WO2009089872A1 - Capteur du type à transfert de charge à faible consommation énergétique - Google Patents

Capteur du type à transfert de charge à faible consommation énergétique Download PDF

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WO2009089872A1 PCT/EP2008/010333 EP2008010333W WO2009089872A1 WO 2009089872 A1 WO2009089872 A1 WO 2009089872A1 EP 2008010333 W EP2008010333 W EP 2008010333W WO 2009089872 A1 WO2009089872 A1 WO 2009089872A1
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Frédéric CANTIE
Xavier Hourne
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Continental Automotive France
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    • H—ELECTRICITY
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    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/96071—Capacitive touch switches characterised by the detection principle
    • H03K2217/960725—Charge-transfer

Definitions

  • the microcontroller can be put in a standby mode so as to limit very strongly its consumption of electrical energy. Then, when the comparator provides an end of measurement signal, the microcontroller is reactivated to determine the value of the parameter to be measured.
  • the acquisition phase ends when the comparator produces the end of measurement signal SD, when the voltage across the storage device becomes greater than the reference voltage VREF.
  • the microcontroller MP is reactivated. It will read the value NB of the counter TIMER, and deduce the value of the capacity of the measuring device Cx which is proportional to the NB value of the counter TIMER.
  • the detection algorithm implanted in the microcontroller MP makes it possible to determine whether a user has approached the door handle of the vehicle and has demonstrated the intention to enter by approaching his hand for example.

Abstract

L'invention concerne un capteur du type à transfert de charge, comprenant : • un dispositif de mesure (Cx) pour, au cours d'une succession d'intervalles de temps (DT1 ) périodiques, emmagasiner une quantité de charges électriques fonction d'un paramètre à mesurer, • un dispositif d'accumulation (Cs) pour décharger, entre deux intervalles (DT1 ), les charges contenues dans le dispositif de mesure (Cx), • un dispositif de commutation (M1 ) pour, pendant les intervalles (DT1 ), relier électriquement le dispositif de mesure (Cs) à une source (VCC) de charges électriques et pour, en dehors des intervalles (DT1 ), relier électriquement le dispositif de mesure (Cx) au dispositif d'accumulation (Cs), • un comparateur (COMP) pour comparer un signal électrique (VS) aux bornes du dispositif d'accumulation avec un signal de référence (VREF) et fournir un signal de fin de mesure (SD), • un microcontrôleur (MP) pour, lorsqu'il reçoit le signal de fin de mesure (SD)1 déterminer une valeur du paramètre à mesurer, • un générateur (GEN) de signaux périodiques de commande externe au microcontrôleur (MP), pour commander le dispositif de commutation (M1 ) et • un compteur (TIMER) externe au microcontrôleur (MP), pour déterminer un nombre (NB) d'intervalles de temps (DT1 ) au cours desquels le dispositif de mesure (Cx) a emmagasiné des charges avant que le comparateur (COMP) ne fournisse un signal de fin de mesure (SD), caractérisé en ce que le générateur (GEN) de signaux périodiques de commande et / ou le compteur (TIMER) étant des constituants d'une partie toujours active d'un microcontrôleur dont une autre partie est susceptible d'être mise dans un mode de veille.

