WO2006084978A1 - Capteur sensible a la position d'un corps mobile situe a distance - Google Patents

Capteur sensible a la position d'un corps mobile situe a distance Download PDF

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WO2006084978A1
WO2006084978A1 PCT/FR2006/000256 FR2006000256W WO2006084978A1 WO 2006084978 A1 WO2006084978 A1 WO 2006084978A1 FR 2006000256 W FR2006000256 W FR 2006000256W WO 2006084978 A1 WO2006084978 A1 WO 2006084978A1
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transmitter
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PCT/FR2006/000256
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Sebastien Philippe
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Sebastien Philippe
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Application filed by Sebastien Philippe filed Critical Sebastien Philippe
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Definitions

  • the present invention relates to a sensor responsive to the position of a movable body located at a distance. It applies, in particular to switches, potentiometers and dimmers voltage or electrical controlled by the remote passage of the hand of the user.
  • the senor which is the subject of the present invention makes it possible to vary the flow rate of an energy source (electricity, water, gas, heat, etc.) by passing a mobile body (for example, a hand). .) in front of this drive.
  • the present invention may, for example, be used on a lamp or other lighting system (for example, in a light dimmer), an automated shutter (for example for motorized contact), a water tap or gas (water flow control), a radiator or other heating equipment (eg a thermostat), a ventilation system (eg air conditioning, fan), sound volume (for example to adjust the sound volume of a hi-fi system) or the floor selection in an elevator.
  • An object of the present invention is to extend the life of the equipment (current equipment has mechanical parts and deteriorate by wear of the mechanical parts) and allow a gain in aesthetics on the devices mentioned above.
  • the present invention has a significant hygienic advantage since there is no physical contact between the user and the drive and therefore no risk of contamination or fouling.
  • the present invention relates to a sensor, characterized in that it comprises:
  • control means for processing the signal emitted by each receiver to determine the position of said moving body; control means adapted to provide output signals, as a function of the position of the body provided by the signal processing means; - Storage means adapted to maintain the output signals of the control means in the absence of movable body in the field of emission of at least one transmitter.
  • the sensor object of the present invention is non-contact, its ergonomics can be improved over the devices of the prior art.
  • This ergonomics can also be, in variants, adaptive, that is to say, parameterizable by the installer and / or the user. For example, its range and duration of detection and the movements triggering an action can be set at installation or after installation, at the request of the user.
  • the reliability and the life of the sensor can be greater than those of the prior art devices.
  • a movement of the hand from the bottom upwards increases the intensity.
  • the reverse movement of the hand causes a reverse action on the system.
  • the sensor object of the present also avoids the manipulations in the following media:
  • the implementation of the sensor object of the present invention also reduces the risk of vandalism, the sensor can be shielded or hidden.
  • the senor comprises several receivers arranged in a straight line.
  • the senor comprises several transmitters arranged in a straight line.
  • the control means can emit an output signal which depends on the position of the moving object reflecting along said line.
  • the sensor as briefly described above comprises a plurality of receivers whose reception angles are juxtaposed.
  • the moving object is at most in the reception angle of two receivers, thus facilitating the processing performed by the processing means.
  • the senor as briefly described above comprises a plurality of non-collinear receivers.
  • the senor as briefly described above comprises a plurality of non-collinear emitters. Thanks to these arrangements, the position of the moving moving object can be determined in two dimensions and the control means can provide two output signals depending on the position of the moving object in one or other of the dimensions or the three dimensions. According to particular features, the control means is adapted to provide an output signal modulated in pulse width.
  • the processing means is adapted to eliminate the influence of the ambient light that is not reflected by the reflecting moving object.
  • the position of the moving object is determined precisely.
  • At least one radiation emitter is adapted to emit alternating radiation and the processing means is adapted to memorize the signal emitted by each receiver when the emitter of radiation does not emit radiation. Thanks to these arrangements, the processing means can measure the ambient radiation received by each receiver and determine, for each receiver, the radiation received after reflection on the reflective moving object, which increases the accuracy of determination of its position.
  • the processing means is adapted to determine the position of the moving object between a number of positions greater than the number of transmitters and the number of receivers.
  • the output signal of the control means can be more precise.
  • the senor as briefly described above comprises means for controlling the flow rate of a power source and the output signal of the control means controls the operation of the flow control means of the power supply. energy source.
  • the senor can control a mechanism, a heating or cooling means, lighting, for example.
  • the sensor as briefly described above comprises a communication means for receiving or transmitting commands remotely.
  • the processing means is adapted to determine the distance of the reflective moving object as a function of the signals emitted by the receivers.
  • FIG. 1 represents, schematically, a first embodiment of the sensor which is the subject of the present invention
  • FIGS. 2A and 2B show, schematically, in section and from the front, a second embodiment of the sensor which is the subject of the present invention
  • FIG. 3 represents, in block diagram, the functional assemblies of an electronic circuit incorporated in the sensor embodiment illustrated in FIG. 2;
  • FIG. 4 represents a logic diagram of steps implemented by the sensor illustrated in FIG. Figures 2 and 3,
  • FIG. 5 represents, schematically, a third embodiment of the sensor which is the subject of the present invention.
  • FIGS. 6A and 6B show, schematically, in section and from the front, a fourth embodiment of the sensor which is the subject of the present invention
  • FIG. 7 represents, schematically, a fifth embodiment of the sensor which is the subject of the present invention, applied to the production of a linear potentiometer and
  • FIG. 8 shows, schematically, a sixth embodiment of the sensor object of the present invention, applied to the realization of a circular potentiometer.
  • infrared light radiation is described.
  • the present invention is not limited to this type of radiation but extends, on the contrary, sonic radiation, including ultrasound and electric fields to determine a variation of inductance.
  • FIG. 1 shows a device 100 comprising a sensor 105, an electric charge 110, a power cord by the sector 115 and a power source 120.
  • the sensor 105 comprises an infrared emitter 125, five infrared receivers 130 to 134 and a power module 150.
  • the energy source 120 is, for example, a transformer connected to the mains or a Zener diode based circuit connected to the mains or a switching regulator. Alternatively, a battery replaces the power source 120 and the power cord 115.
  • the infrared transmitter 125 and the infrared receivers 130 to 134 operate as explained with reference to FIGS. 2A and 2B for the infrared transmitter 210 and the five infrared receivers 215 to 219, respectively.
  • the power module 150 includes logic gates that convert the signal levels received from the infrared receivers 130 to 134 into a voltage level applied to the electrical load 110 (eg a lamp) such that: the higher the maximum signal corresponds to a high digital reference receiver (between 130 and 134), the higher the voltage applied to the electric load 110, and
  • the voltage applied to the electrical load 110 is maintained as is.
  • the reference level is a level determined at manufacture or installation as representative of the absence of a moving infrared reflective object, at a predetermined distance, for example a hand placed at a distance of thirty centimeters from the receivers 130 to 134, in the transmission field of the transmitter 125. It is observed that, as a variant, a single transmitter and a single receiver, possibly combined into a single transmitter / receiver component, makes it possible to produce a switch with two stable positions: at each passage of a reflective object opposite the optoelectronic component (s), the switch changes position.
  • FIGS. 2A and 2B integrated in a wall 200 (partially shown in broken lines) and connected to mains supply cables 205 (the sheath of which is seen in section in FIG. 2A), show a sensor 207 comprising a transmitter infrared 210, five infrared receivers 215 to 219, a multiplexer 220, a digitizer 225, a controller 230, a synchronization module 235, a transformer 240, a regulator 245, a modem 250 and a power module 255 connected to an electrical load 260.
