WO2016156684A1 - Dispositif et procede de detection capacitive et interface utilisateur - Google Patents

Dispositif et procede de detection capacitive et interface utilisateur Download PDF

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WO2016156684A1
WO2016156684A1 PCT/FR2016/000065 FR2016000065W WO2016156684A1 WO 2016156684 A1 WO2016156684 A1 WO 2016156684A1 FR 2016000065 W FR2016000065 W FR 2016000065W WO 2016156684 A1 WO2016156684 A1 WO 2016156684A1
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WO
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electrodes
capacitive
excitation
sensing device
electrode
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/000065
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English (en)
Inventor
Ciprian Musat
Gregor LECHTENBOER
Tan-Duc HYUNH
Pierre Aygalinc
Eric BOUHANICHE
Adrien CALI
Original Assignee
Valeo Comfort And Driving Assistance
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Publication date
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • H—ELECTRICITY
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    • H03K—PULSE TECHNIQUE
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    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K2017/9602—Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes
    • H03K2017/9604—Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes characterised by the number of electrodes
    • H03K2017/9613—Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes characterised by the number of electrodes using two electrodes per touch switch
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    • H03K2217/94—Indexing 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
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/96078—Sensor being a wire or a strip, e.g. used in automobile door handles or bumpers

Definitions

  • the invention relates to a capacitive detection device for user interface, particularly for a motor vehicle.
  • the invention also relates to a user interface and a capacitive sensing method.
  • interfaces are used allowing the user to control the vehicle's on-board systems.
  • Some interfaces are further provided with capacitive sensors to detect the approach of the finger of the user near the interface. This detection can activate the interface before the user contacts the interface.
  • the detection is carried out with a relatively large detection field, which may not be sufficiently precise if it is desired to detect the approach of the finger in a narrow detection beam, for example in an area situated only in front of one or more control members.
  • This parasitic detection can occur, for example, when the user wishes to activate one of several control members within an interface and does not wish to activate the other control elements or if he wishes to access a control module at the same time. within the same interface without activating the other control modules or if it wishes to access an interface among several interfaces without activating the other interfaces.
  • a control module may comprise a set of on-line command devices, such as keys, the control of the backlight by capacitive detection is desired to facilitate the choice of the key, for example in night driving. . We then try to avoid false detection for example of the user accessing the glove box.
  • the interface is generally provided with chromed decorative pieces which, by their presence, can disturb the electric field around the capacitive sensor and can thus disturb the detection of the finger of the user.
  • One of the aims of the present invention is to provide an improved interface capacitive sensing device.
  • the subject of the invention is a capacitive detection device for a user interface intended to detect the presence of an object in the vicinity or in contact with a facade of the capacitive detection device, characterized in that the detection device capacitive features:
  • the at least one excitation unit electrically connected to the electrodes, the at least one excitation unit being configured to simultaneously excite at least two electrodes by substantially identical excitation signals.
  • the parasitic coupling between the electrodes is reduced.
  • the electric field is weakened between the two electrodes excited at the same potential.
  • the electric field lines between the electrodes repel each other so that the coupling between the two electrodes is avoided.
  • the finger of the user can thus be detected by one of the electrodes, without parasitic couplings between the electrodes.
  • the dynamics of the measured signal and the spatial resolution can thus be increased.
  • the at least one excitation unit is configured to simultaneously excite all the electrodes by substantially identical excitation signals
  • the capacitive detection device comprises a plurality of electrodes spaced apart from each other, the excitation unit being configured to simultaneously excite the electrodes close to at least one electrode for which a capacitive parameter is measured,
  • the excitation unit is configured to excite the electrodes located at a distance of less than 50 millimeters from at least one electrode for which a capacitive parameter is measured,
  • the excitation unit is configured to measure a parameter capacitive one electrode at a time
  • the capacitive detection device comprises at least one additional conductive element connected to the excitation unit, the excitation unit being furthermore configured to simultaneously excite the additional conductive element by an excitation signal substantially identical to that electrodes.
  • the invention also relates to a user interface comprising a capacitive detection device as described above and at least one control member and / or the capacitive detection device being configured to detect a contact for controlling an onboard system of the motor vehicle.
  • the user interface may comprise a display screen of which at least one display parameter is controllable by the at least one control member and / or the capacitive detection device.
  • the invention also relates to a method of capacitively detecting the presence of an object in the vicinity or in contact with a user interface for a motor vehicle comprising a capacitive detection device comprising at least two electrodes spaced apart from one of the another, characterized in that simultaneously excites at least two electrodes of the capacitive sensing device by substantially identical excitation signals.
