensiblement immunes à toute perturbation conduite en provenance de la source de tension alternative monophasée.
Lorsque le dispositif de commande tactile selon l'invention comprend en outre des moyens pour alimenter à partir de la tension alternative monophasée les moyens de commande de phase et des moyens pour réguler la tension d'alimentation générée par ces moyens d'alimentation, ces moyens de régulation sont de préférence surdimensionnés en courant par rapport au dimensionnement nominal
préconisé pour lesdits moyens de commande de phase pour un fonctionnement en commande sensitive.
Dans le cas pratique d'un dispositif de commande tactile selon l'invention, dont les moyens d'alimentation comprennent au moins un composant redresseur et un composant capacitif, on peut avantageusement prévoir que ce dispositif de commande tactile comprenne en outre un composant résistif disposé en amont des moyens de commande de phase entre la ligne de phase et les moyens d'alimentation pour décharger ledit composant capacitif. Dans une forme de réalisation préférée du circuit de traitement amont d'un dispositif de commande tactile selon l'invention, les moyens de traitement amont comprennent: - des moyens pour générer à partir d'un signal de courant de fuite un signal logique de détection, comprenant par exemple une bascule logique séquentielle, et,
- des moyens interrupteurs commandés par ce signal logique de détection pour fournir aux moyens de commande de phase un signal de commande approprié.
Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de commande tactile, mis en œuvre dans un dispositif de commande tactile selon l'invention, comprenant :
- une application commandée d'une fraction réglable de chaque demi-cycle de la source de tension alternative sur ledit équipement électrique,
- une commande de cette application selon des modes de commande prédéterminés et réglables, en fonction de commandes tactiles effectuées sur une zone tactile dudit équipement électrique, une détection de ces commandes tactiles, comprenant une captation, à partir d'une zone électriquement conductrice située à proximité de la zone
tactile ou de la zone tactile elle-même lorsque celle-ci est électriquement conductrice, un courant de fuite entre cette zone tactile et une référence de neutre associée à ladite source de tension, et - un traitement amont du signal de courant de fuite ainsi capté.
Suivant l'invention, ce traitement amont du signal de courant de fuite inclut une discrimination de tout signal non tactile, sans polarisation ou modulation préalable dudit signal de courant de fuite.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un équipement électrique comprenant au moins un organe opérationnel alimenté à partir d'une source d'alimentation alternative et un dispositif à commande tactile selon l'invention, caractérisé en ce que la zone électriquement conductrice à laquelle sont reliés les moyens de détection est séparée de la zone tactile par une zone en matériau isolant.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux d'un équipement électrique selon l'invention, la zone électriquement conductrice est réalisée par un revêtement électriquement conducteur déposée sur une face intérieure d'une pièce support creuse en matériau isolant dont la face extérieure comporte la zone tactile. Ce revêtement électriquement conducteur consiste par exemple en une couche mince d'un matériau électriquement conducteur. Ce type de revêtement peut être réalisé selon de multiples techniques de dépôt. Une technique de dépôt particulièrement simple et économique consiste à déposer une ou plusieurs couches d'un liant comprenant des particules conductrices.
La pièce support creuse peut être par exemple un cylindre ou une structure tubulaire. La zone électriquement conductrice peut être réalisée par dépôt et séchage d'une couche mince d'une solution
électriquement conductrice, sur la surface intérieure de la pièce support. Cette solution électriquement conductrice peut par exemple comprendre de la poudre de carbone en suspension dans un liant telle que de la colle en émulsion.
La présente invention peut concerner tout type d'équipement électrique, notamment des équipements d'éclairage, lampadaires, lampes de chevet, mais aussi des équipements de motorisation. Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé une installation électrique comprenant un ensemble d'équipements électriques alimentés par une source de tension alternatives et un ensemble de dispositifs de commande tactile selon l'invention, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une pièce support en matériau isolant comportant sur une face extérieure au moins une zone tactile et sur une face intérieure une zone électriquement conductrice reliée à des moyens de détection de courant de fuite, cette zone électriquement conductrice étant isolée de toute structure reliée à la référence de potentiel.