  • the infrared transmitter 210 is, for example a light emitting diode having a wide emission angle, for example 120 °. Its emission is controlled by the controller 230.
  • the five infrared receivers 215 to 219 are photodiodes or phototransistors or photoresistors of known type. They are positioned, in this embodiment, on a vertical line, at regular intervals, for example every two centimeters. Their outputs are connected to the input of the multiplexer 220 which is controlled by the controller 230 and provides, in turn, to the digitizer 225, the signals output from the infrared receivers 215 to 219.
  • the digitizer 225 receives the signals leaving the multiplexer 220 and provides a digitized signal to the controller 230.
  • the controller 230 which includes a clock, a random access memory and a read only memory (not shown), is of known type. It implements a program preserved in its read-only memory to implement the logic diagram illustrated in FIG.
  • the synchronization module 235 supplies the controller 230 with a signal indicating the zero crossing of the mains voltage, on the one hand, and controls the output of the power module 255.
  • the power module 255 which provides a distribution of the energy according to a command provided by the controller 230, is via either a dimmer circuit (equipped with a triac and its control connected to an output signal modulation of PWM pulse width) of either transistors, relays or potentiometers to control the flow of energy while dissipating the power without causing damage to these same components, or via a passthrough motor. stepper controlling a potentiometer.
  • a dimmer circuit it is possible to control the latter by the pulse width modulation signal PWM of the controller 230 and via a triac control component (sector zero detection for synchronization) galvanically isolating (by optical means, for example optocouplers) the power circuit of the control circuit.
  • Transformer 240 and regulator 245 provide DC voltage to controller 230 and other components requiring continuous power. The transformer performs a decrease of the AC voltage and the regulator 245 performs a transformation of the AC voltage into a regulated DC voltage.
  • the modem 250 is connected to the controller 230 and to the mains and uses carrier signals for the controller 230 to communicate with other controllers communicating by carrier current.
  • the modem 250 is connected to an infrared or radio transceiver to communicate with other peer controllers.
  • the controller has digital values of the light intensities received by the infrared receivers 215 to 219, including the light intensities of the rays emitted by the infrared emitter 210 and reflected by the objects lying opposite. of this transmitter and the receivers, that is to say in their fields of emission or reception, respectively.
  • the controller 230 controls the intermittent ignition of the transmitter 210, synchronously with the multiplexer 220 to successively obtain the digital values of the infrared light intensities received by the receivers 215 to 219, when the transmitter 210 is off and these numerical values when the transmitter 210 is on.
  • pulse width modulation is used to modulate an emitted light signal that may be recognized among the spurious signals.
  • the controller 230 eliminates the influence of ambient light, or noise, and determines the amount of light emitted by the receiver 210 which is reflected back to each receiver 215 to 219.
  • the controller 230 subtracts values of the light intensities received by the receivers 215 to 219, their average values over a long period of time, for example five seconds, or their extrapolated value with a light function. extrapolation of known type.
  • the controller 230 applies a multiplicative coefficient to the digitized values of light intensities received by the receivers 215 to 219. These coefficients are, for example, the inverse light intensities measured by replacing the moving object by a white wall placed at a predetermined distance from the sensor, for example 30 cm.
  • the controller 230 determines the position of a reflective object situated opposite the sensor, as a function of the levels of the light intensities received by the receivers 215 to 219.
  • the controller 230 determines only the number of the receiver that receives the highest reflected light intensity as the position of the reflective object. The position of the reflective object determined by the controller 230 can then take as many values as there are receivers.
  • the controller 230 determines, as the position of the reflective object, the center of gravity of the affected transmitter numbers of the reflected light intensity received by each of the receivers.
  • the position of the reflective object determined by the controller 230 can then take thousands of different values.
  • the controller 230 determines as the position of the reflective object, the number of the receiver which receives the highest reflected light intensity and, in cases where one of the neighboring receivers receives a substantially equal amount of reflected light. to the amount of light received by the receiver receiving the maximum amount of reflected light (the difference being less than a predetermined proportion, for example 25%), it adds or removes a half to this number.
  • the reader can draw inspiration from the so-called dichotomy techniques for the practical realization of this example.
  • the position of the reflective object can then take 2n-1 values when there are n receivers.
  • the controller 230 controls the power module in pulse width modulation, taking into account the synchronization signal supplied by the synchronization module 235.
  • the controller 230 takes into account the instructions it receives from other sensors, via the modem 250.
  • FIG. 3 shows the functional assemblies of the sensor illustrated in FIGS. 2A and 2B.
  • the dashed arrows represent the information flows and the solid arrows represent the energy flows.
  • FIG. 3 shows a power supply 305, an optical module 310, a data processing module 315, a power module 320 and an electric load 325.
  • the power supply 305 comprises, for example, a battery or a transformer connected to the mains.
  • the optical module 310 comprises infrared transmitter and infrared receivers. Infrared radiation emission by the infrared transmitter is controlled by the data processing module 315 and the signals from the infrared receivers are transmitted to the data processing module 315.
  • the data processing module 315 determines whether an object at the less partially reflecting in the emission and reception spectrum of the infrared signals is opposite the optical module 310 and, if so, the position of this moving object, for example a hand. Based on this information, the data processing module controls the electrical power supplied by the power module 320 to the electrical load 325.
  • FIG. 4 shows a sensor initialization step 400 and then a step 402 for reading the light intensities received by the infrared receivers.
  • a step 404 it controls the ignition of the infrared ray emitter.
  • the light intensities received by the infrared receivers are read.
  • a step 408 subtracted values read during the step 406, the corresponding values read during the step 402.
  • a step 410 it is determined if a reflection on an object in sensor look was performed by comparing the results of the subtractions to a threshold value. If all the results are below the threshold, it is determined whether a command instruction has been received from another sensor, during a step 412. If no instruction has been received, the extinction command is commanded.
  • step 414 returns to step 402. If an instruction has been received, this instruction is executed, for example by controlling the power module, step 416, and holding this command until at another step 416 or step 420 and step 414 is performed.
  • the position of the object along the receiver axis is determined, for example by a dichotomy method, or a method for determining the center of gravity, applied to the values resulting from the subtractions and, during a step 420, the power module is controlled as a function of the value of the barycenter and this control is maintained until another step 420 or step 416. Then step 414 is performed.
  • FIG. 5 shows a sensor 507 comprising the same elements as the sensor 207 illustrated in FIGS. 2A and 2B, with the exception of the infrared transmitter 210, which is replaced by five infrared emitters 510 to 514 and the five infrared receivers. 215 to 219 which are replaced by a single infrared receiver 515.
  • the infrared emitters 510 to 514 have juxtaposed emission angles.
  • the infrared receiver 515 has a wide reception angle, for example 120 °.
  • the operation of the sensor is as follows: the infrared emitters 510 to 514 are lit sequentially, a phase of extinction of all the emitters being provided between two successive ignition sequences of the different infrared emitters.
  • the controller 230 determines the influence of the ambient light and the position of a possible moving object placed opposite one of the emitters, as a function of the light intensities successively received by the receiver 515, in a manner similar to that described with reference to Figures 2A and 2B.
  • FIGS. 6A and 6B show a sensor 607 comprising the same elements as the sensor 207 illustrated in FIGS.
  • the central receiver 615 is equidistant from the receivers 616 to 619 and the line passing through the receivers 616 and 617 is perpendicular to the line passing through the receivers 618 and 619.
  • the controller 630 has digital values of the light intensities received by the infrared receivers 615 to 619, including the light intensities of the rays emitted by the infrared emitter 210 and reflected by the objects in view of this transmitter and the receivers, that is to say in their fields of emission or reception, respectively.
