WO2009112179A1 - Dispositif de mesure d'une variation de capacite, capteur capacitif mettant en oeuvre un tel dispositif et procede associe - Google Patents

Dispositif de mesure d'une variation de capacite, capteur capacitif mettant en oeuvre un tel dispositif et procede associe Download PDF

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WO2009112179A1
WO2009112179A1 PCT/EP2009/001488 EP2009001488W WO2009112179A1 WO 2009112179 A1 WO2009112179 A1 WO 2009112179A1 EP 2009001488 W EP2009001488 W EP 2009001488W WO 2009112179 A1 WO2009112179 A1 WO 2009112179A1
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WO
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capacitor
voltage
electrode
charge
detection electrode
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/001488
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Inventor
Frédéric CANTIE
Xavier Hourne
Bertrand Vaysse
Original Assignee
Continental Automotive France
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945Proximity switches
    • H03K17/955Proximity switches using a capacitive detector
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/9607Capacitive touch switches
    • H03K2217/96071Capacitive touch switches characterised by the detection principle
    • H03K2217/960725Charge-transfer

Definitions

  • the present invention relates to the production of capacitive sensors and to an associated implementation method.
  • the invention can be applied to the presence detection of a user using a capacitive sensor, particularly in motor vehicles, where capacitive type presence sensors are commonly used.
  • Such a system may for example be a hands-free access system securing access to the vehicle.
  • the sensor is then intended to deliver, on approaching an object or body part of a user, a presence detection signal, for example to trigger a user identification.
  • Figure 1 schematically illustrates the basic structure of a capacitive sensor, using the principle of charge transfer.
  • the sensor 1 comprises at least one detection electrode 2 of a capacitor 3 of variable capacitance Cx intended to be integrated into an element, for example a door handle of a motor vehicle.
  • the capacitor will preferably have a capacitance Cx of a few tens of pF.
  • the other electrode 4 of the capacitor is connected to ground and can be constituted both by the environment close to the detection electrode (object or body part of the user) or by another physical electrode intended to be also integrated in the handle, so that the user's object or hand cuts the field lines between the two electrodes 2 and 4.
  • the capacitance Cx of the capacitor 3 is likely to vary when approaching an object or body part of a user.
  • This variation is measured by means of a Cs capacity, referred to as a reference, of a value much greater than the capacitance Cx and connected in parallel thereof by means of a controlled switch S2.
  • a voltage source 5 connected to the detection electrode 2 of the capacitor 3 via a controlled switch S1 makes it possible firstly to charge the capacitor Cx under a charging voltage Vcc.
  • the steps conventionally implemented during a measurement cycle of the capacitive sensor are represented in solid lines.
  • the voltage source will bring a quantity of charge Qx at the level of the capacitor Cx.
  • an operation E4 for comparing a voltage Vs across the reference capacitor with a predefined threshold voltage is performed and these operations are repeated until the voltage Vs across Cs reaches the predefined threshold voltage.
  • an operation E5 for determining the number of charge transfers necessary to reach said threshold voltage is implemented, for example by measuring the number of switches of the switch S2.
  • An operation EO discharging the capacity Cs for a next measurement cycle can then be implemented.
  • a charge transfer sequence can be broken down into four stages summarized in the table below:
  • the present invention aims to overcome these disadvantages by providing a communication to the sensor to be able to transmit new parameters without modification of the sensor and without having to manufacture new parts.
  • the subject of the invention is a device for measuring a capacitor capacitance variation comprising a detection electrode, whose capacitance is likely to vary with the approach of an object or of a capacitor.
  • a body part of a user comprising means for applying a charging voltage of the capacitor provided by a voltage source, means for establishing a charge transfer from the capacitor to a reference capacitor arranged in a parallel to said capacitor, means for determining a number of charge transfers from the capacitor to the reference capacitor, necessary to reach a predefined threshold voltage across the reference capacitor, said device being remarkable in that it comprises means for changing the number of charge transfers required, said means being coupled without contact to the capacitor detection electrode to add or remove charges to said capacitor when establishing load transfers to said reference capacity.
  • the means for modifying the number of charge transfers comprise a second electrode arranged facing the detection electrode and means for modulating the potential applied to said second electrode.