La pièce support peut par exemple être réalisée sous la forme d'une baguette profilée en forme de U pourvue d'une plaque de couvercle ou de capot et disposée le long d'une paroi.
Un autre aspect de l'invention concerne un procédé pour réaliser un dispositif de commande tactile selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend un dépôt d'un revêtement électriquement conducteur sur la surface intérieure d'une pièce support en matériau isolant dont la surface intérieure comporte une zone tactile.
Lorsque ce procédé est appliqué à une pièce support creuse en matériau isolant, ce dépôt est réalisé par les étapes suivantes:
- un remplissage de la pièce support creuse avec une solution électriquement conductrice comprenant des particules électriquement conductrices en suspension dans un liant, - une évacuation de cette solution hors de la pièce support creuse, et un séchage de l'intérieur de la pièce support creuse.
Ces étapes de dépôt peuvent bien sûr être réitérées autant de fois que nécessaire pour obtenir une épaisseur de revêtement conducteur appropriée.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: - La figure 1 illustre de façon synoptique le principe de détection mis en oeuvre dans le dispositif de commande tactile selon l'invention;
- la figure 2 illustre un premier exemple de réalisation d'un dispositif de commande tactile selon l'invention pour la commande d'un équipement d' éclairage;
- la figure 3 illustre un second exemple de réalisation d'un dispositif de commande tactile selon l'invention; - la figure 4 est un schéma électrique d'un exemple de réalisation d'un circuit de traitement tactile mis en œuvre dans un dispositif de commande tactile selon l'invention;
- la figure 5A est un schéma électrique d'un exemple de réalisation d'un circuit de traitement tactile mis en œuvre dans un dispositif de commande tactile de type ON/OFF selon l'invention;
- la figure 5B est un schéma électrique d'un exemple de réalisation d'un circuit de traitement tactile
mis en œuvre dans un dispositif de commande tactile de type ON/ON selon l'invention;
- la figure 6 représente une baguette profilée de commande tactile mise en œuvre dans une installation électrique selon l'invention; et
- la figure 7 est une vue en coupe de la baguette profilée de commande tactile représentée en figure 6.
On va maintenant décrire la structure et les fonctions essentielles d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de commande tactile selon l'invention, en même temps qu'un procédé de réalisation associé, en référence aux figures 1 et 2. Dans la suite, on désignera par une même référence des éléments ou composants communs aux deux figures précitées.
On considère un équipement d'éclairage 1 comportant un luminaire 2 comprenant par exemple une base 21, une structure tubulaire 24 au moins partiellement métallique, un module 26 pour recevoir une ampoule électrique 22 à incandescence ou halogène, et un variateur électronique intégrant un dispositif de commande tactile 10 selon l'invention. La structure tubulaire 24 présente sur au moins une partie de sa surface extérieure une zone tactile 20 constituée à partir d'un matériau 28, par exemple de la peinture ou un vernis en une ou plusieurs couches, et couvrant une zone électriquement conductrice 27 réalisée par exemple sous la forme d'un tube métallique dans lequel on fait notamment passer un câble électrique 29 d'alimentation de l'ampoule 22, ou sous la forme d'une couche d'un matériau électriquement conducteur déposé sur une structure en matériau isolant
(par exemple de la terre cuite) ou faiblement conducteur.
La zone tactile 20 est nécessairement isolée, par exemple par une pièce isolante 25, de la base 21 si celle-ci est conductrice et de la surface 40 sur laquelle
est posé le luminaire 2. Le niveau d'isolation électrique que doit présenter la pièce isolante 25 dépend directement de la conductivité électrique du matériau constituant la zone tactile et de des dimensions de celle-ci.