  • the electrodes close to at least one electrode, whose capacitive parameter is measured, are excited simultaneously,
  • FIG. 1 represents a schematic view of a user interface
  • FIG. 2 is an electrical diagram showing the electrical couplings of two electrodes of a capacitive detection device with the hand of a user
  • FIG. 3 shows a graphical representation of the amplitude and the direction of the electric field lines for the two electrodes and the hand of the user of FIG.
  • the front face designates the visible face from the passenger compartment of the motor vehicle.
  • FIG. 1 represents an exemplary embodiment of a user interface 1.
  • the user interface 1 can be arranged in a passenger compartment of a motor vehicle, for example in the dashboard, in a central console of the vehicle, or in the ceiling or in an opening.
  • the user interface 1 may comprise at least one control element 2, six in the example, and a capacitive detection device 10.
  • the control member 2 comprises for example a switch, such as a toggle switch or a push button, or a touch pad such as a touch pad of the resistive or capacitive type, or a rotary knob or a key or a key. keypad or a transparent touch screen or a screen with a touch screen.
  • the control member 2 allows the user driver or passenger who actuates, to control at least one vehicle onboard system such as air conditioning, radio, music, telephone, ventilation or navigation.
  • the user interface 1 may further comprise a display screen 4, in particular allowing the user to view the selected commands or to be selected for example by the control member 2. Display parameters of the display screen 4, such as the selection of an item in a menu or the validation of a selection, can thus be controlled by manipulation of at least one control member 2.
  • the capacitive detection device 10 makes it possible to detect the presence or the contact of an object, such as one or more fingers or the palm of the hand of the user 14, close to the user interface 1, and in particular to proximity of the control member 2.
  • the capacitive detection device 10 may include a front panel January 1 comprising a control area for example made by an opening in the front 1 1, giving access to the user to at least one control member 2 of the user interface 1 .
  • the front 1 1 is rigid, for example made of plastic. It has a particular decorative function.
  • the front 1 1 may further comprise backlighting regions 13 of symbols or pictograms located for example in the vicinity of at least one respective control member 2.
  • the symbols or pictograms of the backlighting regions 13 are for example translucent or transparent. They let light from the light sources of the user interface 1 arranged at the rear of the facade 1 1, such as light-emitting diodes.
  • the capacitive sensing device 10 further comprises at least first and second electrodes E1, E2, E3, E4, E5 spaced from each other, five in the example, and at least one excitation unit 12 electrically connected to electrodes E1-E5.
  • the electrodes E1-E5 can be carried by the front panel 1 1. They can be arranged near one or more control members 2, for example at the rear, next to or around one or more control members 2.
  • the electrodes E1-E5 are, for example, conductive wires or ribbons, for example transparent, for example made of ITO (indium-tin oxide).
  • the electrodes E1-E5 can also be overmoulded in the facade 11.
  • the electrodes E1-E5 may be arranged on a rear face of the facade 11 (or internal face), not visible, to be protected from possible electrostatic discharges.
  • the excitation unit 12 may be configured to measure a capacitive parameter of an electrode E1-E5 such as a capacitance variation, a time constant variation and / or a oscillation frequency variation.
  • a capacity variation measurement can be carried out by load transfer.
  • the excitation unit 12 may comprise at least one reference capacity that can be connected to an electrode E1-E5 previously excited by an excitation signal S, for example by closing a switch.
  • the charge transfer from the charged electrode E1 -E5 towards the reference capacitor makes it possible to measure a capacitance which varies if an object is situated in the vicinity of the interface 1.
  • At least two electrodes E1-E5 it is possible to determine more precisely whether an object is positioned in the field of the electrodes E1-E5 by comparing the signals measured at the electrodes E1-E5.
  • a capacitance variation can be detected at the electrodes E1-E5, which depends on the coupling capacitance between each electrode E1 -E5 and the object.
  • One can thus avoid false detections of the user who moves his hand near the facade 1 1 for another action, for example to access the glove box.
  • the excitation unit 12 is configured to compare a variation of a capacitive parameter of an electrode E1-E5 with at least one threshold, to determine the presence of an object in the vicinity of the facade 1 1 or the contact of the facade 1 1 by an object.
  • the capacitive detection device 10 may be configured to activate the control of an onboard system of the motor vehicle.
  • the at least one excitation unit 12 is configured to simultaneously excite at least two electrodes E1-E5 by substantially identical excitation signals S (FIG. 2).
  • the parasitic capacitances C12 between the electrodes E1-E5 can not be charged, which makes it possible to reduce parasitic coupling between the electrodes E1-E5 when an acquisition is made.