  • the controller 630 controls the intermittent ignition of the transmitter 210, synchronously with the multiplexer 220, to obtain successively the digital values of the infrared light intensities received by the receivers 615 to 619, when the transmitter 210 is off, and these numerical values when the transmitter 210 is on. By comparison, controller 630 eliminates the influence of ambient light, or noise, and determines the amount of light emitted by receiver 210 that is reflected to each receiver 615 to 619.
  • the controller subtracts values of the light intensities received by the receivers 615 to 619, their average values over a long period of time, for example five seconds or their value extrapolated with a function of extrapolation of known type.
  • the controller 630 determines, on the two axes corresponding to the perpendicular lines on which are, respectively, the receivers 616 and 617, on the one hand and 618 and 619, on the other hand, the position of a reflecting object situated facing the sensor, as a function of the levels of the light intensities received by the receivers 615 to 619.
  • the controller 630 determines, for each axis, only the number of the receiver which receives the highest reflected light intensity as the position of the reflective object. The position, on an axis, of the reflecting object determined by the controller 630 can then take as many values as there are receivers on this axis. In a second example, the controller 630 determines as the position of the reflective object, on an axis, the barycentre of the transmitter numbers on this axis affected reflected light intensities received by each of the receivers. The position of the object Reflective determined by the controller 630 can then take thousands of different values, for each axis.
  • the controller 630 determines as the position of the reflective object, on an axis, the number of the receiver which receives the highest reflected light intensity and, in cases where one of the neighboring receivers, on this axis. , receives a quantity of reflected light substantially equal to the amount of light received by the receiver receiving the maximum amount of reflected light, it adds or removes a half to this number.
  • the reader can draw inspiration from the so-called dichotomy techniques for the practical realization of this example.
  • the position of the reflective object can then take, for each axis, 2n-1 values when there are receivers on this axis (there are, in the example shown, three receivers per axis and, therefore, we can determine five positions per axis and twenty-five positions in the plane).
  • the controller 630 controls two operating parameters of the power module in pulse width modulation, taking into account the synchronization signal supplied by the synchronization module 235.
  • This embodiment makes it possible, for example, to control the temperature and the speed of a fan of a heating or air conditioning system.
  • the controller 630 takes into account the instructions it receives from other sensors via the modem 250.
  • a display 665 allows communication between the controller 630 and the user.
  • the controller 630 displays the position, in two dimensions, of the detected object and the messages representative of the commands received by power line.
  • these messages represent the commands transmitted to a heating and air conditioning system: "temperature: 18 0 C" and "Ventilation: medium”.
  • FIGS. 6A and 6B can take the form of a star having any number of radii greater than three.
  • This star arrangement with a central receiver can also be replaced by a polygonal shape layout, for example square or hexagonal, possibly supplemented by a central receiver or a second polygon incorporated in the first.
  • the receivers are not in a straight line to allow detection of a two-dimensional position.
  • each infrared receiver is coupled to an infrared transmitter in a component providing these two functions.
  • the infrared receivers are replaced by an infrared image sensor, for example a DTC type sensor (acronym for a charge coupled device) with a filter which captures visible light.
  • the present invention is thus characterized by its receivers or infrared ray sensors (phototransistors, photodiodes ...), the electronics and the surrounding mechanical (housing) being adapted to the use: the different sensors (or a single sensor) with infrared allowing the location as well as the detection of displacement of a movable body reflective with respect to the device.
  • the device may alternatively implement an analysis of the distribution, on the different receivers, of the light energy reflected on the reflecting moving object. the dispersion being all the greater as the object is distant.
  • the diffusion or the variation of energy created by the sensor thus invented can be ordered or random.
  • a downward movement of the hand can either raise the light intensity or cause a moving light source to move in an orderly, disordered manner. or random.
  • the power supply of the sensor that is the subject of the present invention can be done either independently (power supply by batteries or batteries) or via a transformer and a regulation circuit or a switching regulator, as exposed with regard to figures.
  • the user can choose the operating mode of the sensor, for example by means of a potentiometer adjustable by screwdriver (not shown).
  • Hardware and / or software solutions can be made to avoid unwanted ignition of controlled energy sources (for example, if all sensors are “excited” at the same time, there is no ignition ).
  • the sensor can for example take into account the command if and only if the "low” sensor is first the only one to be “excited", a second action being necessary in order to trigger the command.
  • FIG. 9 shows a device 900 comprising a sensor 905, an electric charge 910, a mains power cord 915 and a power source 920.
  • the sensor 905 includes an infrared transmitter 925, two infrared receivers.
  • the receivers 930 and 934 have axes oriented towards the transmitter 925.
  • the orientations of these axes are approximately 35 ° relative to the Transmitter axis 925.
  • the optical fields of the receivers are here about 70 °, ie +/- 35 ° with respect to their axis.
  • the transmitter 925 here has an optical field extending over approximately 150 °.
  • the inventor has discovered that, other things being equal, the respective inclination of the elements of a transceiver pair made it possible to increase its range and thus the user's comfort of use and the tolerance to the parasites, noises and sources of external lights.
  • the skilled person can provide wedges of non-conductive material or, more simply, slightly twist the legs of the components concerned, between these components and the electronic circuit on which they are mounted.
  • the energy source 920 is, for example, a transformer connected to the mains or a Zener diode based circuit connected to the mains or a switching regulator. Alternatively, a battery replaces the power source 920 and the power cord 915.
  • the infrared transmitter 925 and the infrared receivers 930 and 934 operate as explained above.
  • the power module 950 comprises logic gates which transform the signal levels received from the infrared receivers 930 to 934 into a voltage level applied to the electric charge 910 such that: - the higher the maximum signal corresponds to a digital reference receiver Student
  • the reference level is a level determined at manufacture or installation as representative of the absence of a mobile object reflecting infrared, at a predetermined distance, for example a hand placed thirty centimeters from the receivers, in the emission field of the transmitter 925.
  • two transmitter-receiver pairs are constituted, respectively, by the transmitter 925 and the receiver 930, on the one hand and by the transmitter 925 and the receiver 934, on the other hand.
  • FIG. 7 shows a linear potentiometer 700 comprising:
  • the signal received by a single transmitter / receiver makes it possible to determine the position of the potentiometer and to provide a signal representative of this position. Indeed, the closer the reflector 715 is to the transmitter / receiver 710, the more the light signal received by the transmitter / receiver 710 is intense. In a variant, at least two transmitters / receivers placed on either side of the reflector 715 are used to increase the accuracy of the position determination of the reflector 715.
  • FIG. 8 shows a circular or rotary potentiometer 800 comprising:
  • a housing 805 which is weakly reflecting in its interior, two infrared transmitters / receivers 810 and 811 fixed apart from each other, at the same distance from an axis of rotation 825 and
  • a reflecting element 815 movable in the housing 805 facing the emitters / receivers 810 and 811, integral with an outer knob 820 in rotation about the axis 825.
  • the present invention allows to determine the position of the potentiometer and to provide a signal representative of this position. Indeed, the closer the reflector 815 is to one of the transmitters / receivers 810 and 811, the more the light signal received by this transmitter / receiver is intense.
  • the implementation of the present invention in a potentiometer makes it possible to obtain a gain in the accuracy and robustness of the potentiometer, since, on the one hand, there is no more friction piece on each other and, d on the other hand, the dust is not likely to prevent electrical contact between two parts.