Le dispositif de commande tactile 100 comprend une partie de contrôle C et une partie de puissance P comportant un triac 15 faisant fonction d'interrupteur bidirectionnel commandé et contrôlant l'alimentation électrique de l'ampoule 22 à partir d'une source de tension alternative monophasée V qui est en général le secteur, via un transformateur 14. Un circuit FC de la tension alternative d'entrée est disposé en amont du triac 15 pour prémunir le dispositif de commande tactile 100 de toute commande intempestive due à une perturbation sur le secteur.
La partie de contrôle C est construite autour d'un circuit de contrôle de phase 100, par exemple un circuit intégré spécialisé tel que le circuit SLB 0587 de SIEMENS ou un circuit équivalent, recevant un signal de courant de fuite provenant de la zone tactile 20 à travers un circuit de discrimination FR relié à la zone conductrice 27 et émettant un signal T de déclenchement du triac 15. Le signal de courant de fuite préalablement traité par le circuit de discrimination FR est appliqué en entrée 5 et soumis à un contrôle d'entrée IC, puis à une évaluation et reconnaissance de signal SE et appliqué en entrée d'une boucle à verrouillage de phase PLL (Phase Loop Lock) . Cette boucle à verrouillage de phase est couplée à un module de synchronisation SC relié via une entrée 4 à la partie de puissance P pour prélever une image de la tension aux bornes du triac 15, et est connectée à un circuit intégrateur extérieur RC via les broches 3 et 7 du circuit intégré 100. La boucle à verrouillage de phase assure la synchronisation des impulsions de déclenchement
du triac 15 sur le signal de tension alternative, et fournit des signaux d'horloge CK à un module de blocage de sécurité ST, à une logique de commande de temporisation CL, au module d'évaluation et de reconnaissance SE, à un compteur SC de stockage de la consigne d'éclairage et à un module comparateur CO. Le circuit de commande de phase 100 comprend en outre une logique TP de sortie d'impulsions de déclenchement et un étage de sortie OS délivrant en sortie 8 les impulsions de déclenchement T, et est pourvu d'un circuit VS pour fournir à partir de la tension secteur une tension d'alimentation redressée en entrée 7 par rapport à une référence de masse 1.
Un exemple pratique de réalisation d'un dispositif de commande tactile 10 selon l'invention est illustré en figure 2. Le circuit de discrimination FR est ici réalisé sous la forme de deux condensateurs Csl, Cs2 (1 nF, 2 kV) en série avec la mise en parallèle d'une résistance Rp (4,7 MΩ) et d'un condensateur Cp (10 nF) . La résistance 12 disposée entre la ligne de phase Ph et l'entrée de détection 5 est de préférence déterminée en fonction de chaque type de luminaire commandé. A titre d'exemple pratique, la résistance 12 est choisie dans une gamme de 100 kΩ à 800 kΩ, donc à des valeurs significativement inférieures aux valeurs préconisées par le constructeur, à savoir de 1 MΩ à 4,7 MΩ. Le recours à une résistance 12 de plus faible valeur a permis d'obtenir une sensibilité de détection satisfaisante dans des situations de commande où la zone tactile est de grande dimension, les valeurs préconisées par le constructeur étant en fait adaptées à des utilisations de commande par touche sensitive.
La présence du condensateur Cp en parallèle sur la résistance Rp a pour effet d'accroître l'intensité du courant de fuite tout en n'affectant pas sa composante
active. Cet effet classique du au déphasage capacitif apporté par le condensateur est ici mis à profit pour obtenir une plus grande sensibilité du dispositif de commande tactile selon l'invention. Par ailleurs, les condensateurs Csl, Cs2 connectés en série contribuent à renforcer la sécurité de l'utilisateur.