  • the electrode E1-E5 which is measured a capacitive parameter is then found "isolated".
  • substantially identical it is meant that the excitation signals S are identical or weakly offset temporally, as offset temporally by a duration of less than 1 microsecond.
  • the substantially identical excitation signals S may also have amplitude deviations of less than 20% when they are not time shifted, the parasitic coupling gradually appearing with the increase of these differences between the S excitation signals.
  • the excitation signals S comprise, for example, a series of pulses, such as a series of rectangular, square or sinus-shaped pulses, the excitation signals S being able to be alternating.
  • the slot-shaped excitation signals S have the advantage of being able to eliminate the parasitic effect due to the presence of certain elements of the environment (such as conductive paints, soiling, condensation of water, etc.).
  • the interface 1 comprises a single excitation unit 12 configured to excite at least two electrodes E1-E5 by the same excitation signal S.
  • the excitation unit 12 may be configured to measure the capacitive parameter of a single electrode E1-E5 at a time.
  • the capacitive parameter of the electrodes E1-E5 is then measured electrode by electrode, by scanning, a single electrode E1-E5 being "measured” at a time.
  • the electrodes E1-E5 are then measured sequentially and the electrodes E1-E5 for which no acquisition can be excited either the time to measure at least one electrode E1-E5, or continuously.
  • the capacitive detection device 10 comprises a number of electrodes E1-E5 greater than two, it is possible to distinguish “near” electrodes, close to at least one electrode for which a capacitive parameter and “remote” electrodes are measured. ".
  • the excitation unit 12 can be configured to simultaneously energize the electrodes E1-E5 close to at least one electrode E1-E5, a capacitive parameter of which is measured by excitation signals S that are substantially identical to those of the electrode E1. -E5 of which a capacitive parameter is measured.
  • close electrodes vary with the sequential scanning of the at least one electrode for which a capacitive parameter is measured.
  • the excitation unit 12 is configured to excite the electrodes E1-E5 situated at a distance of less than 50 millimeters from at least one electrode E1-E5 for which a capacitive parameter is measured.
  • the electrodes E1-E5 whose at least one end is located in the perimeter of the electrode E1-E5 which a capacitive parameter is measured are also excited the time of acquisition.
  • the excitation unit 12 is configured to simultaneously excite all the electrodes E1-E5 by substantially identical excitation signals S. Thus, all the electrodes E1-E5 of the device 10 are excited at the same time.
  • FIG. 3 schematizes the orientation and the amplitude of the electric field of a capacitive detection device 10 provided with two electrodes E1, E2. It can be seen in this example that the electric field is weakened between the two electrodes E1, E2 excited at the same potential. In addition, the electric field lines between the electrodes E1 and E2 repel each other so that the coupling between the two electrodes E1, E2 is avoided.
  • the finger of the user 14 can thus be detected either by the electrode E1 or by the electrode E2, without parasitic couplings between the electrodes E1 and E2. The dynamics of the measured signal and the spatial resolution can thus be increased.
  • the excitation signal is then coupled to the hand of the user 14 through the measurement electrode but also via parasitic paths, such as through other electrodes or metal parts. These parasitic couplings limit the signal variation on the measurement electrode and reduce the signal-to-noise ratio. They can also generate false information of the presence of the user's hand 14 in front of the measuring electrode while the hand is close to another electrode.
  • the electrode left floating potential can relay electric field lines to metal elements or other electrodes nearby.
  • the processing of the measurement signals of the electrodes E1-E5 makes it possible to determine whether the finger of the user 14 is in the narrow desired detection field of an electrode E1-E5 or whether it is outside this range. detection field and should not be taken into account. It is then possible, for example, to have several user interfaces 1 without them activating each other.
  • an electrode E1-E5 identifies an object in its field, it is possible, for example, to modify the display on the display screen 4 and / or to turn on the light sources to backlight the backlighting regions. 11.
  • the backlighting of the facade 11 facilitates the manipulation of the user interface 1, especially at night.

Landscapes

  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de détection capacitive (10) pour interface utilisateur (1) destine a detecter la presence d'un objet au voisinage ou au contact d'une facade (11) du dispositif de détection capacitive (10), caracterise en ce que le dispositif de detection capacitive (10) comporte : - au moins deux électrodes (E1-E5) espacées I'une de I'autre, - au moins une unite d'excitation (12) électriquement connectee aux electrodes (E1-E5), la au moins une unite d'excitation (12) etant configuree pour exciter simultanement au moins deux électrodes (E1-E5) par des signaux d'excitation (S) sensiblement identiques. L'invention concerne également une interface utilisateur et un procédé de détection capacitive.