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Abstract

Le capteur comporte : - au moins un émetteur de rayonnements (210), - au moins un récepteur de rayonnements (215 à 219) émis par chaque dit émetteur, modulés par un corps mobile placé à distance du dispositif dans le champ d'émission d'au moins un émetteur, ledit récepteur étant adapté à fournir un signal représentatif de la position dudit corps mobile, - un moyen de traitement du signal (220 à 235) émis par chaque récepteur pour déterminer la position dudit corps mobile, - un moyen de commande (230, 235) adapté à fournir des signaux de sortie, en fonction de la position du corps fournie par le moyen de traitement du signal et - un moyen de mémorisation (230) adapté à maintenir les signaux de sortie du moyen de commande en l'absence de corps mobile dans le champ d'émission d'au moins un émetteur.

Description

CAPTEUR SENSIBLE A LA POSITION D'UN CORPS MOBILE SITUE A DISTANCE
La présente invention concerne un capteur sensible à la position d'un corps mobile situé à distance. Elle s'applique, en particulier aux interrupteurs, aux potentiomètres et aux variateurs d'intensité électrique ou de tension commandés par le passage à distance de la main de l'utilisateur.
Plus particulièrement, le capteur objet de la présente invention permet de faire varier le débit d'une source d'énergie (électricité, eau, gaz, chaleur...) par passage d'un corps mobile (par exemple, une main...) devant ce variateur. La présente invention peut, par exemple, être utilisée sur une lampe ou tout autre système d'éclairage (par exemple, dans un gradateur de lumière), un volet roulant automatisé (par exemple pour contact de motorisation), un robinet d'eau ou à gaz (réglage de débit d'eau), un radiateur ou autre équipement de chauffage (par exemple un thermostat), un système de ventilation (par exemple : climatisation, ventilateur), volume sonore (par exemple pour régler le volume sonore d'une chaîne hi-fi) ou encore la sélection d'étage dans un ascenseur.
Il est connu d'utiliser des interrupteurs, variateurs ou gradateurs, potentiomètres linéaires ou rotatifs, tous à commande manuelle, pour les systèmes d'éclairage ou encore des robinets mécaniques pour les systèmes de contrôle de débit d'eau ou de gaz.
Un but de la présente invention est de rallonger la durée de vie des équipements (les équipements actuels possèdent des pièces mécaniques et se détériorent par usure des parties mécaniques) et de permettre un gain d'esthétisme sur les dispositifs cités ci-dessus. De plus, la présente invention présente un avantage hygiénique important puisqu'il n'y a pas de contact physique entre l'utilisateur et le variateur et donc pas de risque de contamination ou d'encrassement.
La présente invention vise un capteur, caractérisé en ce qu'il comporte :
- au moins un émetteur de rayonnements,
- au moins un récepteur de rayonnements émis par chaque dit émetteur, modulés par un corps mobile placé à distance du dispositif dans le champ d'émission d'au moins un émetteur, ledit récepteur étant adapté à fournir un signal représentatif de la position dudit corps mobile,
- un moyen de traitement du signal émis par chaque récepteur pour déterminer la position dudit corps mobile, - un moyen de commande adapté à fournir des signaux de sortie, en fonction de la position du corps fournie par le moyen de traitement du signal et - un moyen de mémorisation adapté à maintenir les signaux de sortie du moyen de commande en l'absence de corps mobile dans le champ d'émission d'au moins un émetteur.
Grâce à ces dispositions, pour faire varier le débit de la source d'énergie, il suffit de positionner le corps mobile à distance du dispositif, dans le champ d'émission d'au moins un émetteur et dans le champ de réception d'au moins un récepteur.
Du fait que le capteur objet de la présente invention est sans contact, son ergonomie peut être améliorée par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. Cette ergonomie peut aussi être, dans des variantes, adaptative, c'est-à-dire paramétrable par l'installateur et/ou par l'utilisateur. Par exemple, sa portée et la durée de détection et les mouvements déclenchant une action peuvent être réglés à l'installation ou après l'installation, à la demande de l'utilisateur.
Du fait qu'il n'y a pas de pièce mécanique actionnée par l'utilisateur, la fiabilité et la durée de vie du capteur peuvent être supérieures à celles des dispositifs de l'art antérieur.
Par exemple, lors de l'utilisation, un mouvement de la main de bas en haut commande une augmentation de l'intensité. Le mouvement inverse de la main provoque une action inverse sur le système.
Le capteur objet de la présente évite aussi les manipulations dans les milieux suivants :
- humide : salle de bain, extérieurs, immersion, où il y a des risques d'électrocution, - salissant : industrie, lieux publics (transports, ascenseur), et
- propres : hôpitaux, industries agroalimentaires, lieux publics.
La mise en oeuvre du capteur objet de la présente invention réduit aussi les risques de vandalisme, le capteur pouvant être blindé ou caché.
Selon des caractéristiques particulières, le capteur comporte plusieurs récepteurs disposés sur une ligne droite.
Selon des caractéristiques particulières, le capteur comporte plusieurs émetteurs disposés sur une ligne droite.
Grâce à chacune de ces dispositions, le moyen de commande peut émettre un signal de sortie qui dépende de la position de l'objet mobile réfléchissant le long de ladite droite. Selon des caractéristiques particulières, le capteur tel que succinctement exposé ci- dessus comporte une pluralité de récepteurs dont les angles de réception sont juxtaposés.
Grâce à ces dispositions, l'objet mobile se trouve, au plus, dans l'angle de réception de deux récepteurs, facilitant ainsi le traitement effectué par le moyen de traitement.
Selon des caractéristiques particulières, le capteur tel que succinctement exposé ci- dessus comporte une pluralité de récepteurs non colinéaires.
Selon des caractéristiques particulières, le capteur tel que succinctement exposé ci- dessus comporte une pluralité d'émetteurs non colinéaires. Grâce à ces dispositions, la position de l'objet mobile réfléchissant peut être déterminée en deux dimensions et le moyen de commande peut fournir deux signaux de sortie fonction de la position de l'objet mobile selon l'une ou l'autre des dimensions ou les trois dimensions. Selon des caractéristiques particulières, le moyen de commande est adapté à fournir un signal de sortie modulé en largeur d'impulsion.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de traitement est adapté à éliminer l'influence de la lumière ambiante non réfléchie par l'objet mobile réfléchissant.
Grâce à ces dispositions, la position de l'objet mobile est déterminée de manière précise.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un émetteur de rayonnements est adapté à émettre des rayonnements de manière alternative et le moyen de traitement est adapté à mémoriser le signal émis par chaque récepteur lorsque l'émetteur de rayonnement n'émet pas de rayonnement. Grâce à ces dispositions, le moyen de traitement peut mesurer le rayonnement ambiant reçu par chaque récepteur et déterminer, pour chaque récepteur, le rayonnement reçu après réflexion sur l'objet mobile réfléchissant, ce qui augmente la précision de détermination de sa position.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de traitement est adapté à déterminer la position de l'objet mobile entre un nombre de positions supérieur au nombre d'émetteurs et au nombre de récepteurs.
Grâce à ces dispositions, le signal de sortie du moyen de commande peut être plus précis.
Selon des caractéristiques particulières, le capteur tel que succinctement exposé ci- dessus comporte un moyen d'asservissement de débit d'une source d'énergie et le signal de sortie du moyen de commande commande le fonctionnement du moyen d'asservissement du débit de la source d'énergie.