Le circuit d'alimentation VS adopté dans le dispositif de commande tactile selon l'invention diffère de celui préconisé par le constructeur par le fait que l'un des condensateurs de filtrage 16 est choisi à une valeur (68 pF) significativement plus faible que celles préconisées par le constructeur, à savoir entre 10 et 100 nF. Ce choix a permis de renforcer considérablement l'immunité du circuit de commande de phase aux perturbations HF conduites sur le secteur en éliminant de nombreuses situations de commande intempestive. Il faut par ailleurs noter qu'il est nécessaire de prévoir une diode Zener 17 de régulation de la tension d'alimentation du circuit de commande de phase qui soit surdimensionnée en courant par rapport aux preconisations du constructeur pour un fonctionnement en commande sensitive, afin de garantir un fonctionnement satisfaisant du dispositif de commande tactile 10 selon l'invention. A titre d'exemple pratique, on a utilisé ici une diode Zener de référence BZX85C.
Par ailleurs, dans certaines applications particulières du dispositif de commande tactile selon l'invention, il peut être avantageux de placer une résistance 18 entre la ligne de phase et l'anode de la diode Zener 17, afin d'augmenter encore la sensibilité de détection sans détériorer pour autant la fiabilité du dispositif. Cette résistance 18, qui peut par exemple être choisie égale à 680 kΩ, a notamment pour effet de décharger le condensateur 19 du circuit d'alimentation VS
et donc d'éviter une dérive de tension aux bornes de ce condensateur .
Outre le circuit de filtrage HF 13 préconisé par le constructeur, il est prévu en amont du circuit de commande de phase 100 un circuit FC de traitement de la tension d'entrée pouvant être matérialisé dans sa forme de réalisation la plus simple par une varistance qui présente une résistance très élevée tant que la tension à ses bornes reste inférieure à une tension de seuil, cette résistance s 'effondrant au delà de cette tension de seuil .
On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de commande tactile selon l'invention tel que décrit en référence aux figures 1 et 2. Lorsqu'un utilisateur 30 met en contact un ou plusieurs de ses doigts 32, ou une autre partie de son corps, en un point quelconque de la zone tactile 20 du luminaire 2, un courant de fuite circule alors entre la phase du secteur et le neutre N à travers le circuit de discrimination FR, la zone conductrice 27, le matériau 28 constituant la zone tactile 20, le (s) doigt (s) 32, la main et le corps de l'utilisateur 30, et le sol. Les différents composants conducteurs extérieurs au dispositif de commande tactile 10 peuvent être modélisées par une impédance de fuite Zf dont le module varie considérablement en fonction du lieu où est disposé le luminaire 2, en particulier du caractère humide ou sec du sol, du type de chaussures portées par l'utilisateur et d'autres facteurs environnementaux. Le courant de fuite If est alors détecté et traité par le circuit de commande de phase, par exemple le circuit SLB 0587, qui génère des impulsions T de déclenchement du triac 15 en réglant l'angle ou la phase de déclenchement en fonction de la durée du contact 32 exercé sur la zone tactile 20.
Les circuits de commande de phase, par exemple le circuit SLB 0587, sont généralement conçus pour mémoriser le niveau d'extinction et le rétablir à l'allumage si une broche (2) est laissée libre. Lorsque cette broche est portée à un niveau haut, l'éclairage s'effectue alors au niveau maximum, correspondant à un angle de phase à l'allumage de 152°. La zone tactile est reliée à la broche d'entrée 5 du circuit SLB 0587 à travers le circuit de discrimination FR et une ou plusieurs résistances de plusieurs MΩ qui ont pour fonction de protéger l'utilisateur. Par ailleurs, d'autres composants de protection sont prévus au sein du dispositif de commande tactile selon l'invention, tels qu'une diode Zener d'écrêtage et une diode de limitation de la tension directe appliquée.
Le passage de l'allumage à l'extinction et de l'extinction à l'allumage s'effectue par un toucher court, de durée comprise entre 50 et 400 millisecondes. Le réglage de l'intensité lumineuse s'effectue en exerçant un contact tactile pendant un laps de temps supérieur à 400 millisecondes. La variation de l'angle de phase, donc de 1 ' éclairement, est quasi-linéaire en fonction du temps jusqu'à un éclairement maximum. Le retour vers un éclairement minimum est obtenu en respectant un laps de temps sans contact puis en exerçant à niveau un contact de durée suffisante.