Description

Dispositif et procédé de détection capacitive et interface utilisateur
L'invention concerne un dispositif de détection capacitive pour interface d'utilisateur, notamment pour véhicule automobile. L'invention concerne également une interface utilisateur et un procédé de détection capacitive.
Dans l'habitacle d'un véhicule, on utilise des interfaces permettant à l'utilisateur de commander des systèmes embarqués du véhicule.
Certaines interfaces sont en outre pourvues de capteurs capacitifs pour détecter l'approche du doigt de l'utilisateur à proximité de l'interface. Cette détection peut permettre d'activer l'interface avant que l'utilisateur ne contacte l'interface.
Cependant, la détection est réalisée avec un champ de détection relativement large, qui peut ne pas être suffisamment précis si l'on souhaite détecter l'approche du doigt dans un faisceau étroit de détection, par exemple dans une zone uniquement située en face d'un ou plusieurs organes de commande. On souhaite en effet éviter les détections parasites, c'est-à-dire éviter d'activer l'interface lorsque l'utilisateur déplace son doigt à proximité de l'interface mais en dehors de la zone face aux organes de commande, pour réaliser une autre opération par exemple.
Cette détection parasite peut survenir par exemple lorsque l'utilisateur souhaite activer un organe de commande parmi plusieurs au sein d'une interface et qu'il ne souhaite pas activer les autres organes de commande ou s'il souhaite accéder à un module de commande au sein d'une même interface sans activer les autres modules de commande ou s'il souhaite accéder à une interface parmi plusieurs interfaces sans activer les autres interfaces.
A titre d'exemple, un module de commande peut comprendre un ensemble d'organes de commandes en ligne, tels que des touches, dont on souhaite commander le rétroéclairage par détection capacitive afin de faciliter le choix de la touche par exemple en conduite de nuit. On cherche alors à éviter une fausse détection par exemple de l'utilisateur accédant à la boîte à gants.
Par ailleurs, l'interface est généralement pourvue de pièces décoratives chromées qui, par leur présence, peuvent perturber le champ électrique autour du capteur capacitif et peuvent donc perturber la détection du doigt de l'utilisateur. Un des buts de la présente invention est de proposer un dispositif de détection capacitive pour interface, amélioré.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de détection capacitive pour interface utilisateur destiné à détecter la présence d'un objet au voisinage ou au contact d'une façade du dispositif de détection capacitive, caractérisé en ce que le dispositif de détection capacitive comporte :
- au moins deux électrodes espacées l'une de l'autre,
- au moins une unité d'excitation électriquement connectée aux électrodes, la au moins une unité d'excitation étant configurée pour exciter simultanément au moins deux électrodes par des signaux d'excitation sensiblement identiques.
En excitant simultanément les électrodes par un signal d'excitation sensiblement identique, on réduit le couplage parasite entre les électrodes. Le champ électrique est affaibli entre les deux électrodes excitées au même potentiel. En outre, les lignes de champ électrique entre les électrodes se repoussent de sorte que le couplage entre les deux électrodes est évité. Le doigt de l'utilisateur peut ainsi être détecté par l'une des électrodes, sans couplages parasites entre les électrodes. La dynamique du signal mesuré et la résolution spatiale peuvent ainsi être augmentées.
Selon une ou plusieurs caractéristiques du dispositif de détection capacitive, prise seule ou en combinaison :
- la au moins une unité d'excitation est configurée pour exciter simultanément toutes les électrodes par des signaux d'excitation sensiblement identiques,
- le dispositif de détection capacitive comporte une pluralité d'électrodes espacées les unes des autres, l'unité d'excitation étant configurée pour exciter simultanément les électrodes proches d'au moins une électrode dont on mesure un paramètre capacitif,
- l'unité d'excitation est configurée pour exciter les électrodes situées à une distance inférieure à 50 millimètres d'au moins une électrode dont on mesure un paramètre capacitif,
- l'unité d'excitation est configurée pour mesurer un paramètre capacitif d'une seule électrode à la fois,
- le dispositif de détection capacitive comporte au moins un élément conducteur additionnel connecté à l'unité d'excitation, l'unité d'excitation étant en outre configurée pour exciter simultanément l'élément conducteur additionnel par un signal d'excitation sensiblement identique à celui des électrodes.
L'invention a aussi pour objet une interface utilisateur comportant un dispositif de détection capacitive tel que décrit précédemment et au moins un organe de commande et/ou le dispositif de détection capacitive étant configuré pour détecter un contact pour commander un système embarqué du véhicule automobile.
