Support de pile pour circuit électrique.
L'invention concerne un support de pile défini selon le préambule de la revendication 1. Elle concerne encore un circuit électronique comprenant un tel support, un dispositif de commande à distance comprenant un tel circuit électrique et une pièce métallique destinée à réaliser un tel support.
La miniaturisation des dispositifs électroniques rend cruciales les questions d'encombrement. De ce fait, de nombreux dispositifs électriques sont alimentés grâce à une petite pile plate dite pile
« bouton » ayant la forme d'un bouton ou d'une pièce de monnaie. Ces piles sont par exemple des piles au lithium, dont le pôle négatif est constitué par un disque occupant la partie centrale de la face inférieure tandis que le pôle positif est constitué par la face supérieure et par la surface latérale.
On connaît du brevet US 4,120,022, une montre comprenant deux cavités pour recevoir des piles bouton. Les pôles de ces piles sont reliés à un circuit imprimé à l'aide de lames conductrices. Par une action sur un bouton, une lame est déformée pour établir un contact entre un pôle d'une pile et une terminaison du circuit imprimé. Dans cette montre la fonction de support des piles est assurée par les cavités et les lames permettent d'appliquer des potentiels électriques en différents points du circuit imprimé.
Les piles peuvent également être directement disposées horizontalement sur un circuit imprimé à l'aide d'une pièce métallique en forme d'arceau. De tels supports sont notamment commercialisés sous la marque Keystone (marque déposée).
Ces piles peuvent également être maintenues dans des supports en plastique comportant des lamelles de contact électrique, comme décrit dans les brevets EP 0 938 754, US 6,062,901 ou dans la demande de brevet US 2004/0106035, le contenu de ces documents étant incorporé par référence à la présente demande.
Dans le cas du support décrit dans le brevet US 6,062,901 , la pile est disposée verticalement ce qui peut constituer un gain de place sur le circuit imprimé.
Les dispositifs alimentés par ces piles nécessitent parfois de présenter au moins une touche activée manuellement, à usage peu fréquent ou exceptionnel. Il s'agit par exemple d'une touche de ré-initialisation, ou encore une touche de programmation. On peut citer par exemple le cas particulier d'un récepteur ou d'un émetteur de télécommande radioélectrique qui nécessitent d'être appariés afin que l'un obéisse aux ordres de l'autre. Dans ce cas, l'opération d'appariement s'effectue par transmission d'un identifiant ou d'un code spécifique. Cette transmission, à l'émission ou à la réception, est initialisée par un appui sur une touche spécifique à usage exceptionnel. Bien souvent, la manœuvre sur la touche est effectuée à l'aide d'un objet saillant comme un tournevis, au travers d'un trou ménagé dans le plastron du boîtier, au droit de la touche.
Aussi simple soit-elle, cette fonction de contact électrique occasionnel nécessite une touche de qualité, évitant les contacts intempestifs et supportant des appuis parfois trop prononcés. De plus, l'accès « aveugle » à travers un trou nécessite de dégager un espace suffisant autour de ladite touche pour éviter des incidents lorsqu'un objet saillant est introduit dans le trou avec une forte inclinaison.
Le but de l'invention est de réaliser un support de pile améliorant les supports de pile connus de l'art antérieur. En particulier l'invention propose un support de pile intégrant une touche à usage exceptionnel. L'invention propose également un circuit électrique comprenant un support selon l'invention et un dispositif de commande à distance comprenant un tel circuit électrique.
Le support selon l'invention est caractérisé par la partie caractérisante de la revendication 1.
Différentes variantes du support sont définies par les revendications dépendantes 2 à 6.
Le circuit électronique selon l'invention est défini par la revendication 7.
Différentes variantes du circuit électronique sont définies par les revendications dépendantes 8 à 11.
Le dispositif de commande à distance selon l'invention est défini par la revendication 12.
La pièce métallique selon l'invention est définie par la revendication 13.
Le dessin annexé représente à titre d'exemples plusieurs modes de réalisation d'un support, d'un circuit électrique et d'un dispositif de commande selon l'invention.