  • the means for modulating the potential applied to said second electrode comprise a voltage generator adapted to supply a voltage to said second electrode, chosen from a first high voltage and a second low voltage.
  • the means for applying the charging voltage of the capacitor may comprise a first switch between said voltage source and said detection electrode, said switch being adapted to be controlled in a closed state to charge the capacitor from said voltage source.
  • the charge transfer establishment means comprise a second switch between said detection electrode and said reference capacitor, said switch being adapted to be controlled in a closed state to establish the charge transfer from the capacitor to the capacitance reference.
  • the device comprises control means adapted to interpret the number of charge transfers as a binary value, so as to form a communication signal able to control the change of at least one operating parameter. of the device.
  • the invention also relates to a capacitive sensor for presence detection at the level of a device, implementing a measurement device mentioned above. high and in which the detection electrode is disposed within said equipment, the capacity of the capacitor being determined between the detection electrode and the environment close to said electrode.
  • the invention also relates to a method for measuring a capacitor capacity variation comprising a detection electrode, the capacity of which can vary as it approaches an object or a part of a body. a user, including operations of:
  • the potential applied to said second electrode is modulated by choosing a voltage applied to the latter from a first high voltage and a second low voltage. Said potential applied to said second electrode may be modulated during the charge transfer operation.
  • the potential applied to said second electrode is modulated during an intermediate rest phase between the charging operation and the charge transfer operation.
  • the method comprises a step of interpreting the number of charge transfers as a binary value, so as to form a communication signal able to control the change of at least one operating parameter of the method.
  • FIG. 1 illustrates a capacitive sensor of the prior art using the principle of charge transfer and has already been described
  • FIG. 2 illustrates a sensor associated with the means for modifying the number of charge transfers according to the present invention
  • FIG. 3 illustrates the main steps implemented during a measuring cycle of the sensor and has already been partially described.
  • the device according to the invention illustrated in FIG. 2 makes it possible to communicate with the sensor, by varying the number of load transfers seen by the sensor, in particular in a range outside the normal operating range of the sensor. As has been seen previously, this number is an image of the capacitance of the sensor's sensing electrode and its variation normally requires the movement of an object or a body part close to the sensing electrode.
  • the device according to the invention makes it possible to vary this number in a very important manner, without object movement in the vicinity of the detection electrode.
  • specific means 6 capable of modifying this number of load transfers seen by the sensor during a measurement cycle are coupled to the sensor detection electrode 2. These means 6 are advantageously coupled without contact with the sensing electrode of the sensor, so that it is not necessary to modify the sensor.
  • the means 6 for modifying the number of charge transfers comprise an electrode 8, designed to be arranged opposite the detection electrode 2 and a voltage generator 7, adapted to modulate the potential applied to the electrode 8, by providing a voltage selected from a first high voltage Vbatt, for example 12V, and a second low voltage, for example OV, during charge transfer sequences of a measurement cycle of the sensor.
  • a capacitance Cc induced by the placing in contact with the electrode 8 and the sensor detection electrode 2, is coupled with the capacitance Cx, with the effect of being able to reduce or increase the number of load transfers.
  • Such an operation referenced E2 in FIG. 3, can be implemented during the idle phase of the measuring cycle lying between the charging operation of Cx and the charge transfer operation towards the reference capacitor Cs (step 2 of the charge transfer sequence in the table above), or during the actual charge transfer operation (step 3 of the charge transfer sequence in the table above).
  • Q2 Vcc x Cx + Vbatt x Cc, when the capacitance Cc is coupled to Cx.
  • Vcc 3.3V
  • Cx 300pF
  • Vbatt 12V
  • Cc 8pF are commonly used to give:
  • the charge Q2 transferred is almost twice the charge Q1.
  • the voltage supplied by the variable voltage generator 7 thus passes for example from 12V to 0V during step 2 or 3 of the charge transfer sequence.
  • the applied voltage then rises to its initial value, ie 12 V according to the example, during step 1 or 4 of the charge transfer sequence. In the same manner as before, this is repeated at each load transfer sequence.
  • the charge Q2 transferred is then in this case much lower than the load Q1. In other words, the number of load transfers will be significantly increased during the measurement cycle.
  • a particularly advantageous effect of the coupling process which has just been described resides in the ability of the sensor to be able to interpret these large variations in the number of charge transfers during successive measuring cycles as a communication signal.