L'interface utilisateur peut comporter un écran d'affichage dont au moins un paramètre d'affichage est contrôlable par le au moins un organe de commande et/ou par le dispositif de détection capacitive.
L'invention a aussi pour objet un procédé de détection capacitive de la présence d'un objet au voisinage ou au contact d'une interface utilisateur pour véhicule automobile comportant un dispositif de détection capacitive comportant au moins deux électrodes espacées l'une de l'autre, caractérisé en ce qu'on excite simultanément au moins deux électrodes du dispositif de détection capacitive par des signaux d'excitation sensiblement identiques.
Selon une ou plusieurs caractéristiques du procédé de détection capacitive, prise seule ou en combinaison,
- on excite simultanément toutes les électrodes par des signaux d'excitation sensiblement identiques,
- on excite simultanément les électrodes proches d'au moins une électrode dont on mesure un paramètre capacitif,
- on modifie l'affichage d'un écran d'affichage et/ou on éclaire les régions de rétro-éclairage de la façade lorsque la présence d'un objet au voisinage ou au contact de la façade est prise en compte.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématique d'une interface utilisateur,
- la figure 2 est un schéma électrique montrant les couplages électriques de deux électrodes d'un dispositif de détection capacitive avec la main d'un utilisateur, et
- la figure 3 montre une représentation graphique de l'amplitude et de la direction des lignes de champ électrique pour les deux électrodes et la main de l'utilisateur de la figure 2.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la suite de la description, la face avant désigne la face visible depuis l'habitacle du véhicule automobile.
La figure 1 représente un exemple de réalisation d'une interface utilisateur 1.
L'interface utilisateur 1 peut être agencée dans un habitacle de véhicule automobile, par exemple dans le tableau de bord, dans une console centrale du véhicule, ou encore au plafonnier ou dans un ouvrant.
L'interface utilisateur 1 peut comporter au moins un organe de commande 2, six dans l'exemple, et un dispositif de détection capacitive 10.
L'organe de commande 2 comporte par exemple un commutateur, tel qu'un interrupteur à bascule ou un bouton poussoir, ou un pavé tactile tel qu'un pavé tactile de type résistif ou capacitif, ou encore un bouton rotatif ou une touche ou une barrette de touches ou une dalle tactile transparente ou un écran doté d'une dalle tactile. L'organe de commande 2 permet à l'utilisateur conducteur ou passager qui l'actionne, de commander au moins un système embarqué du véhicule tel que le système de climatisation, de radio, de musique, du téléphone, de ventilation ou de navigation. L'interface utilisateur 1 peut en outre comporter un écran d'affichage 4, permettant notamment à l'utilisateur de visualiser les commandes sélectionnées ou à sélectionner par exemple par l'organe de commande 2. Des paramètres d'affichage de l'écran d'affichage 4, tels que la sélection d'un élément dans un menu ou la validation d'une sélection, peuvent ainsi être contrôlés par manipulation d'au moins un organe de commande 2.
Le dispositif de détection capacitive 10 permet de détecter la présence ou le contact d'un objet, tel qu'un ou plusieurs doigts ou la paume de la main de l'utilisateur 14, à proximité de l'interface utilisateur 1 , et notamment à proximité de l'organe de commande 2.
Le dispositif de détection capacitive 10 peut comporter une façade 1 1 comprenant une zone de commande par exemple réalisée par une ouverture ménagée dans la façade 1 1 , donnant accès à l'utilisateur à au moins un organe de commande 2 de l'interface utilisateur 1.
La façade 1 1 est rigide, par exemple réalisée en matière plastique. Elle a notamment une fonction décorative.
La façade 1 1 peut comporter en outre des régions de rétro-éclairage 13 de symboles ou pictogrammes situées par exemple à proximité d'au moins un organe de commande 2 respectif. Les symboles ou pictogrammes des régions de rétro-éclairage 13 sont par exemple translucides ou transparentes. Elles laissent passer la lumière de sources lumineuses de l'interface utilisateur 1 agencées à l'arrière de la façade 1 1 , telles que des diodes électroluminescentes.
Le dispositif de détection capacitive 10 comporte en outre au moins une première et une deuxième électrodes E1 , E2, E3, E4, E5 espacées l'une de l'autre, cinq dans l'exemple, et au moins une unité d'excitation 12 électriquement connectée aux électrodes E1 -E5.