La figure 1 est une vue de dessus d'une première variante d'un premier mode de réalisation du support selon l'invention.
La figure 2 est une vue de dessus d'un circuit imprimé faisant partie de la première variante du premier mode de réalisation du support selon l'invention.
La figure 3 est une vue en coupe selon le plan HI-III de la figure 4 d'une deuxième variante du premier mode de réalisation du support selon l'invention.
La figure 4 est une vue de dessus de la deuxième variante du premier mode de réalisation du support selon l'invention.
La figure 5 est une vue en coupe selon le plan V-V de la figure 6 d'une troisième variante du premier mode de réalisation du support selon l'invention.
La figure 6 est une vue de dessus d'une troisième variante du premier mode de réalisation du support selon l'invention.
La figure 7 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation du support selon l'invention.
La figure 8 est une vue en coupe d'un support selon l'invention monté verticalement sur un circuit électrique.
La figure 9 est un schéma d'un circuit électrique dans lequel le premier mode de réalisation du support de pile peut avantageusement être mis en œuvre.
La figure 10 est un schéma d'un circuit électrique dans lequel le deuxième mode de réalisation du support de pile peut avantageusement être mis en œuvre.
Une première variante d'un premier mode de réalisation d'un support 10 de pile 20 selon l'invention, représenté aux figures 1 et 2, comprend principalement une pièce 18 en tôle métallique. Cette pièce 18 est destinée à être fixée, par exemple par soudure, sur un circuit imprimé 16 pour constituer le support. La pièce 18 est munie à cet effet de deux pattes 13 et 14. Elle comprend essentiellement une partie plane 15, située dans un plan décalé d'une distance supérieure à l'épaisseur de la pile que le support est destiné à recevoir, par rapport au plan des pattes 13 et 14.
Des découpes partielles de la tôle constituant cette pièce 18 permettent de dégager dans sa partie plane 15 au moins une lamelle élastiquement déformable 17 qui est ensuite pliée de manière à ce qu'elle présente une extrémité arrondie dont le sommet se trouve dans un plan décalé par rapport au plan des pattes 13 et 14 d'une distance inférieure à l'épaisseur de la pile que le support est destiné à recevoir. Ainsi, la lamelle élastique 17 exerce une action élastique sur la pile quand celle-ci est insérée dans le support monté sur le circuit imprimé, ce qui garantit un bon contact électrique avec le premier pôle de la pile, typiquement le pôle positif. Cette action est reprise par le circuit imprimé 16, l'action élastique garantit donc également un bon contact électrique entre le deuxième pôle de la pile et une pastille centrale PGND conductrice présente sur le circuit imprimé. On remarque que toute la pièce métallique est alors portée au potentiel du premier pôle de la pile. La pastille PGND constitue, dans cette variante de réalisation, un élément conducteur destiné à venir en contact avec un pôle de la pile et une terminaison électrique de cet élément.
Des pastilles conductrices PVCC présentes sur le circuit imprimé permettent d'établir un contact électrique entre le premier pôle de la pile et un circuit électrique défini par le circuit imprimé.
La pièce métallique 18 comprend également un deuxième élément élastiquement déformable. Cet élément a la forme d'une lamelle 11 s'étendant depuis la partie plane 15 radialement au-delà de la circonférence de la pile (par exemple de 5 à 10 mm). Une double pliure 12 accroît l'élasticité de cette lamelle et permet de ramener son extrémité libre dans un plan compris entre le plan de la partie 15 et le plan des pattes 13 et 14 ou le plan du circuit imprimé 16. Une pastille conductrice P11 est présente sur le circuit imprimé en vis-à-vis de la lamelle 11. La distance entre l'extrémité libre de la lamelle et le circuit imprimé est par exemple de 1 à 2 mm en l'absence de toute contrainte sur la lamelle. Cette distance est destinée à éviter tout contact intempestif entre la lamelle et la pastille. La lamelle est en outre destinée à se déformer sous l'effet d'une action mécanique de manière à venir établir un contact électrique avec la pastille PP11 , c'est-à-dire entre le premier pôle de la pile et la pastille PP11.