  • a low load transfer number may be interpreted by a control means of the microcontroller type sensor, as a binary value 0, while that a high number of load transfers can be interpreted by the microcontroller of the sensor as a binary value 1, thus forming the communication signal.
  • a communication signal may be used in order to be able to transmit new operating parameters to the sensor, for example to control the modification of its sensitivity without having to manufacture new parts.

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Abstract

Dispositif de mesure d'une variation de capacité (Cx) d'un condensateur (3) comprenant une électrode de détection (2), dont la capacité (Cx) est susceptible de varier à l'approche d'un objet ou d'une partie de corps d'un utilisateur, comprenant des moyens d'application (S1) d'une tension de charge (Vcc) du condensateur fournie par une source de tension (5), des moyens d'établissement d'un transfert de charge (S2) du condensateur vers une capacité de référence (Cs) disposée en parallèle dudit condensateur, des moyens de détermination d'un nombre de transferts de charge du condensateur vers la capacité de référence (Cs), nécessaire pour atteindre une tension de seuil prédéfinie (Vs) aux bornes de la capacité de référence, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de modification du nombre de transferts de charge nécessaire, comprenant une seconde électrode (8) disposée en regard de l'électrode de détection (2) et un générateur de tension (7) adapté pour fournir une tension à ladite seconde électrode, choisie parmi une première tension haute (Vbatt) et une seconde tension basse (OV) afin de moduler le potentiel appliqué à ladite seconde électrode, lesdits moyens étant couplés sans contact à l'électrode de détection (2) du condensateur (3) pour ajouter ou retirer des charges audit condensateur lors de l'établissement de transferts de charge vers ladite capacité de référence. L'invention se rapporte également au procédé associé.

Description

Dispositif de mesure d'une variation de capacité, capteur capacitif mettant en oeuyre un tel dispositif et procédé associé
La présente invention est relative à la réalisation de capteurs capacitifs et à un procédé de mise en œuvre associé.
L'invention peut s'appliquer à la détection de présence d'un utilisateur utilisant un capteur capacitif, notamment dans les véhicules automobiles, où des capteurs de présence de type capacitif sont couramment utilisés.
Un tel système peut par exemple être un système d'accès mains-libres sécurisant l'accès au véhicule. Le capteur est alors prévu pour délivrer, à l'approche d'un objet ou d'une partie de corps d'un utilisateur, un signal de détection de présence, permettant par exemple de déclencher une indentification d'un utilisateur. La figure 1 illustre de manière simplifiée la structure de base d'un capteur capacitif, utilisant le principe du transfert de charge.
Le capteur 1 comprend au moins une électrode de détection 2 d'un condensateur 3 de capacité variable Cx, destinée à être intégrée dans un élément, par exemple une poignée de portière d'un véhicule automobile. Le condensateur présentera de préférence une capacité Cx de quelques dizaines de pF.
L'autre électrode 4 du condensateur est reliée à la masse et peut être constituée aussi bien par l'environnement proche de l'électrode de détection (objet ou partie de corps de l'utilisateur) ou encore par une autre électrode physique destinée à être intégrée également dans la poignée, de manière que l'objet ou la main de l'utilisateur coupe les lignes de champ entre les deux électrodes 2 et 4.
De cette manière, la capacité Cx du condensateur 3 est susceptible de varier à l'approche d'un objet ou d'une partie de corps d'un utilisateur.
On mesure cette variation grâce à une capacité Cs, dite de référence, de valeur très supérieure à la capacité Cx et connectée en parallèle de celle-ci par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé S2. Une source de tension 5, connectée à l'électrode de détection 2 du condensateur 3 par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé S1 permet, dans un premier temps, de charger la capacité Cx sous une tension de charge Vcc.
En référence à la figure 3, les étapes classiquement mises en œuvre lors d'un cycle de mesure du capteur capacitif sont représentées en traits pleins. Ainsi, au cours d'une opération E1 de charge de Cx, où les interrupteurs S1 et S2 sont commandés dans des états respectivement fermé et ouvert, la source de tension va apporter une quantité de charge Qx au niveau de la capacité Cx.