Les électrodes E1-E5 peuvent être portées par la façade 1 1. Elles peuvent être agencées à proximité d'un ou de plusieurs organes de commande 2, par exemple à l'arrière, à côté ou autour d'un ou plusieurs organes de commande 2. Les électrodes E1-E5 sont par exemple des fils ou rubans conducteurs, par exemple transparents, par exemple en ITO (oxyde indium - étain). Les électrodes E1-E5 peuvent en outre être surmoulées dans la façade 11. Les électrodes E1-E5 peuvent être agencées sur une face arrière de la façade 11 (ou face interne), non visible, pour être protégées d'éventuelles décharges électrostatiques.
L'unité d'excitation 12 peut être configurée pour mesurer un paramètre capacitif d'une électrode E1-E5 telle qu'une variation de capacité, une variation de constante de temps et/ou une variation de fréquence d'oscillation.
Une mesure de variation de capacité peut être réalisée par transfert de charges. Pour cela, l'unité d'excitation 12 peut comporter au moins une capacité de référence pouvant être connectée à une électrode E1-E5 préalablement excitée par un signal d'excitation S, par exemple en fermant un interrupteur. Le transfert de charges de l'électrode E1 -E5 chargée vers la capacité de référence permet de mesurer une capacité qui varie si un objet est situé au voisinage de l'interface 1.
Avec au moins deux électrodes E1-E5, on peut déterminer avec plus de précision si un objet est positionné dans le champ des électrodes E1 -E5 en comparant les signaux mesurés aux électrodes E1-E5. Ainsi, lorsqu'un objet, tel que le doigt ou la main d'un utilisateur 14 approche de la façade 1 1 , une variation de capacité peut être détectée aux électrodes E1 -E5, qui dépend de la capacité de couplage entre chaque électrode E1 -E5 et l'objet. On peut ainsi éviter de fausses détections de l'utilisateur qui déplace sa main à proximité de la façade 1 1 pour une autre action, par exemple pour accéder à la boite à gants.
Selon un exemple de fonctionnement, l'unité d'excitation 12 est configurée pour comparer une variation d'un paramètre capacitif d'une électrode E1-E5 avec au moins un seuil, pour déterminer la présence d'un objet au voisinage de la façade 1 1 ou le contact de la façade 1 1 par un objet.
Par exemple, lorsque la variation mesurée aux bornes d'une électrode E1-E5 est inférieure à un premier seuil, on considère qu'aucun objet n'est détecté. En revanche, si la variation mesurée franchit ce premier seuil, alors on considère qu'un objet est détecté.
Lorsque cette variation mesurée est comprise entre ledit premier seuil et un deuxième seuil supérieur au premier, on considère avoir détecté la présence d'un objet au voisinage de la façade 11. Si en revanche, cette variation mesurée dépasse le deuxième seuil alors on considère que l'objet « touche » la façade 1 1. Dans ce dernier cas, le dispositif de détection capacitive 10 peut être configuré pour activer la commande d'un système embarqué du véhicule automobile.
La au moins une unité d'excitation 12 est configurée pour exciter simultanément au moins deux électrodes E1-E5 par des signaux d'excitation S sensiblement identiques (figure 2).
En excitant simultanément les électrodes E1 -E5 par des signaux d'excitation S sensiblement identiques, les capacités parasites C12 entre les électrodes E1-E5 ne peuvent pas se charger, ce qui permet de réduire le couplage parasite entre les électrodes E1-E5 lorsque l'on réalise une acquisition. L'électrode E1-E5 dont on mesure un paramètre capacitif se retrouve alors « isolée ».
Par sensiblement identiques, on entend que les signaux d'excitation S sont identiques ou faiblement décalés temporellement, comme décalés temporellement d'une durée inférieure à 1 microseconde. Les signaux d'excitation S sensiblement identiques peuvent également présenter des écarts d'amplitudes inférieures à 20% lorsqu'ils ne sont pas décalés temporellement, le couplage parasite apparaissant progressivement avec l'augmentation de ces différences entre les signaux d'excitation S.
Les signaux d'excitation S comportent par exemple une succession de puises, telle qu'une succession de puises rectangulaires, carrés ou en forme de sinus, les signaux d'excitation S pouvant être alternatifs. Les signaux d'excitation S en forme de créneaux présentent l'avantage de pouvoir éliminer l'effet parasite dus à la présence de certains éléments de l'environnement (comme les peintures conductrices, salissures, condensation d'eau... ).
Pour simplifier le montage et les coûts, on prévoit que l'interface 1 comporte une unique unité d'excitation 12 configurée pour exciter au moins deux électrodes E1-E5 par un même signal d'excitation S.