La tôle conductrice utilisée pour réaliser les supports connus de l'art antérieur présente toutes les caractéristiques mécaniques et électriques nécessaires pour réaliser la partie métallique 18 du support 10 selon cette première variante de réalisation. Pour un surcoût modique voire nul, le support selon l'invention présente également la fonction supplémentaire de contact électrique à usage peu fréquent.
Une deuxième variante du premier mode de réalisation d'un support 30 de pile 20 selon l'invention, représenté aux figures 3 et 4, comprend principalement une partie annulaire 31 réalisée en matériau isolant. Cette partie annulaire présente une section en forme de L et permet de
recevoir la pile. Pour ce faire, elle présente un diamètre intérieur égal (au jeu nécessaire pour la mise en place près) au diamètre extérieur de la pile.
Ce support 30 est monté sur un circuit imprimé 42. Lorsque la pile est en position dans le support, sa face supérieure se trouve en contact pressant contre une lamelle supérieure 34 et sa face inférieure se trouve en contact pressant contre une lamelle inférieure 35. La lamelle supérieure 34 est donc en contact électrique avec le premier pôle de la batterie, typiquement le pôle positif, alors que la lamelle inférieure se trouve en contact avec le deuxième pôle de la batterie. Lorsqu'une pile est mise en place dans le support, les lamelles sont élastiquement déformées en flexion de manière à garantir leur contact avec les pôles de la pile.
Les lamelles supérieure et inférieure sont supportées par des épaulements 32 et 33 réalisés en matière isolante. De préférence, ces épaulements font partie de la partie annulaire et sont obtenus avec celle- ci par moulage. Les épaulements peuvent également présenter des moyens réversibles de maintien en position de la pile dans le support.
Les lamelles inférieure et supérieure sont respectivement reliées à des terminaisons électriques TGND et TVCC. Ces terminaisons ont la forme de picots conducteurs traversant les épaulements 32 et 33 et le circuit imprimé et définissent un plan sensiblement perpendiculaire à celui des lamelles. Ces picots sont destinés à être soudés sur le circuit imprimé de manière à lier mécaniquement le support à celui-ci et à lier électriquement les lamelles 34 et 35 au circuit électrique défini par le circuit imprimé via des pastilles conductrices PVCC et PGND.
Une lamelle supérieure supplémentaire 36 est disposée au voisinage de la lamelle supérieure 35. Cette lamelle supérieure supplémentaire 36 est également reliée à une terminaison électrique TP11. Cette terminaison a également la forme d'un picot conducteur traversant l'épaulement 32 et le circuit imprimé. Ce picot est également destiné à être soudé sur le circuit imprimé de manière à lier mécaniquement le support à celui-ci et à lier électriquement la lamelle supérieure supplémentaire 36 au circuit électrique défini par le circuit imprimé via une pastille conductrice PP11.
La lamelle supérieure supplémentaire 36 est, dans sa position de repos, décalée par rapport à la lamelle supérieure 34 de manière à ce qu'un espace soit ménagé entre le premier pôle de la batterie et la lamelle supérieure supplémentaire 36. Ce décalage est obtenu par un positionnement différent en hauteur des lamelles 34 et 36 sur l'épaulement 32. Alternativement, le positionnement de chaque lamelle peut être fait à une même hauteur sur l'épaulement, mais, dans ce cas, les lamelles présentent des pliages différents.
L'espace entre la lamelle 36 et le premier pôle de la pile doit être suffisant pour éviter tout de contact électrique intempestif entre eux. L'espace peut par exemple mesurer 1 à 2 mm.
La lamelle supérieure supplémentaire 36 constitue donc un contact électrique normalement ouvert avec le premier pôle de la batterie.
Sur la figure 3, ont été représentés en traits pointillés le picot TGND, la pastille PGND et l'épaulement 33 bien que ceux-ci se trouvent en amont du plan de coupe IH-III.