Lorsque la capacité Cx est chargée et après une phase intermédiaire de repos où les deux interrupteurs sont commandés ouverts, une opération E3 de transfert de charges de la capacité Cx vers la capacité Cs est mise en œuvre, dans laquelle les interrupteurs S1 et S2 sont commandés dans des états respectivement ouvert et fermé. La capacité Cx est donc débranchée de la source de tension et positionnée en parallèle de la capacité de référence Cs, permettant alors l'établissement du transfert de charge. Ce transfert de charge n'est pas total dans le sens où les charges vont se répartir de manière à obtenir un équilibre. Lorsque c'est le cas, on repasse par la phase de repos.
Puis, une opération E4 de comparaison d'une tension Vs aux bornes de la capacité de référence avec une tension de seuil prédéfinie est réalisée et on répète ces opérations jusqu'à ce que la tension Vs aux bornes de Cs atteigne la tension de seuil prédéfinie. Lorsque cette condition est réalisée, une opération E5 de détermination du nombre de transferts de charges nécessaires pour atteindre ladite tension de seuil est mise en œuvre, par exemple en mesurant le nombre de commutations de l'interrupteur S2. Une opération EO de décharge de la capacité Cs pour un cycle de mesure suivant peut alors être mise en œuvre.
Une séquence de transfert de charges se décompose ainsi en quatre étapes résumées dans le tableau ci-dessous :
Figure imgf000004_0001
En effectuant ainsi un cycle constitué d'un grand nombre d'opérations de charge de la capacité Cx, puis d'opérations de décharge dans la capacité de référence Cs, jusqu'à atteindre la tension de seuil Vs prédéfinie aux bornes de la capacité de référence Cs, il est possible de mesurer une variation de la capacité Cx par rapport au cycle précédent, en estimant la variation du nombre de transferts de charge de la capacité Cx dans la capacité Cs.
La mise au point des capteurs capacitifs de ce type nécessite cependant de réaliser beaucoup d'essais pour trouver un compromis efficace entre différents paramètres que sont notamment la sensibilité de la mesure, le temps de réaction et la consommation. Ainsi, une fois qu'un capteur est réalisé, une phase de test doit être mise en œuvre, permettant d'ajuster ces différents paramètres, en vue de fabriquer un autre capteur avec ces nouveaux paramètres. Ce cycle peut se répéter plusieurs fois, ce qui est long et coûteux. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en permettant de réaliser une communication vers le capteur afin de pouvoir lui transmettre de nouveaux paramètres, sans modification du capteur et sans avoir à fabriquer de nouvelles pièces.
Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet un dispositif de mesure d'une variation de capacité d'un condensateur comprenant une électrode de détection, dont la capacité est susceptible de varier à l'approche d'un objet ou d'une partie de corps d'un utilisateur, comprenant des moyens d'application d'une tension de charge du condensateur fournie par une source de tension, des moyens d'établissement d'un transfert de charge du condensateur vers une capacité de référence disposée en parallèle dudit condensateur, des moyens de détermination d'un nombre de transferts de charge du condensateur vers la capacité de référence, nécessaire pour atteindre une tension de seuil prédéfinie aux bornes de la capacité de référence, ledit dispositif étant remarquable en ce qu'il comprend des moyens de modification du nombre de transferts de charge nécessaire, lesdits moyens étant couplés sans contact à l'électrode de détection du condensateur pour ajouter ou retirer des charges audit condensateur lors de l'établissement de transferts de charge vers ladite capacité de référence.
Avantageusement, les moyens de modification du nombre de transferts de charge comprennent une seconde électrode disposée en regard de l'électrode de détection et des moyens pour moduler le potentiel appliqué à ladite seconde électrode. Selon un mode de réalisation, les moyens pour moduler le potentiel appliqué à ladite seconde électrode comprennent un générateur de tension adapté pour fournir une tension à ladite seconde électrode, choisie parmi une première tension haute et une seconde tension basse.
En outre, les moyens d'application de la tension de charge du condensateur peuvent comprendre un premier interrupteur entre ladite source de tension et ladite électrode de détection, ledit interrupteur étant adapté pour être commandé dans un état fermé pour charger le condensateur à partir de ladite source de tension.
De manière subsidiaire, les moyens d'établissement du transfert de charges comprennent un second interrupteur entre ladite électrode de détection et ladite capacité de référence, ledit interrupteur étant adapté pour être commandé dans un état fermé pour établir le transfert de charge du condensateur vers la capacité de référence.