L'unité d'excitation 12 peut être configurée pour mesurer le paramètre capacitif d'une seule électrode E1-E5 à la fois. Le paramètre capacitif des électrodes E1-E5 est alors mesuré électrode par électrode, par balayage, une seule électrode E1 -E5 étant « mesurée » à la fois. Les électrodes E1-E5 sont alors mesurées de manière séquentielle et les électrodes E1-E5 pour lesquelles on ne fait pas d'acquisition peuvent être excitées soit le temps de mesurer au moins une électrode E1-E5, soit continuellement. En réalisant une mesure sur une seule électrode à la fois, on simplifie le logiciel de traitement des données et on simplifie l'interface 1 notamment dans le cas de mesures de variations de capacité car on limite le nombre nécessaire de capacités de référence.
Dans le cas où le dispositif de détection capacitive 10 comporte un nombre d'électrodes E1-E5 supérieur à deux, on peut distinguer des électrodes « proches », voisines d'au moins une électrode dont on mesure un paramètre capacitif et des électrodes « éloignées ». L'unité d'excitation 12 peut être configurée pour exciter simultanément les électrodes E1-E5 proches d'au moins une électrode E1-E5 dont on mesure un paramètre capacitif par des signaux d'excitation S sensiblement identiques à celui de l'électrode E1-E5 dont on mesure un paramètre capacitif.
On comprend que les électrodes proches varient avec le balayage séquentiel de la au moins une électrode dont on mesure un paramètre capacitif.
On considère alors qu'il n'est pas nécessaire d'exciter les électrodes éloignées car le couplage électrique est négligeable.
Par exemple, l'unité d'excitation 12 est configurée pour exciter les électrodes E1-E5 situées à une distance inférieure à 50 millimètres d'au moins une électrode E1-E5 dont on mesure un paramètre capacitif. Ainsi, toutes les électrodes E1-E5 dont au moins une extrémité est située dans le périmètre de l'électrode E1-E5 dont on mesure un paramètre capacitif sont également excitées le temps de l'acquisition.
On peut aussi prévoir que l'unité d'excitation 12 soit configurée pour exciter simultanément toutes les électrodes E1-E5 par des signaux d'excitation S sensiblement identiques. Ainsi, on excite toutes les électrodes E1-E5 du dispositif 10 en même temps.
Les autres éléments conducteurs de l'interface utilisateur 1 , tels que les éléments métallisés 3 pour la décoration de la façade 11 ou des organes de commande 2, par exemple chromés, peuvent être également connectés à l'unité d'excitation 12, l'unité d'excitation 12 étant en outre configurée pour exciter simultanément ces éléments conducteurs additionnels 3, par un signal d'excitation sensiblement identique à celui des électrodes E1-E5. La figure 3 schématise l'orientation et l'amplitude du champ électrique d'un dispositif de détection capacitive 10 muni de deux électrodes E1 , E2. On constate sur cet exemple que le champ électrique est affaibli entre les deux électrodes E1 , E2 excitées au même potentiel. En outre, les lignes de champ électrique entre les électrodes E1 et E2 se repoussent de sorte que le couplage entre les deux électrodes E1 , E2 est évité. Le doigt de l'utilisateur 14 peut ainsi être détecté soit par l'électrode E1 , soit par l'électrode E2, sans couplages parasites entre les électrodes El et E2. La dynamique du signal mesuré et la résolution spatiale peuvent ainsi être augmentées.
De plus, en excitant les électrodes E1-E5 par un même signal d'excitation
S, on évite de laisser une électrode qui n'est pas excitée à un potentiel flottant. En effet, en laissant une électrode à un potentiel flottant, un couplage mutuel pourrait se créer entre les électrodes. Le signal d'excitation est alors couplé à la main de l'utilisateur 14 à travers l'électrode de mesure mais aussi via des chemins parasites, tels qu'à travers d'autres électrodes ou parties métalliques. Ces couplages parasites limitent la variation de signal sur l'électrode de mesure et diminuent le rapport signal/bruit. Ils peuvent également générer de fausses informations de présence de la main de l'utilisateur 14 devant l'électrode de mesure alors que la main est proche d'une autre électrode. De plus, l'électrode laissée au potentiel flottant peut relayer des lignes de champ électrique à des éléments métalliques ou à d'autres électrodes à proximité.
Egalement, en excitant les électrodes E1 -E5 par un même signal d'excitation, on évite de connecter une électrode qui n'est pas en train de faire une mesure, à la masse. En effet, en connectant l'électrode qui n'est pas excitée à la masse, on intensifie le champ électrique entre les deux électrodes. La mesure faite par l'électrode excitée est alors très perturbée par l'électrode mise à la masse.