Description

Capteur du type à transfert de charge à faible consommation énergétique
L'invention concerne un capteur du type à transfert de charge, comprenant :
• un dispositif de mesure pour, au cours d'une succession d'intervalles de temps périodiques, emmagasiner une quantité de charges électriques fonction d'un paramètre à mesurer, « un dispositif d'accumulation pour décharger, entre deux intervalles, les charges contenues dans le dispositif de mesure, et
• un dispositif de commutation pour, pendant les intervalles, relier électriquement le dispositif de mesure à une source de charges électriques et pour, en dehors des intervalles, relier électriquement le dispositif de mesure au dispositif d'accumulation,
• un comparateur pour comparer un signal électrique aux bornes du dispositif d'accumulation avec un signal de référence et fournir un signal de fin de mesure, et
• un microcontrôleur pour déterminer une valeur du paramètre à mesurer lorsqu'il reçoit le signal de fin de mesure.
De tels capteurs sont connus, par exemple afin de déterminer la variation d'un paramètre à mesurer, signifiant par exemple une intrusion non désirée d'une personne dans une pièce, la présence d'une main d'une personne sur une poignée de porte d'un véhicule automobile ou encore un niveau minimum / maximum de liquide dans une cuve. Le dispositif de mesure est par exemple un condensateur, dont la capacité varie significativement en fonction du paramètre à mesurer, ou encore une bobine dont une inductance varie significativement en fonction du paramètre à mesurer.
De manière connue, le microcontrôleur commande le dispositif de commutation, de sorte que le microcontrôleur doit impérativement rester actif tout au long du fonctionnement du capteur. Pour rester actif, le microcontrôleur doit impérativement resté alimenté par une source d'énergie électrique. Ceci qui peut poser des problèmes de durée de vie de la source d'énergie électrique, en particulier pour des applications embarquées, dans le domaine de l'automobile par exemple, où la source d'énergie est une batterie d'accumulateurs de capacité nécessairement finie. L'invention propose un capteur ne présentant pas les limites des capteurs connus.
Pour cela, l'invention propose un capteur, par ailleurs conforme à la description ci-dessus, et comprenant également : un générateur de signaux périodiques de commande, externe au microcontrôleur pour commander le dispositif de commande, ainsi qu'un compteur externe au microcontrôleur, pour déterminer un nombre d'intervalles de temps au cours desquels le dispositif de mesure a emmagasiné des charges avant que le comparateur ne fournisse un signal de fin de mesure. Le compteur, externe au microcontrôleur, consomme peu d'énergie. Par ailleurs, le compteur fournit au microcontrôleur une valeur proportionnelle au paramètre à mesurer.
Selon l'invention, le microcontrôleur est du type comprenant un mode de veille au cours duquel une partie des composants constituant le microcontrôleur est susceptible d'être éteinte, une autre partie des composants constituant le microcontrôleur étant constamment active. Dans ce mode de réalisation, le générateur de signaux périodiques de commande et le compteur du capteur selon l'invention peuvent être des composants constituant la partie constamment active du microcontrôleur.
Ainsi, pendant une partie au moins de la phase d'acquisition au cours de laquelle le dispositif de mesure se charge puis se décharge, le microcontrôleur peut être mis dans un mode de veille de sorte à limiter très fortement sa consommation en énergie électrique. Puis, lorsque le comparateur fournit un signal de fin de mesure, le microcontrôleur est réactivé, pour déterminer la valeur du paramètre à mesurer.
Pour limiter la consommation globale du capteur, le microcontrôleur est inactif tant que signal de fin de mesure est inactif.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation d'un capteur selon l'invention qui va suivre. La description est à lire en relation au dessin annexé dans lequel :
• la figure 1 est un schéma d'un capteur selon l'invention, • la figure 2 est un chronogramme montrant l'évolution dans le temps de signaux présents au niveau du capteur de la figure 1.
A titre d'exemple, on considère ici un capteur selon l'invention installé dans une poignée de porte d'un véhicule automobile, pour détecter la proximité d'une main d'un utilisateur de ladite poignée. La détection d'une main peut être utilisée ensuite par exemple pour déverrouiller la porte.
Comme dit précédemment, le capteur comprend, un dispositif de mesure, un dispositif de commutation, un comparateur et un microcontrôleur.
Dans l'exemple de la figure 1 , le dispositif de mesure est un condensateur de mesure Cx. Dans l'exemple d'application envisagée, une des deux armatures du condensateur Cx est positionnée dans la poignée de la porte, de sorte que la capacité du condensateur varie significativement en fonction de la présence ou de l'absence d'une main au voisinage immédiat de la poignée.