Un circuit imprimé 42 sur lequel est monté un circuit électronique 43, dont on n'a représenté que le support de pile, est contenu dans un boîtier 40
d'un dispositif de commande à distance. Ce boîtier est muni d'un orifice 41 situé en vis-à-vis de la lamelle supérieure supplémentaire 36. L'introduction d'un outil saillant comme un tournevis ou un crayon fin dans l'orifice 41 permet d'exercer une pression sur la lamelle supérieure supplémentaire 36 afin de la déformer et d'établir entre celle-ci et le pôle supérieur de la pile un contact électrique. Cette action est représentée par une flèche pleine RST.
Une disposition identique du boîtier, du circuit imprimé et du support de pile peut également être utilisée avec la première variante du premier mode de réalisation. Dans ce cas, l'orifice se situe en vis-à-vis de la lamelle 11.
Une troisième variante du premier mode de réalisation d'un support 50 de pile 20 selon l'invention, représenté aux figures 5 et 6, diffère principalement de la variante précédente par la disposition des lamelles supérieures. Il comprend une partie isolante 51 destinée à recevoir la pile
20 et présentant des épaulements 52 et 53 supportant respectivement des lamelles supérieures 54 et 56 et une lamelle inférieure 55. Les lamelles 54, 55 et 56 sont respectivement reliées à des terminaisons électriques TVCC, TGND et TP11 permettant de lier le support au circuit imprimé 42.
Dans cette variante, la lamelle supérieure supplémentaire 56 est disposée au-dessus de la lamelle supérieure 54. Un espace d'un à deux millimètres sépare les deux lamelles pour éviter tout contact intempestif entre celles-ci. Lorsqu'on exerce une action sur la lamelle supérieure supplémentaire 56, celle-ci se déforme et vient en contact avec la lamelle supérieure 54. La lamelle supérieure supplémentaire 56 est ainsi portée au même potentiel que la lamelle supérieure 54, c'est-à-dire au même potentiel que la face supérieure de la pile.
Un deuxième mode de réalisation d'un support 60 selon l'invention est représenté à la figure 7. Le support 60 comprend une partie isolante 61 destinée à recevoir la pile 20 et présentant des épaulements 62 et 63 supportant respectivement des lamelles supérieures 64 et 66 et une lamelle inférieure 65. Les lamelles 64, 65 et 66 sont respectivement reliées à des terminaisons électriques TVCC, TGND et TP11 permettant de lier le support 60 au circuit imprimé 42.
Ce support 60 diffère principalement de la troisième variante du premier mode de réalisation en ce que lorsqu'aucune action n'est exercée sur la lamelle supérieure supplémentaire celle-ci est en contact avec la lamelle supérieure 64. Les deux lamelles supérieures sont disposées l'une au- dessus de l'autre. La lamelle supérieure supplémentaire présente une partie horizontale 662 et une partie pliée 661 dont l'extrémité vient en contact avec la lamelle supérieure 64. De ce fait les deux lamelles supérieures sont portées au même potentiel électrique lorsqu'aucune action n'est exercée sur la lamelle supérieure supplémentaire. Sous la partie horizontale 662 de la lamelle supérieure supplémentaire est disposé un évidemment 67 et de ce fait la lamelle supérieure supplémentaire repose en fait sur deux bords 68a et 68b délimitant l'évidemment. Lorsqu'on applique une action (représentée par la flèche RST*) sur la partie horizontale 662 au niveau de l'évidement celle-ci fléchit et l'extrémité libre de la partie pliée 661 est déplacée vers le haut de sorte que le contact électrique entre les deux lamelles supérieures est supprimé.