Grâce à ces dispositions, le capteur peut commander un mécanisme, un moyen de chauffage ou de refroidissement, un éclairage, par exemple. Selon des caractéristiques particulières, le capteur tel que succinctement exposé ci- dessus comporte un moyen de communication pour recevoir ou transmettre des commandes à distance.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de traitement est adapté à déterminer la distance de l'objet mobile réfléchissant en fonction des signaux émis par les récepteurs. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation du capteur objet de la présente invention,
- les figures 2A et 2B représentent, schématiquement, en coupe et de face, un deuxième mode de réalisation du capteur objet de la présente invention,
- la figure 3 représente, en schéma-bloc, les ensembles fonctionnels d'un circuit électronique incorporé dans le mode de réalisation de capteur illustré en figure 2, - la figure 4 représente un logigramme d'étapes mises en oeuvre par le capteur illustré en figures 2 et 3,
- la figure 5 représente, schématiquement, un troisième mode de réalisation du capteur objet de la présente invention,
- les figures 6A et 6B représentent, schématiquement, en coupe et de face, un quatrième mode de réalisation du capteur objet de la présente invention,
- la figure 7 représente, schématiquement, un cinquième mode de réalisation du capteur objet de la présente invention, appliqué à la réalisation d'un potentiomètre linéaire et
- la figure 8 représente, schématiquement, un sixième mode de réalisation du capteur objet de la présente invention, appliqué à la réalisation d'un potentiomètre circulaire. Dans toute la description, on décrit la mise en oeuvre de rayonnements lumineux infrarouges. Cependant, la présente invention ne se limite pas à ce type de rayonnements mais s'étend, au contraire, aux rayonnements sonores, notamment ultrasonores et aux champs électriques pour déterminer une variation d'inductance.
On observe, en figure 1, un dispositif 100 comportant un capteur 105, une charge électrique 110, un cordon d'alimentation par le secteur 115 et une source d'énergie 120.
Le capteur 105 comporte un émetteur infrarouge 125, cinq récepteurs infrarouges 130 à 134 et un module de puissance 150.
La source d'énergie 120 est, par exemple, un transformateur relié au secteur ou un circuit à base de diode Zener reliée au secteur ou un régulateur à découpage. En variante, une batterie remplace la source d'énergie 120 et le cordon d'alimentation 115.
L'émetteur infrarouge 125 et les récepteurs infrarouges 130 à 134 fonctionnent comme expliqué en regard des figures 2A et 2B pour l'émetteur infrarouge 210 et les cinq récepteurs infrarouges 215 à 219, respectivement. Le module de puissance 150 comporte des portes logiques qui transforment les niveaux de signal reçus des récepteurs infrarouges 130 à 134 en un niveau de tension appliqué à la charge électrique 110 (par exemple une lampe) de telle manière que : - plus le signal maximum correspond à un récepteur de référence numérique élevé (entre 130 et 134), plus la tension appliquée à la charge électrique 110 est élevée et
- si tous les niveaux de signaux reçus des récepteurs 130 à 134 sont inférieurs à un niveau de référence prédéterminé, la tension appliquée à la charge électrique 110 est maintenue en l'état.
Le niveau de référence est un niveau déterminé à la fabrication ou à l'installation comme représentatif de l'absence d'un objet mobile réfléchissant les infrarouges, à une distance prédéterminée, par exemple une main placée à trente centimètres des récepteurs 130 à 134, dans le champ d'émission de l'émetteur 125. On observe qu'en variante, un seul émetteur et un seul récepteur, éventuellement combinés en un seul composant émetteur/récepteur, permet de réaliser un interrupteur à deux positions stables : à chaque passage d'un objet réfléchissant en regard du ou des composant(s) optoélectronique(s), l'interrupteur change de position.
On observe, en figures 2A et 2B, intégrés dans un mur 200 (partiellement représenté en traits interrompus) et reliés à des câbles d'alimentation secteur 205 (dont la gaine est vue en coupe en figure 2A), un capteur 207 comportant un émetteur infrarouge 210, cinq récepteurs infrarouges 215 à 219, un multiplexeur 220, un numériseur 225, un contrôleur 230, un module de synchronisation 235, un transformateur 240, un régulateur 245, un modem 250 et un module de puissance 255 relié à une charge électrique 260. L'émetteur infrarouge 210 est, par exemple une diode électroluminescente possédant un angle d'émission large, par exemple 120°. Son émission est commandée par le contrôleur 230. Les cinq récepteurs infrarouges 215 à 219 sont des photodiodes ou des phototransistors ou des photorésistances de type connu. Ils sont positionnés, dans ce mode de réalisation, sur une ligne verticale, à intervalles réguliers, par exemple tous les deux centimètres. Leurs sorties sont reliées à l'entrée du multiplexeur 220 qui est commandé par le contrôleur 230 et fournit, tour à tour, au numériseur 225, les signaux sortant des récepteurs infrarouges 215 à 219.
Le numériseur 225 reçoit les signaux sortant du multiplexeur 220 et fournit un signal numérisé au contrôleur 230. Le contrôleur 230, qui comporte une horloge, une mémoire vive et une mémoire morte (non représentés), est de type connu. Il met en oeuvre un programme conservé dans sa mémoire morte pour implémenter le logigramme illustré en figure 4.
Le module de synchronisation 235 fournit au contrôleur 230 un signal indiquant le passage à zéro de la tension secteur, d'une part, et commande la sortie du module de puissance 255. Le module de puissance 255, qui assure une distribution de l'énergie en fonction d'une commande fournie par le contrôleur 230, se fait par l'intermédiaire soit d'un circuit gradateur (équipé d'un triac et de sa commande reliée à un signal de sortie en modulation de largeur d'impulsion PWM) soit de transistors, soit de relais, soit de potentiomètre permettant de contrôler le flux d'énergie tout en dissipant la puissance sans occasionner de dégâts sur ces mêmes composants, soit par l'intermédiaire d'un moteur pas-à-pas contrôlant un potentiomètre. Dans le cas d'un circuit gradateur, il est possible de commander ce dernier par le signal de modulation de largeur d'impulsion PWM du contrôleur 230 et par l'intermédiaire d'un composant de commande de triac (détection du zéro du secteur pour synchronisation) isolant galvaniquement (par moyens optiques, par exemple des optocoupleurs) le circuit de puissance du circuit de commande. Le transformateur 240 et le régulateur 245 fournissent une tension continue au contrôleur 230 et aux autres composants requérant une alimentation continue. Le transformateur effectue une diminution de la tension alternative et le régulateur 245 effectue une transformation de la tension alternative en tension continue régulée.
Le modem 250 est relié au contrôleur 230 et au secteur et met en oeuvre des signaux en courant porteur pour que le contrôleur 230 communique avec d'autres contrôleurs communiquant par courant porteur. En variante, le modem 250 est relié à un émetteur- récepteur infrarouge ou radio pour communiquer avec d'autres contrôleurs homologues.
Grâce au multiplexeur 220 et au numériseur 225, le contrôleur dispose des valeurs numériques des intensités lumineuses reçues par les récepteurs infrarouges 215 à 219, y compris les intensités lumineuses des rayons émis par l'émetteur infrarouge 210 et réfléchis par les objets se trouvant en regard de cet émetteur et des récepteurs, c'est-à-dire dans leurs champs d'émission ou de réception, respectivement.
Le contrôleur 230 commande l'allumage intermittent de l'émetteur 210, de manière synchronisée avec le multiplexeur 220 pour obtenir successivement les valeurs numériques des intensités lumineuses infrarouge reçues par les récepteurs 215 à 219, lorsque l'émetteur 210 est éteint et ces valeurs numériques lorsque l'émetteur 210 est allumé.