La mise en oeuvre du dispositif de commande tactile selon 1 ' invention a permis en pratique un fonctionnement fiable dans une plage de tension de 130 à 270 Volt, pour des conditions d'utilisation allant d'un état de haute isolation (utilisateur sur une base en matériau plastique d'au moins une dizaine de centimètres d'épaisseur) à un état de conduction élevée (sol mouillé) .
La présente invention peut avantageusement être appliquée pour la commande tactile de luminaires au moins
partiellement métalliques tels que des lampadaires, lampes à poser, appliques murales, etc..
La structure tubulaire 24 peut être par exemple réalisée en matériau isolant tel que du bois, de la céramique ou un matériau plastique. La surface extérieure de cette structure tubulaire accessible au toucher constitue une zone tactile 20 qui peut d'ailleurs être revêtue d'une peinture ou d'un vernis en une ou plusieurs couches, tandis que la surface intérieure comporte un revêtement électriquement conducteur 27. Ce revêtement conducteur peut par exemple être réalisé sous la forme d'une couche d'un matériau électriquement conducteur déposé. On fait passer à l'intérieur de la structure tubulaire un câble électrique 29 d'alimentation de l'ampoule 22.
La zone tactile 20 est nécessairement isolée, par exemple par une pièce isolante 25, de la base 21 si celle-ci est conductrice et de la surface 50 sur laquelle est posé le luminaire 2. L'isolation électrique peut également être obtenue avec un segment de la zone 28 non recouvert du revêtement électriquement conducteur. Le niveau d'isolation électrique que doit présenter la pièce isolante 25 dépend directement de la conductivité électrique du matériau constituant la zone tactile et de des dimensions de celle-ci.
Dans une autre forme préférée de réalisation d'un dispositif de commande tactile illustrée par les figures 3 et 4, la détection d'une commande tactile est effectuée en mettant en œuvre un circuit de traitement amont incluant un interrupteur électronique commandé. Il est à noter que dans les deux figures précitées, les composants communs au dispositif de commande des figures 1 et 2 comportent des références communes et ne seront pas décrits à nouveau. Le circuit de traitement amont FR' comprend:
- un circuit logique séquentiel 53 recevant en entrée un signal de commande tactile à travers une résistance de détection 54 de plusieurs MΩ reliée à la zone conductrice ST, - un module 55 de fourniture d'une tension d'alimentation du circuit logique séquentiel 53, à partir de la tension alternative entre phase et neutre, et un transistor 51, du type MOSFET (Métal Oxide
Semiconductor Field Effect Transistor) ou IGBT (Insulated gâte Bipolar Transistor) , dont la grille est reliée à la sortie du circuit logique séquentiel 53 via une résistance de grille 57, ce transistor 51 commandant l'application du potentiel de phase sur l'entrée d'extension 6 du circuit de commande 100 via une résistance d'extension R6.