Selon une autre alternative de réalisation, le dispositif comprend des moyens de contrôle adaptés pour interpréter le nombre de transferts de charge en tant que valeur binaire, de manière à former un signal de communication apte à commander le changement d'au moins un paramètre de fonctionnement du dispositif.
L'invention se rapporte également à un capteur capacitif de détection de présence au niveau d'un équipement, mettant en œuvre un dispositif de mesure mentionné plus haut et dans lequel l'électrode de détection est disposée au sein dudit équipement, la capacité du condensateur étant déterminée entre l'électrode de détection et l'environnement proche de ladite électrode.
L'invention se rapporte également à un procédé de mesure d'une variation de capacité d'un condensateur comprenant une électrode de détection, dont la capacité est susceptible de varier à l'approche d'un objet ou d'une partie de corps d'un utilisateur, comprenant des opérations de :
• charge de la capacité du condensateur ;
• transfert de la charge accumulée au niveau de la capacité du condensateur vers une capacité de référence;
• comparaison de la tension aux bornes de la capacité de référence avec une tension de seuil prédéfinie ;
• répétition des opérations de charge et de transfert de charge jusqu'à ce que la tension aux bornes de la capacité de référence atteigne la tension de seuil prédéfinie et détermination du nombre de transferts de charge nécessaire pour atteindre la dite tension de seuil, ledit procédé étant remarquable en ce qu'il consiste à modifier le nombre de transferts de charge nécessaire, par couplage sans contact d'une seconde électrode à l'électrode de détection, et en ce que le potentiel appliqué à ladite seconde électrode est adaptée à être modulé, de manière à ajouter ou retirer des charges audit condensateur lors de chaque opération de transfert de charges.
Avantageusement, le potentiel appliqué à ladite seconde électrode est modulé en choisissant une tension appliquée à cette dernière parmi une première tension haute et une seconde tension basse. Ledit potentiel appliqué à ladite seconde électrode peut être modulé durant l'opération de transfert de charge.
Selon un mode de réalisation, le potentiel appliqué à ladite seconde électrode est modulé durant une phase intermédiaire de repos entre l'opération de charge et l'opération de transfert de charge. En outre et préférentiellement, le procédé comprend une étape d'interprétation du nombre de transferts de charge en tant que valeur binaire, de manière à former un signal de communication apte à commander le changement d'au moins un paramètre de fonctionnement du procédé.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 illustre un capteur capacitif de l'art antérieur utilisant le principe de transfert de charge et a déjà été décrite,
- la figure 2 illustre un capteur associé aux moyens de modification du nombre de transferts de charges selon la présente invention, - la figure 3 illustre les principales étapes mises en œuvre lors d'un cycle de mesure du capteur et a déjà été partiellement décrite.
Le dispositif selon l'invention illustré à la figure 2 permet de réaliser la communication avec le capteur, en faisant varier le nombre de transferts de charge vu par le capteur, en particulier dans une plage hors de la plage de fonctionnement normal du capteur. Comme on l'a vu précédemment, ce nombre est une image de la capacité de l'électrode de détection du capteur et sa variation nécessite normalement le mouvement d'un objet ou d'une partie de corps proche de l'électrode de détection.
Le dispositif selon l'invention permet au contraire de faire varier ce nombre de façon très importante, sans mouvement d'objet à proximité de l'électrode de détection. Pour ce faire, des moyens spécifiques 6 aptes à modifier ce nombre de transferts de charge vu par le capteur lors d'un cycle de mesure sont couplés à l'électrode 2 de détection du capteur. Ces moyens 6 sont avantageusement couplés sans contact avec l'électrode de détection du capteur, de sorte qu'il n'est pas utile de modifier le capteur.
Les moyens 6 de modification du nombre de transferts de charge comprennent une électrode 8, prévue pour être disposée en regard de l'électrode de détection 2 et un générateur de tension 7, adapté pour moduler le potentiel appliqué à l'électrode 8, en fournissant une tension choisie parmi une première tension haute Vbatt, par exemple 12V, et une seconde tension basse, par exemple OV, lors des séquences de transfert de charge d'un cycle de mesure du capteur. De cette manière, une capacité Cc, induite par la mise en présence de l'électrode 8 et de l'électrode 2 de détection du capteur, vient se coupler avec la capacité Cx, avec l'effet de pouvoir diminuer ou augmenter le nombre de transferts de charge.