Le dispositif d'accumulation est un condensateur Cs dont la capacité est très supérieure, par exemple de l'ordre de mille fois supérieure, à la capacité du condensateur de mesure. Le dispositif de commutation est dans l'exemple de la figure 1 un interrupteur trois états M1 , adapté pour relier le condensateur Cx soit à une source de tension VCC, une batterie d'accumulateurs du véhicule dans l'application envisagée, soit au condensateur Cs. Le comparateur COMP a une entrée positive connectée à une borne du dispositif d'accumulation Cs dont une autre borne est reliée à une masse du capteur. Le comparateur COMP a également une entrée négative reliée à une source de tension de référence VREF. Le comparateur COMP fournit un signal de fin de mesure SD lorsque la tension aux bornes du dispositif d'accumulation devient supérieure à la tension de référence VREF.
Le capteur selon l'invention comprend également un générateur GEN de signaux périodiques de commande, externe au microcontrôleur MP, pour commander le dispositif de commutation.
Dans l'exemple de la figure 1 , le capteur comprend également un compteur TIMER, incrémenté par le générateur GEN, par exemple à chaque fois que le générateur GEN produit un signal SC actif.
Au cours d'une phase dite d'initialisation de la mesure, le compteur TIMER est mis à zéro et le dispositif d'accumulation Cs est déchargé.
Le fonctionnement du capteur est le suivant. Le générateur GEN produit le signal SC périodique (cf figure 2). Au cours d'une période T :
• Lorsque le signal SC devient actif, le compteur TIMER est incrémenté
• Lorsque le signal SC est actif, le dispositif de mesure est relié à la source VCC et se charge pendant un intervalle DT1 durant lequel le signal SC reste actif.
• Lorsque le signal SC est inactif, le dispositif de mesure est relié au dispositif d'accumulation et se décharge dans ledit dispositif d'accumulation pendant un intervalle DT2, la tension VS augmente.
Pendant une première phase dite d'acquisition, le dispositif de mesure se charge puis se décharge plusieurs fois successivement, par exemple de l'ordre de quelques centaines de fois. Pendant cette phase, tout ou partie du microcontrôleur MP est en mode veille pour limiter la consommation énergétique.
La phase d'acquisition se termine lorsque le comparateur produit le signal de fin de mesure SD, lorsque la tension aux bornes du dispositif d'accumulation devient supérieure à la tension de référence VREF. Lorsque le signal de fin de mesure est produit, le microcontrôleur MP est réactivé. Il va lire la valeur NB du compteur TIMER, et en déduire la valeur de la capacité du dispositif de mesure Cx qui est proportionnelle à la valeur NB du compteur TIMER. En fonction de l'évolution dans le temps de la capacité du dispositif de mesure Cx, l'algorithme de détection implanté au sein du microcontrôleur MP permet de déterminer si un utilisateur s'est approché de la poigne de porte du véhicule et a manifesté l'intention d'y pénétrer en approchant sa main par exemple.
Comme on le voit sur la figure 1 , dans le cadre de l'invention, le générateur GEN et le compteur TIMER sont à l'extérieur du microcontrôleur MP, de sorte que le microcontrôleur MP peut être mis en mode de veille pendant toute la phase d'acquisition et on peut se contenter de maintenir actif le microcontrôleur MP durant seulement une période T du signal SC toutes les NB périodes.
Dans un mode de réalisation alternatif, le comparateur COMP peut être intégré au microcontrôleur MP, sans pour autant sortir du champ de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Capteur du type à transfert de charge, comprenant :
• un dispositif de mesure (Cx) pour, au cours d'une succession d'intervalles de temps (DT1 ) périodiques, emmagasiner une quantité de charges électriques fonction d'un paramètre à mesurer, « un dispositif d'accumulation (Cs) pour décharger, entre deux intervalles (DT1 ), les charges contenues dans le dispositif de mesure (Cx),
• un dispositif de commutation (M1 ) pour, pendant les intervalles (DT1 ), relier électriquement le dispositif de mesure (Cs) à une source (VCC) de charges électriques et pour, en dehors des intervalles (DT1 ), relier électriquement le dispositif de mesure (Cx) au dispositif d'accumulation (Cs),
• un comparateur (COMP) pour comparer un signal électrique (VS) aux bornes du dispositif d'accumulation avec un signal de référence (VREF) et fournir un signal de fin de mesure (SD),
• un microcontrôleur (MP) pour, lorsqu'il reçoit le signal de fin de mesure (SD), déterminer une valeur du paramètre à mesurer,
• un générateur (GEN) de signaux périodiques de commande externe au microcontrôleur (MP), pour commander le dispositif de commutation (M1 ) et
• un compteur (TIMER) externe au microcontrôleur (MP), pour déterminer un nombre (NB) d'intervalles de temps (DT1 ) au cours desquels le dispositif de mesure (Cx) a emmagasiné des charges avant que le comparateur (COMP) ne fournisse un signal de fin de mesure (SD), caractérisé en ce que le générateur (GEN) de signaux périodiques de commande et / ou le compteur (TIMER) étant des constituants d'une partie toujours active d'un microcontrôleur dont une autre partie est susceptible d'être mise dans un mode de veille.
2. Capteur selon la revendication 1 , dans lequel le microcontrôleur (MP) est inactif tant que le signal de fin de mesure (SD) est inactif.
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