A titre d'exemple, le constructeur du circuit SLB 0587 (SIEMENS) préconise une résistance R6 de 470 kΩ et une résistance R5 de 120 kΩ disposée entre la broche de masse 7 du circuit de commande 100 et la résistance R6. La résistance de détection 5' peut par exemple être réalisée sous la forme de plusieurs résistances en série. Le circuit logique séquentiel 53 a pour fonction de bloquer tout signal impulsionnel résultant d'un toucher de la zone tactile et de générer un signal de commande en forme de créneau qui soit stable et calibré. Ce circuit logique 53 peut être réalisé de multiples façons, un mode de réalisation particulièrement simple consistant à utiliser un circuit intégré logique de type CD4011 (technologie CMOS) incluant quatre portes logiques de type NAND (NON ET) à deux entrées et de connecter ces portes logiques entre elles de manière à réaliser une bascule, comme l'illustre la figure 4. Dans ce mode de réalisation, il est nécessaire de prévoir un module 55 pour alimenter le circuit intégré en mode flottant. Un tel module d'alimentation 55 peut par exemple être
réalisé, selon un schéma conventionnel, à partir de deux condensateurs C4, C5 (par exemple, 0,47μF; 0,33 μF) connectés respectivement à la ligne de phase P et à la ligne de neutre N et à deux première et seconde résistances de puissance R13, Rll (par exemple, 3,9 kΩ, 1 kΩ/ 1W) . La première résistance de puissance R13 est également reliée à l'anode d'une diode de redressement D et à la cathode d'une diode Zener DZ (12 V), tandis que la seconde résistance de puissance Rll est reliée à la borne de masse du circuit logique 53. Un condensateur de filtrage C3 est connecté entre la cathode de la diode de redressement D qui est relié à la borne d'alimentation Vcc du circuit logique 53 et l'anode de la diode Zener DZ qui est reliée à la borne de masse dudit circuit 53. Le circuit logique séquentiel 53 comprend, suivant une structure classique en logique séquentielle, une première porte NAND PI ayant une première entrée reliée à la ligne de commande tactile via les résistances de détection RI, R2, R5 et une seconde entrée également reliée à la ligne de commande tactile via un condensateur de détection C6 et deux résistances RI, R2 parmi les résistances de détection précitées. Une seconde porte NAND P2 a une première entrée connectée à la première entrée de la première porte NAND PI et une seconde entrée reliée d'une part à une entrée d'une troisième porte NAND P3 et d'autre part à la sortie d'une quatrième porte NAND P4. Cette quatrième porte NAND P4 a une première entrée reliée à la sortie de la première porte PI et une seconde entrée reliée à la sortie de la troisième porte P3. La sortie de la quatrième porte P4 constitue la sortie du circuit logique séquentiel 53. La sortie de la seconde porte P2 est reliée à une première entrée de la troisième porte P3.
Un condensateur C8 (1 nF, 100 V) est connecté entre la sortie de la première porte PI et la tension
d'alimentation Vcc du circuit intégré 53. Deux condensateurs de filtrage C2, Cl ont une borne commune reliée à la masse du circuit intégré 53 et leur autre borne reliée respectivement à la seconde entrée de la première porte PI et à la seconde entrée de la première porte P2.
Lorsque, suite à un toucher de la zone tactile, une impulsion électrique d'amplitude suffisante survient sur la ligne de commande tactile, cette impulsion est appliquée en entrée du circuit logique séquentiel 53 qui fait fonction de bascule et génère en sortie un signal en créneau de durée prédéterminée qui est appliqué via la résistance R50 à la grille du transistor de commande 51. Ce transistor 51 est alors commuté en en mode conducteur, ce qui provoque l'application de la tension de phase sur les résistances R50 et R60 reliées respectivement aux bornes 6 et 7 du circuit de commande 100 qui génère alors des signaux de commande du triac 15 (cf figures 1 à 3) . Ce type de circuit de traitement amont est particulièrement immune aux signaux parasites HF et accepte une large gamme d'impédance de fuite.
On peut aussi concevoir dans le cadre de la présente invention un circuit de commande de type ON/OFF dans lequel le signal de sortie issu des moyens de traitement amont est directement appliqué à la commande d'un triac de puissance sans mettre en œuvre de circuit de commande de phase, comme l'illustre la figure 5A dans laquelle les composants communs au circuit de la figure 4 sont repérés par des références communes. Dans cette configuration, le circuit de commande ON/OFF CA comprend, outre la bascule séquentielle 53 et les composants de détection et de traitement amont présents dans le circuit illustré en figure 4, un optocoupleur OP ayant une entrée reliée en sortie de la bascule séquentielle 53 via une résistance RIO et une sortie reliée à la gâchette d'un triac de
puissance TR via une résistance de gâchette R12, ce triac
TR étant directement placé en série avec l'équipement électrique commandé L. ce mode de réalisation, qui ne procure qu'un fonctionnement de type ON/OFF est particulièrement simple et peu coûteux. Il peut trouver de nombreuses applications domestiques pour des équipements électriques ne justifiant pas ou ne requérant pas un réglage de puissance.