Dans des variantes, on utilise la modulation de largeur d'impulsion (connu sous son acronyme anglais PWM pour "puise width modulation"), afin de moduler un signal lumineux émis susceptible d'être reconnu parmi les signaux parasites. Par comparaison des intensités lumineuses reçues lorsque l'émetteur est allumé et lorsque l'émetteur est éteint, le contrôleur 230 élimine l'influence de la lumière ambiante, ou bruit, et détermine la quantité de lumière émise par le récepteur 210 qui est réfléchie vers chaque récepteur 215 à 219.
En variante, pour éliminer l'influence de la lumière ambiante, le contrôleur 230 soustrait des valeurs des intensités lumineuses reçues par les récepteurs 215 à 219, leurs valeurs moyennes sur une longue durée, par exemple cinq secondes ou leur valeur extrapolée avec une fonction d'extrapolation de type connu. En variante, pour compenser les différences d'exposition à la lumière émise par l'émetteur 210, le contrôleur 230 applique un coefficient multiplicatif aux valeurs numérisées d'intensités lumineuses reçues par les récepteurs 215 à 219. Ces coefficients sont, par exemple, l'inverse des intensités lumineuses mesurées en remplaçant l'objet mobile par une paroi blanche placée à une distance prédéterminée du capteur, par exemple 30 cm.
Puis, le contrôleur 230 détermine la position d'un objet réfléchissant situé en regard du capteur, en fonction des niveaux des intensités lumineuses reçues par les récepteurs 215 à 219.
Selon un premier exemple, le contrôleur 230 ne détermine que le numéro du récepteur qui reçoit l'intensité lumineuse réfléchie la plus élevée comme position de l'objet réfléchissant. La position de l'objet réfléchissant déterminée par le contrôleur 230 peut alors prendre autant de valeurs qu'il y a de récepteurs.
Selon un deuxième exemple, le contrôleur 230 détermine comme position de l'objet réfléchissant, le barycentre des numéros d'émetteurs affectés de l'intensité lumineuse réfléchie reçue par chacun des récepteurs. La position de l'objet réfléchissant déterminée par le contrôleur 230 peut alors prendre des milliers de valeurs différentes.
Selon un troisième exemple, le contrôleur 230 détermine comme position de l'objet réfléchissant, le numéro du récepteur qui reçoit l'intensité lumineuse réfléchie la plus élevée et, aux cas où l'un des récepteurs voisins reçoit une quantité de lumière réfléchie sensiblement égale à la quantité de lumière reçue par le récepteur recevant la quantité de lumière réfléchie maximale (la différence étant inférieure à une proportion prédéterminée, par exemple 25 %), il ajoute ou retire un demi à ce numéro. Le lecteur pourra s'inspirer des techniques dites de dichotomie pour la réalisation pratique de cet exemple. La position de l'objet réfléchissant peut alors prendre 2n-1 valeurs lorsqu'il y a n récepteurs. En fonction de la position ainsi déterminée, le contrôleur 230 commande le module de puissance en modulation de largeur d'impulsion, en tenant compte du signal de synchronisation fourni par le module de synchronisation 235.
En dehors des phases pendant lesquelles le contrôleur 230 détermine si un objet mobile se trouve en regard du capteur, le contrôleur 230 prend en compte les consignes qu'il reçoit d'autres capteurs, par l'intermédiaire du modem 250.
On observe, en figure 3, les ensembles fonctionnels du capteur illustré en figures 2A et 2B. Dans cette figure 3, les flèches en traits interrompus représentent les flux d'information et les flèches en trait plein représentent les flux d'énergie.
On observe, en figure 3, une alimentation 305, un module optique 310, un module de traitement de données 315, un module de puissance 320 et une charge électrique 325.
Comme indiqué en regard des figures 2A et 2B, l'alimentation 305 comporte par exemple une batterie ou un transformateur relié au secteur. Le module optique 310 comporte l'émetteur infrarouge et les récepteurs infrarouges. L'émission de rayons infrarouges par l'émetteur infrarouge est commandée par le module de traitement de données 315 et les signaux issus des récepteurs infrarouges sont transmis au module de traitement de données 315. Le module de traitement de données 315 détermine si un objet au moins partiellement réfléchissant dans le spectre d'émission et de réception des signaux infrarouges se trouve en regard du module optique 310 et, si oui, la position de cet objet mobile, par exemple une main. En fonction de ces informations, le module de traitement de données commande la puissance électrique fournie par le module de puissance 320 à la charge électrique 325.
On observe, en figure 4, une étape 400 d'initialisation du capteur, puis une étape 402 de lecture des intensités lumineuses reçues par les récepteurs infrarouges. Au cours d'une étape 404, on commande l'allumage de l'émetteur de rayons infrarouges. Puis, au cours d'une étape 406, on lit les intensités lumineuses reçues par les récepteurs infrarouges. Au cours d'une étape 408, on soustrait des valeurs lues au cours de l'étape 406, les valeurs correspondantes lues au cours de l'étape 402. Au cours d'une étape 410, on détermine si une réflexion sur un objet en regard du capteur a eu lieu en comparant les résultats des soustractions à une valeur seuil. Si tous les résultats sont inférieurs au seuil, on détermine si une instruction de commande a été reçue de la part d'un autre capteur, au cours d'une étape 412. Si aucune instruction n'a été reçue, on commande l'extinction de l'émetteur de rayons infrarouge, étape 414 et on retourne à l'étape 402. Si une instruction a été reçue, on exécute cette instruction, par exemple en commandant le module de puissance, étape 416, et en maintenant cette commande jusqu'à une autre étape 416 ou une étape 420 et on effectue l'étape 414.
Si au moins un résultat de soustraction est supérieur à la valeur seuil, au cours d'une étape 418, on détermine la position de l'objet le long de l'axe des récepteurs, par exemple par une méthode de dichotomie, ou une méthode de détermination de barycentre, appliquée aux valeurs résultant des soustractions et, au cours d'une étape 420, on commande, en fonction de la valeur du barycentre, le module de puissance et on maintient cette commande jusqu'à une autre étape 420 ou une étape 416. Puis on effectue l'étape 414.
On observe, en figure 5, un capteur 507 comportant les mêmes éléments que le capteur 207 illustré en figures 2A et 2B, à l'exception de l'émetteur infrarouge 210 qui est remplacé par cinq émetteurs infrarouges 510 à 514 et des cinq récepteurs infrarouges 215 à 219 qui sont remplacés par un unique récepteur infrarouge 515.
Les émetteurs infrarouges 510 à 514 présentent des angles d'émission juxtaposés. Le récepteur infrarouge 515 présente un angle de réception large, par exemple de 120°. Le fonctionnement du capteur est le suivant : les émetteurs infrarouges 510 à 514 sont allumés séquentiellement, une phase d'extinction de tous les émetteurs étant prévue entre deux séquences d'allumage successives des différents émetteurs infrarouges. Le contrôleur 230 détermine l'influence de la lumière ambiante et la position d'un éventuel objet mobile placé en regard de l'un des émetteurs, en fonction des intensités lumineuses successivement reçues par le récepteur 515, d'une manière similaire à celle décrite en regard des figures 2A et 2B. On observe, en figures 6A et 6B, un capteur 607 comportant les mêmes éléments que le capteur 207 illustré en figures 2A et 2B, à l'exception du contrôleur 230 qui est remplacé par le contrôleur 630 et des cinq récepteurs infrarouges 215 à 219 qui sont remplacés par cinq récepteurs infrarouges 615 à 619 positionnés en croix. Le récepteur central 615 est à égale distance des récepteurs 616 à 619 et la ligne passant par les récepteurs 616 et 617 est perpendiculaire à la ligne passant par les récepteurs 618 et 619.