Une telle opération, référencée E2 à la figure 3, peut être mise en œuvre durant la phase de repos du cycle de mesure comprise entre l'opération de charge de Cx et l'opération de transfert de charge vers la capacité de référence Cs (étape 2 de la séquence de transfert de charge dans le tableau ci-dessus), ou durant l'opération de transfert de charge proprement dite (étape 3 de la séquence de transfert de charge dans le tableau ci-dessus).
Plus en détail, pour ajouter des charges au niveau de l'électrode de détection du capteur, et ainsi diminuer le nombre de transferts de charge vers la capacité de référence Cs lors d'un cycle de mesure, on prévoit de faire augmenter brutalement le potentiel appliqué à l'électrode 8 disposée en regard de celle du capteur. La tension fournie par le générateur de tension variable 7 passe ainsi par exemple de OV à 12V durant l'étape 2 ou 3 de la séquence de transfert de charge. La tension appliquée redescend ensuite à sa valeur initiale, soit OV selon l'exemple, durant l'étape 1 ou 4 de la séquence de transfert de charge. Ceci est répété à chaque séquence de transfert de charge. La charge transférée passe donc de Q1 = Vcc x Cx, sans couplage avec la capacité Cc, à :
Q2 = Vcc x Cx + Vbatt x Cc, lorsque la capacité Cc est couplée à Cx. On a couramment Vcc = 3,3V, Cx = 3OpF, Vbatt = 12V et Cc = 8pF, ce qui donne : Q1 = 99pC et Q2 = 195 pC. La charge Q2 transférée est près de deux fois supérieure à la charge Q1.
Autrement dit, le nombre de transferts de charge nécessaire lors d'un cycle de mesure pour atteindre la tension de seuil prédéfinie aux bornes de Cs est pratiquement divisé par 2.
Pour retirer des charges au niveau de l'électrode de détection du capteur, et ainsi augmenter le nombre de transferts de charge vers la capacité de référence Cs lors d'un cycle de mesure, on utilise le même principe. On prévoit dans ce cas de faire diminuer brutalement le potentiel appliqué à l'électrode 8 disposée en regard de celle du capteur.
La tension fournie par le générateur de tension variable 7 passe ainsi par exemple de 12V à 0V durant l'étape 2 ou 3 de la séquence de transfert de charge. La tension appliquée remonte ensuite à sa valeur initiale, soit 12 V selon l'exemple, durant l'étape 1 ou 4 de la séquence de transfert de charge. De la même manière que précédemment, ceci est répété à chaque séquence de transfert de charge.
La charge transférée passe donc de Q1 = Vcc x Cx, sans couplage avec la capacité Cc, à : Q2 = Vcc x Cx - Vbatt x Cc, lorsque la capacité Cc est couplée à Cx.
Avec les mêmes valeurs numériques que mentionnées plus haut à titre d'exemple illustratif, on obtient :
Q1 = 99pC et Q2 = 3 pC.
La charge Q2 transférée est alors dans ce cas très inférieure à la charge Q1. Autrement dit, le nombre de transferts de charge sera augmenté de façon très importante lors du cycle de mesure.
Un effet particulièrement avantageux du processus de couplage qui vient d'être décrit, réside dans la capacité du capteur à pouvoir interpréter ces fortes variations du nombre de transferts de charge lors de cycles de mesure successifs comme un signal de communication.
Par exemple, un nombre de transferts de charge faible pourra être interprété par un moyen de contrôle du capteur type microcontrôleur, en tant que valeur binaire 0, tandis qu'un nombre de transferts de charge élevé pourra être interprété par le microcontrôleur du capteur en tant que valeur binaire 1 , formant ainsi le signal de communication. Un tel signal de communication pourra être utilisé afin de pouvoir transmettre de nouveaux paramètres de fonctionnement au capteur, par exemple pour commander la modification de sa sensibilité et ce, sans avoir à fabriquer de nouvelles pièces.