Le valeur de capacité du condensateur C6 est choisie en fonction de la nature de la zone tactile, en particulier selon qu'il s'agit de bois, de métal ou bien d'une poterie. Il en est de même pour les résistances R5, Rll et R13 qui sont aussi choisies en fonction de la nature du matériau constituant la zone tactile. Dans un autre mode de réalisation d'un circuit de commande selon l'invention permettant un fonctionnement de type ON/ON (commande progressive croissante ou décroissante) , un relais est mis en œuvre pour activer le circuit de commande de phase, comme l'illustre la figure 5B dans laquelle les composants communs aux figures 4 et 5A sont repérés par des références communes.
Dans ce mode particulier de réalisation, le circuit de traitement CB comprend ainsi, outre la bascule séquentielle 53 et les composants passifs associés à cette bascule séquentielle et décrits précédemment en référence aux figures 4 ou 5, un relais MR contrôlant la connexion ou la déconnexion des bornes 6 (extension) et 7 (masse) du circuit de commande de phase SLB 0587, et un circuit de commande de relais CR disposé entre la sortie de la bascule séquentielle 53 et l'entrée de commande du relais miniature MR. En pratique, on peut avantageusement utiliser un relais 12 V 1RT du commerce. Le circuit de commande de relais CR correspond à un montage conventionnel comprenant un transistor bipolaire Tl (par exemple, de type BC238) recevant en entrée le signal de
sortie de la bascule 53 via une résistance R4 et une diode D3 (par exemple, de type 1N4148), avec un condensateur polarisé connecté entre son émetteur et sa base. Le collecteur du transistor Tl fournit la commande du relais MR. Ce mode de réalisation s'est avéré en pratique particulièrement efficace et robuste. Il est à noter que dans cet exemple pratique de réalisation, l'entrée 1 de la première porte du circuit logique 53 n'est pas connectée. Les modes de réalisation qui viennent d'être décrits en référence aux figures 3, 4, 5A et 5B sont particulièrement avantageux dans la mesure où ils permettent en pratique de s'affranchir de la contrainte usuelle de polarité des prises de courant secteur, en acceptant indifféremment l'un ou l'autre des branchements possibles du dispositif de commande tactile sur le réseau électrique monophasé. Par ailleurs, le fait de commander le circuit de commande de phase par un signal logique en lieu et place d'un signal analogique a pour effet de réduire considérablement les risques de déclenchement intempestif ou de non prise en compte d'une commande.
La présente invention peut être avantageusement appliquée à la réalisation d'installations électriques pourvues de baguettes de commande tactile disposées sur les parois d'un local, comme l'illustrent les figures 6 et 7. Une baguette profilée en forme de U 4 est par exemple encastrée dans une paroi 41 de façon à sensiblement affleurer la surface de cette paroi. Cette baguette profilée, réalisée dans un matériau plastique, comporte une pièce interne en forme de U 44 et une plaque de couvercle ou de capot 49 réalisée également en matériau plastique et conçue pour être enclipsée dans la pièce interne 44. La plaque de couvercle 49 comporte sur sa face interne un revêtement électriquement conducteur 47, tandis que sa face extérieure constitue la zone
tactile 40, le matériau plastique constituant la plaque réalisant la fonction de zone isolante 48. Il est important de noter que la revêtement électrique 47 ne doit couvrir la face interne de la plaque de couvercle 49 que partiellement, des bandes non revêtues 46a, 46b devant être prévues pour garantir une isolation électrique suffisante entre le revêtement conducteur 47 et le corps 410 de la paroi 41 qui se trouve en pratique à un potentiel sensiblement voisin de la référence de potentiel du système. Ces bandes non revêtues peuvent en pratique avoir une largeur de quelques millimètres, par exemple 4 à 5 mm. L'agencement en forme de U de la baguette profilée 4 garantit en outre que la zone électriquement conductrice 47 soit maintenue à distance suffisante du corps 410 de la paroi. En pratique, un espace 45 d'environ 1 mm suffit pour garantir cette isolation électrique. On