Grâce au multiplexeur 220 et au numériseur 225, le contrôleur 630 dispose des valeurs numériques des intensités lumineuses reçues par les récepteurs infrarouges 615 à 619, y compris les intensités lumineuses des rayons émis par l'émetteur infrarouge 210 et réfléchis par les objets se trouvant en regard de cet émetteur et des récepteurs, c'est-à-dire dans leurs champs d'émission ou de réception, respectivement.
Le contrôleur 630 commande l'allumage intermittent de l'émetteur 210, de manière synchronisée avec le multiplexeur 220, pour obtenir successivement les valeurs numériques des intensités lumineuses infrarouges reçues par les récepteurs 615 à 619, lorsque l'émetteur 210 est éteint, et ces valeurs numériques lorsque l'émetteur 210 est allumé. Par comparaison, le contrôleur 630 élimine l'influence de la lumière ambiante, ou bruit, et détermine la quantité de lumière émise par le récepteur 210 qui est réfléchie vers chaque récepteur 615 à 619.
En variante, pour éliminer l'influence de la lumière ambiante, le contrôleur soustrait des valeurs des intensités lumineuses reçues par les récepteurs 615 à 619, leurs valeurs moyennes sur une longue durée, par exemple cinq secondes ou leur valeur extrapolée avec une fonction d'extrapolation de type connu.
Puis, le contrôleur 630 détermine, sur les deux axes correspondant aux lignes perpendiculaires sur lesquelles se trouvent, respectivement, les récepteurs 616 et 617, d'une part et 618 et 619, d'autre part, la position d'un objet réfléchissant situé en regard du capteur, en fonction des niveaux des intensités lumineuses reçues par les récepteurs 615 à 619.
Selon un premier exemple, le contrôleur 630 ne détermine, pour chaque axe, que le numéro du récepteur qui reçoit l'intensité lumineuse réfléchie la plus élevée comme position de l'objet réfléchissant. La position, sur un axe, de l'objet réfléchissant déterminée par le contrôleur 630 peut alors prendre autant de valeurs qu'il y a de récepteurs sur cet axe. Selon un deuxième exemple, le contrôleur 630 détermine comme position de l'objet réfléchissant, sur un axe, le barycentre des numéros d'émetteur sur cet axe affectés des intensités lumineuses réfléchies reçues par chacun des récepteurs. La position de l'objet réfléchissant déterminée par le contrôleur 630 peut alors prendre des milliers de valeurs différentes, pour chaque axe.
Selon un troisième exemple, le contrôleur 630 détermine comme position de l'objet réfléchissant, sur un axe, le numéro du récepteur qui reçoit l'intensité lumineuse réfléchie la plus élevée et, aux cas où l'un des récepteurs voisins, sur cet axe, reçoit une quantité de lumière réfléchie sensiblement égale à la quantité de lumière reçue par le récepteur recevant la quantité de lumière réfléchie maximale, il ajoute ou retire un demi à ce numéro. Le lecteur pourra s'inspirer des techniques dites de dichotomie pour la réalisation pratique de cet exemple. La position de l'objet réfléchissant peut alors prendre, pour chaque axe, 2n-1 valeurs lorsqu'il y a n récepteurs sur cet axe (il y a, dans l'exemple représenté, trois récepteurs par axe et, on peut donc déterminer cinq positions par axe et vingt-cinq positions dans le plan).
En fonction de la position ainsi déterminée, le contrôleur 630 commande deux paramètres de fonctionnement du module de puissance en modulation de largeur d'impulsion, en tenant compte du signal de synchronisation fourni par le module de synchronisation 235.
Ce mode de réalisation permet, par exemple, de commander la température et la vitesse d'un ventilateur d'un système de chauffage ou de climatisation.
En dehors des phases pendant lesquelles le contrôleur 630 détermine si un objet mobile se trouve en regard du capteur, le contrôleur 630 prend en compte les consignes qu'il reçoit d'autres capteurs, par l'intermédiaire du modem 250.
Optionnellement, dans ce mode de réalisation, un afficheur 665 permet la communication entre le contrôleur 630 et l'utilisateur. Par exemple, le contrôleur 630 affiche la position, en deux dimensions, de l'objet détecté et des messages représentatifs des commandes reçus par courant porteur. En figure 6B, ces messages représentent les commandes transmises à un système de chauffage et climatisation : "température : 18 0C" et "Ventilation : moyen".
On observe que la disposition des récepteurs en étoile illustrée en figures 6A et 6B peut prendre la forme d'une étoile possédant n'importe quel nombre de rayons supérieur à trois. Cette disposition en étoile avec un récepteur central peut aussi être remplacée par une disposition en forme polygonale, par exemple carrée ou hexagonale, éventuellement complétée par un récepteur central ou un deuxième polygone incorporé dans le premier.
D'une manière générale, dans le mode de réalisation illustré en figures 6A et 6B et ses variantes, les récepteurs ne se trouvent pas sur une ligne droite pour permettre la détection d'une position en deux dimensions.
Dans des variantes, on prévoit que chaque récepteur infrarouge est couplé à un émetteur infrarouge dans un composant assurant ces deux fonctions. En variante, les récepteurs infrarouges sont remplacés par un capteur d'image infrarouge, par exemple un capteur de type DTC (acronyme de dispositif à transfert de charges, connu sous son acronyme anglais CCD pour charge coupled device) muni d'un filtre qui capte la lumière visible. La présente invention est ainsi caractérisée par ses récepteurs ou capteurs à rayons infrarouges (phototransistors, photodiodes...), l'électronique ainsi que la mécanique (boîtier) environnantes étant adaptés à l'utilisation : les différents capteurs (ou un seul capteur) à infrarouge permettant la localisation ainsi que la détection de déplacement d'un corps mobile réfléchissant par rapport au dispositif. Pour déterminer une distance selon un troisième axe, perpendiculaire aux deux axes des récepteurs, le dispositif peut, en variante, mettre en oeuvre une analyse de la distribution, sur les différents récepteurs, de l'énergie lumineuse réfléchie sur l'objet mobile réfléchissant, la dispersion étant d'autant plus grande que l'objet est éloigné.
La diffusion ou la variation d'énergie créée grâce au capteur ainsi inventé pourra être ordonnée ou aléatoire.
Selon un premier exemple, si la source d'énergie commandée est une lumière, un mouvement de main de bas en haut peut soit faire monter l'intensité lumineuse soit faire se déplacer une source lumineuse qui se déplace, d'une manière ordonnée, désordonnée ou aléatoire. L'alimentation du capteur objet de la présente invention peut se faire soit indépendamment (alimentation par batteries ou piles) soit par l'intermédiaire d'un transformateur et d'un circuit de régulation ou d'un régulateur à découpage, comme exposé en regard des figures.
Dans des variantes, l'utilisateur peut choisir le mode de fonctionnement du capteur, par exemple par l'intermédiaire d'un potentiomètre réglable par tournevis (non représenté).
Des solutions matérielles et/ou logicielles peuvent être apportées afin d'éviter l'allumage non voulu des sources d'énergies commandées (par exemple, si tous les capteurs sont « excités » en même temps, il n'y a pas d'allumage). Le capteur peut par exemple prendre en compte la commande si et seulement si le capteur « bas » est d'abord le seul à être « excité », une deuxième action étant nécessaire afin de déclencher la commande.
On évite ainsi qu'un accroissement rapide et uniforme de l'éclairement, par exemple solaire, ne provoque une commande déclenchée par le contrôleur.