Ceci est particulièrement intéressant lors des étapes de fabrication de capteurs. En effet, un capteur ayant des caractéristiques déterminées (notamment sa sensibilité) peut être paramétré par le biais du procédé détaillé plus haut. Ce paramétrage est rapide, simple et efficace. Un capteur de type générique peut alors être fabriqué, puis personnalisé en fonction des applications envisagées, par opposition aux capteurs de caractéristiques figées qui nécessitent une modification de la chaîne de fabrication.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure d'une variation de capacité (Cx) d'un condensateur (3) comprenant une électrode de détection (2), dont la capacité (Cx) est susceptible de varier à l'approche d'un objet ou d'une partie de corps d'un utilisateur, comprenant des moyens d'application (S1 ) d'une tension de charge (Vcc) du condensateur fournie par une source de tension (5), des moyens d'établissement d'un transfert de charge (S2) du condensateur vers une capacité de référence (Cs) disposée en parallèle dudit condensateur, des moyens de détermination d'un nombre de transferts de charge du condensateur vers la capacité de référence (Cs), nécessaire pour atteindre une tension de seuil prédéfinie (Vs) aux bornes de la capacité de référence, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de modification du nombre de transferts de charge nécessaire, comprenant une seconde électrode (8) disposée en regard de l'électrode de détection (2) et un générateur de tension (7) adapté pour fournir une tension à ladite seconde électrode, choisie parmi une première tension haute (Vbatt) et une seconde tension basse (OV) afin de moduler le potentiel appliqué à ladite seconde électrode, lesdits moyens étant couplés sans contact à l'électrode de détection (2) du condensateur (3) pour ajouter ou retirer des charges audit condensateur lors de l'établissement de transferts de charge vers ladite capacité de référence.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens d'application de la tension de charge (Vcc) du condensateur comprennent un premier interrupteur entre ladite source de tension et ladite électrode de détection, ledit interrupteur étant adapté pour être commandé dans un état fermé pour charger le condensateur à partir de ladite source de tension.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'établissement du transfert de charges comprennent un second interrupteur entre ladite électrode de détection et ladite capacité de référence, ledit interrupteur étant adapté pour être commandé dans un état fermé pour établir le transfert de charge du condensateur (3) vers la capacité de référence (Cs).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle adaptés pour interpréter le nombre de transferts de charge en tant que valeur binaire, de manière à former un signal de communication apte à commander le changement d'au moins un paramètre de fonctionnement du dispositif.
5. Capteur capacitif de détection de présence au niveau d'un équipement, mettant en œuvre un dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes et dans lequel l'électrode de détection (2) est disposée au sein dudit équipement, la capacité du condensateur (3) étant déterminée entre l'électrode de détection (2) et l'environnement proche de ladite électrode.
6. Procédé de mesure d'une variation de capacité (Cx) d'un condensateur (3) comprenant une électrode de détection (2), dont la capacité (Cx) est susceptible de varier à l'approche d'un objet ou d'une partie de corps d'un utilisateur, comprenant des opérations de :
• charge (E1 ) de la capacité du condensateur ;
• transfert de la charge accumulée au niveau de la capacité du condensateur vers une capacité de référence (E3); • comparaison (E4) de la tension aux bornes de la capacité de référence avec une tension de seuil prédéfinie ;
• répétition des opérations de charge et de transfert de charge jusqu'à ce que la tension aux bornes de la capacité de référence atteigne la tension de seuil prédéfinie et détermination (E5) du nombre de transferts de charge nécessaire pour atteindre la dite tension de seuil; ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à modifier le nombre de transferts de charge nécessaire, par couplage sans contact (E2) d'une seconde électrode (8) à l'électrode de détection, et en ce que le potentiel appliqué à ladite seconde électrode est adaptée à être modulé, en choisissant une tension appliquée à cette dernière parmi une première tension haute (Vbatt) et une seconde tension basse (OV) de manière à ajouter ou retirer des charges audit condensateur lors de chaque opération de transfert de charges.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le potentiel appliqué à ladite seconde électrode est modulé durant l'opération de transfert de charge.
8. Procédé selon— la revendication 6, caractérisé en ce que le potentiel appliqué à ladite seconde électrode est modulé durant une phase intermédiaire de repos entre l'opération de charge et l'opération de transfert de charge.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'interprétation du nombre de transferts de charge en tant que valeur binaire, de manière à former un signal de communication apte à commander le changement d'au moins un paramètre de fonctionnement du procédé.
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