peut avantageusement prévoir que de telles baguettes puissent être juxtaposées lors du montage d'une installation et connectées électriquement au moyen de pièces de connexion électrique fixées respectivement aux faces internes des deux plaques de couvercle correspondantes au niveau d'une jonction 43 entre deux baguettes, pour assurer la continuité électrique des revêtements conducteurs. On peut mettre en oeuvre pour cela des techniques connues de clipsage en utilisant notamment des pièces en matériau souple de contact à faible résistance. Les faces internes 40 des baguettes sont alors reliées électriquement à l'entrée de détection de courant de fuite d'un dispositif 10 de commande tactile selon 1 ' invention contrôlant l'alimentation électrique d'une charge 42
Après montage et enclipsage des plaques de fermeture, la baguette de commande tactile peut être recouverte d'un papier peint, d'un revêtement mural ou d'une ou plusieurs couches de peinture ou de vernis. On peut également
prévoir des baguettes de commande tactile fixées sur une paroi sans encastrement, et bien d'autres agencements, la structure interne de la baguette garantissant une parfaite isolation électrique de la zone électriquement conductrice par rapport à la masse.
Ce mode particulier de réalisation peut être avantageusement mis en oeuvre pour la commande éloignée d ' équipements électriques .
On va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, un mode particulier de réalisation d'une pièce support de détection mise en oeuvre dans un équipement électrique selon l'invention tel qu'un lampadaire halogène comportant une structure tubulaire en bois.
Cette structure tubulaire est préalablement remplie d'un liant conducteur tel que de la colle en emulsion comportant des particules conductrices en suspension. On peut par exemple utiliser du noir de carbone ou du graphite préalablement mélangé dans de la colle. A titre d'exemple non limitatif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, un liant conducteur peut être réalisé dans les proportions approximatives suivantes: pour 0,7 litre d'eau, environ 25 grammes de graphite et 14 grammes de colle.
La structure tubulaire est ensuite vidée, et une mince pellicule de liant conducteur, d'épaisseur inférieure au millimètre, reste déposée sur la surface intérieure de la structure tubulaire. On réalise ensuite un séchage, naturel ou forcé, de cette pellicule. Il a été constaté expérimentalement qu'une seule opération de dépôt était suffisante pour garantir un fonctionnement satisfaisant du dispositif de commande tactile. Il peut cependant être envisagé, dans des cas particuliers, de réitérer l'opération de dépôt une ou plusieurs fois afin de garantir un revêtement conducteur homogène sur toute la surface utile de la structure tubulaire. Ce mode de
réalisation d'un revêtement conducteur présente les avantages de la simplicité, de l'économie et de l'absence de toxicité, au contraire des solutions de perchlorure de fer utilisées dans les procédés d'imprégnation de l'art antérieur.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, la forme et la dimension des zones tactiles peuvent être quelconques. Il en est de même pour les matériaux constituant respectivement la zone tactile et la zone conductrice pour lesquels le choix sera conditionné entre autres par des considérations de conductivité électrique, d'esthétique et de faisabilité. On comprendra aisément que bien d'autres configurations de circuit électronique et électrique peuvent être envisagées dans le cadre de présente invention. De même, une grande latitude est offerte au concepteur pour le choix des composants passifs et actifs mis en œuvre dans les circuits de commande. En outre, la fonction de bascule logique peut être réalisée de bien d'autres manières que celle qui vient d'être décrite.
Par ailleurs, on peut envisager d'autres structures de circuit de commande de triac que le circuit SLB 0587 décrit ci-dessus. En outre, la présente invention peut aussi être mise en oeuvre pour la commande de l'alimentation d'équipements électriques autres que des équipements d'éclairage, par exemple pour la commande de petits moteurs électriques.