On observe, en figure 9, un dispositif 900 comportant un capteur 905, une charge électrique 910, un cordon d'alimentation par le secteur 915 et une source d'énergie 920. Le capteur 905 comporte un émetteur infrarouge 925, deux récepteurs infrarouges
930 et 934 et un module de puissance 950. Dans le mode de réalisation illustré en figure 9, les récepteurs 930 et 934 possèdent des axes orientés vers l'émetteur 925. Dans l'exemple illustré en figure 9, les orientations de ces axes sont d'environ 35° par rapport à l'axe de l'émetteur 925. Les champs optiques des récepteurs sont ici d'environ 70°, soit +/- 35° par rapport à leur axe. L'émetteur 925 possède ici un champ optique s'étendant sur environ 150°.
Ces dispositions sont avantageuses pour augmenter la sensibilité du dispositif à une distance correspondant à la convergence des axes des récepteurs sur l'axe de l'émetteur et en dessous de cette distance. En effet, un objet réfléchissant placé entre ce plan et le plan de la face avant du dispositif réfléchira la lumière vers les récepteurs depuis une direction correspondant sensiblement à leur maximum de sensibilité.
L'inventeur a découvert que, toute choses égales par ailleurs, l'inclinaison respective des éléments d'un couple émetteur-récepteur permettait d'en augmenter la portée et donc le confort d'utilisation de l'utilisateur et la tolérance aux parasites, bruits et sources de lumières externes. Pour réaliser cette inclinaison respective, l'homme du métier peut prévoir des cales en matériau non conducteur ou, plus simplement, tordre légèrement les pattes des composants concernés, entre ces composants et le circuit électronique sur lequel ils sont montés.
Cet enseignement concernant l'inclinaison respective préférentielle des éléments des couples émetteur-récepteur ne se limite pas au cas où il n'y a que deux tels couples mais s'étend, au contraire à tous les modes de réalisation de la présente invention et, en particulier, aux modes de réalisation particuliers illustrés en regard des figures 1 à 8.
La source d'énergie 920 est, par exemple, un transformateur relié au secteur ou un circuit à base de diode Zener reliée au secteur ou un régulateur à découpage. En variante, une batterie remplace la source d'énergie 920 et le cordon d'alimentation 915.
L'émetteur infrarouge 925 et les récepteurs infrarouges 930 et 934 fonctionnent comme expliqué plus haut. Le module de puissance 950 comporte des portes logiques qui transforment les niveaux de signal reçus des récepteurs infrarouges 930 à 934 en un niveau de tension appliqué à la charge électrique 910 de telle manière que : - plus le signal maximum correspond à un récepteur de référence numérique élevé
(entre 930 et 934), plus la tension appliquée à la charge électrique 910 est élevée et
- si tous les niveaux de signaux reçus des récepteurs 930 et 934 sont inférieurs à un niveau de référence prédéterminé, la tension appliquée à la charge électrique 910 est maintenue en l'état. Le niveau de référence est un niveau déterminé à la fabrication ou à l'installation comme représentatif de l'absence d'un objet mobile réfléchissant les infrarouges, à une distance prédéterminée, par exemple une main placée à trente centimètres des récepteurs, dans le champ d'émission de l'émetteur 925.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 9, deux couples émetteur-récepteur sont constitués, respectivement, par l'émetteur 925 et le récepteur 930, d'une part et par l'émetteur 925 et le récepteur 934, d'autre part.
On observe, en figure 7, un potentiomètre linéaire 700 comportant :
- un boîtier 705 faiblement réfléchissant en son intérieur,
- un émetteur/récepteur 710 fixe et
- un réflecteur 715 mobile dans le boîtier 705 en regard de l'émetteur/récepteur 710, solidaire d'un bouton extérieur 720 qui lui donne sa position.
Dans ce mode de réalisation, le signal reçu par un seul émetteur/récepteur permet de déterminer la position du potentiomètre et de fournir un signal représentatif de cette position. En effet, plus le réflecteur 715 est proche de l'émetteur/récepteur 710, plus le signal lumineux reçu par l'émetteur/récepteur 710 est intense. En variante, au moins deux émetteurs/récepteurs placés de part et d'autre du réflecteur 715 sont mis en oeuvre pour augmenter la précision de la détermination de position du réflecteur 715.
On observe, en figure 8, un potentiomètre circulaire ou rotatif 800 comportant :
- un boîtier 805 faiblement réfléchissant en son intérieur, - deux émetteurs/récepteurs infrarouges 810 et 811 fixes écartés l'un de l'autre, à même distance d'un axe de rotation 825 et
- un élément réfléchissant 815 mobile dans le boîtier 805 en regard des émetteurs/récepteurs 810 et 811 , solidaires d'un bouton extérieur 820 en rotation autour de l'axe 825. Dans ce mode de réalisation, les signaux fournis par les émetteurs/récepteurs 810 et
811 permettent de déterminer la position du potentiomètre et de fournir un signal représentatif de cette position. En effet, plus le réflecteur 815 est proche de l'un des émetteurs/récepteurs 810 et 811, plus le signal lumineux reçu par cet émetteur/récepteur est intense. La mise en oeuvre de la présente invention dans un potentiomètre permet d'obtenir un gain de précision et de robustesse du potentiomètre, puisque, d'une part, il n'y a plus de pièce en frottement les unes sur les autres et, d'autre part, les poussières ne risquent pas d'empêcher un contact électrique entre deux pièces.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Capteur, caractérisé en ce qu'il comporte :
- au moins un émetteur de rayonnements (210), - au moins un récepteur de rayonnements (215 à 219) émis par chaque dit émetteur, modulés par un corps mobile placé à distance du dispositif dans le champ d'émission d'au moins un émetteur, ledit récepteur étant adapté à fournir un signal représentatif de la position dudit corps mobile,
- un moyen de traitement du signal (220 à 235) émis par chaque récepteur pour déterminer la position dudit corps mobile,
- un moyen de commande (230, 235) adapté à fournir des signaux de sortie, en fonction de la position du corps fournie par le moyen de traitement du signal et
- un moyen de mémorisation (230) adapté à maintenir les signaux de sortie du moyen de commande en l'absence de corps mobile dans le champ d'émission d'au moins un émetteur.
2 - Capteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs récepteurs (215 à 219) disposés sur une ligne droite.
3 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs émetteurs (510 à 514) disposés sur une ligne droite. 4 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de récepteurs non colinéaires (615 à 619).
5 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'émetteurs non colinéaires.
6 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen de commande (230, 235) est adapté à fournir un signal de sortie modulé en largeur d'impulsion.
7 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen de traitement (220 à 235) est adapté à éliminer l'influence de la lumière ambiante non réfléchie par l'objet mobile réfléchissant. 8 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins un émetteur de rayonnements (210) est adapté à émettre des rayonnements de manière alternative et le moyen de traitement (220 à 235) est adapté à mémoriser le signal émis par chaque récepteur (215 à 219) lorsque l'émetteur de rayonnement n'émet pas de rayonnement. 9 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de traitement (220 à 235) est adapté à déterminer la position de l'objet mobile entre un nombre de positions supérieur au nombre d'émetteurs et au nombre de récepteurs. 10 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'asservissement de débit d'une source d'énergie (255) et le signal de sortie du moyen de commande commande le fonctionnement du moyen d'asservissement du débit de la source d'énergie. 11 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de communication (250) à courant porteur pour recevoir ou transmettre des commandes à distance.
12 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le moyen de traitement (220 à 235) est adapté à déterminer la distance de l'objet mobile réfléchissant en fonction des signaux émis par les récepteurs (215 à 219).
13 - Potentiomètre (700, 800), caractérisé en ce qu'il comporte un capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
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