Les différentes variantes des différents modes de réalisation du support peuvent également être fixées verticalement sur le circuit imprimé de manière à économiser la place occupée par le support sur le circuit imprimé. Un support 70 de ce type, semblable au support 50
précédemment décrit, est représenté à la figure 8. Il diffère du support 50 en ce que ses lamelles 54', 55' et 56' présentent une forme modifiée de manière à ce que leurs terminaisons électriques TP11 , TVCC et TGND soit orientées sensiblement parallèlement à la pile et définissent un plan de liaison au circuit imprimé sensiblement parallèle à l'axe de la pile.
Dans tous les cas, l'état du contact électrique entre la lame supérieure supplémentaire et un pôle de la pile peut être modifié par action manuelle sur la lame supérieure supplémentaire, par exemple au moyen d'un outil cylindrique manœuvré à travers un orifice. Pour des usages peu fréquents mais moins exceptionnels, l'orifice peut être muni d'une touche en matière isolante permettant d'agir sur la lamelle supplémentaire.
Le schéma électrique d'un circuit électronique auquel s'applique l'invention selon le premier mode de réalisation est représenté à la figure 9. Ce circuit comprend au moins un composant MCU alimenté sous une tension continue et comportant au moins une entrée d'information P11. Le composant MCU est par exemple un microcontrôleur. Dans ce cas, l'entrée d'information est préférentiellement une des entrées logiques d'un port du microcontrôleur. Alternativement, l'entrée d'information P11 peut être une entrée analogique. Dans ce cas la tension des signaux appliqués sur cette entrée est comparée à un seuil de tension au sein du microcontrôleur. Une résistance R1 relie l'entrée d'information P11 à la masse électrique GND du circuit à l'état de repos.
Une pile 20 alimente le circuit. Le pôle négatif de la pile est relié à la masse électrique GND, tandis que le pôle positif est relié à un fil d'alimentation VCC du composant MCU. Dans une variante, un régulateur REG, représenté par un rectangle pointillé sur la figure 9, est inséré dans le circuit d'alimentation du composant MCU. Cependant, on peut considérer qu'un tel régulateur est intégré au composant MCU. Le
régulateur peut aussi avoir une fonction d'économiseur d'énergie, par exemple en interrompant périodiquement l'alimentation du composant MCU.
La pile 20 est insérée dans un support selon le premier mode réalisation de l'invention, monté sur le circuit imprimé comprenant le composant MCU. A l'aide d'éléments dont au moins l'un est élastiquement déformable, les deux pôles de la pile 20 sont connectés au circuit électrique. Des flèches arrivant sur le symbole de la pile représentent ces éléments sur la figure 9. Le support intègre comme vu précédemment un troisième élément élastiquement déformable ayant la forme d'une lamelle et permettant de relier électriquement l'entrée P11 du microcontrôleur au pôle positif de la pile, lorsqu'une action est appliquée sur cet élément. Cet élément constitue un contact électrique RST normalement ouvert.
Une action mécanique sur cet élément élastique ferme le contact électrique RST entre l'entrée d'information P11 et un premier pôle de la pile, ici le pôle positif. D'un point de vue logique, l'entrée P11 passe alors de l'état bas à l'état haut.
Cette information peut être interprétée par le microcontrôleur MCU pour engager une séquence de programme particulière. Par exemple, dans le cas où le circuit électronique est celui d'un émetteur ou d'un récepteur d'ordres de commande, la fermeture du contact RST provoque le basculement du programme dans un mode d'émission ou de réception d'un code particulier, permettant l'appariement de ce dispositif à un autre.
Selon les variantes de réalisation, le contact électrique peut être supprimé entre l'élément déformable et la pile ou entre l'élément déformable et l'entrée P11 du microcontrôleur MCU.
Le schéma électrique d'un circuit électronique auquel s'applique l'invention selon le deuxième mode de réalisation est représenté à la figure 10. Ce circuit diffère du circuit de la figure 9 en ce qu'il comprend un contact RST* normalement fermé constitué par une lamelle élastique d'un support tel que décrit en référence à la figure 7.
Les pastilles PVCC, PGND et PP11 sont métalliques et disposées sur le circuit imprimé. Elles sont respectivement reliées électriquement aux potentiels VCC, GND et P11 du circuit électrique.