En fonctionnement, le traitement des signaux de mesure des électrodes E1-E5, permet de déterminer si le doigt de l'utilisateur 14 est dans le champ de détection étroit souhaité d'une électrode E1-E5 ou s'il est en dehors de ce champ de détection et ne doit pas être pris en compte. Il est alors possible par exemple, de disposer plusieurs interfaces utilisateur 1 sans que celles-ci ne s'activent l'une l'autre. Lorsqu'une électrode E1-E5 identifie un objet dans son champ, on peut par exemple prévoir de modifier l'affichage sur l'écran d'affichage 4 et/ou d'allumer les sources lumineuses pour rétroéclairer les régions de rétro-éclairage 13 de la façade 11. Le rétroéclairage de la façade 11 facilite la manipulation de l'interface utilisateur 1 , notamment de nuit.
Selon un autre exemple, on prévoit d'illuminer l'interface 1 , notamment en modifiant l'affichage sur l'écran d'affichage 4 et/ou en rétroéclairant les régions de rétro-éclairage 13 de la façade 11 , lorsque la variation de capacité est comprise entre un premier seuil et un deuxième seuil, permettant de détecter la présence d'un objet au voisinage de la façade. Et, si la variation de capacité dépasse le deuxième seuil, alors on commande un système embarqué du véhicule automobile.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection capacitive (10) pour interface utilisateur (1) destiné à détecter la présence d'un objet au voisinage ou au contact d'une façade (1 1 ) du dispositif de détection capacitive (10), caractérisé en ce que le dispositif de détection capacitive (10) comporte :
- au moins deux électrodes (E1-E5) espacées l'une de l'autre,
- au moins une unité d'excitation (12) électriquement connectée aux électrodes (E1-E5), la au moins une unité d'excitation (12) étant configurée pour exciter simultanément au moins deux électrodes (E1-E5) par des signaux d'excitation (S) sensiblement identiques.
2. Dispositif de détection capacitive (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la au moins une unité d'excitation (12) est configurée pour exciter simultanément toutes les électrodes (E1-E5) par des signaux d'excitation (S) sensiblement identiques.
3. Dispositif de détection capacitive (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif de détection capacitive (10) comporte une pluralité d'électrodes (E1 -E5) espacées les unes des autres, l'unité d'excitation (12) étant configurée pour exciter simultanément les électrodes (E1 -E5) proches d'au moins une électrode (E1-E5) dont on mesure un paramètre capacitif.
4. Dispositif de détection capacitive (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité d'excitation (12) est configurée pour exciter les électrodes (E1-E5) situées à une distance inférieure à 50 millimètres d'au moins une électrode (E1-E5) dont on mesure un paramètre capacitif.
5. Dispositif de détection capacitive (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité d'excitation (12) est configurée pour mesurer un paramètre capacitif d'une seule électrode (E1-E5) à la fois.
6. Dispositif de détection capacitive(10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément conducteur additionnel (3) connecté à l'unité d'excitation (12), l'unité d'excitation (12) étant en outre configurée pour exciter simultanément l'élément conducteur additionnel (3) par un signal d'excitation (S) sensiblement identique à celui des électrodes (E1-E5).
7. Interface utilisateur (1) pour véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle comporte :
- un dispositif de détection capacitive (10) selon l'une des revendications précédentes, et
- au moins un organe de commande (2) et/ou le dispositif de détection capacitive (10) étant configuré pour détecter un contact pour commander un système embarqué du véhicule automobile.
8. Interface utilisateur (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte un écran d'affichage (4) dont au moins un paramètre d'affichage est contrôlable par le au moins un organe de commande (2) et/ou par le dispositif de détection capacitive (10).
9. Procédé de détection capacitive de la présence d'un objet au voisinage ou au contact d'une interface utilisateur (1) pour véhicule automobile comportant un dispositif de détection capacitive (10) comportant au moins deux électrodes (E1-E5) espacées l'une de l'autre, caractérisé en ce qu'on excite simultanément au moins deux électrodes (E1-E5) du dispositif de détection capacitive (10) par des signaux d'excitation (S) sensiblement identiques.
10. Procédé de détection capacitive selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on excite simultanément toutes les électrodes (E1-E5) par des signaux d'excitation (S) sensiblement identiques.
11. Procédé de détection capacitive selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on excite simultanément les électrodes (E1-E5) proches d'au moins une électrode (E1-E5) dont on mesure un paramètre capacitif.
12. Procédé de détection capacitive selon l'une des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce qu'on modifie l'affichage d'un écran d'affichage (4) et/ou on éclaire les régions de rétro-éclairage (13) de la façade (11) lorsque la présence d'un objet au voisinage ou au contact de la façade (11), est prise en compte.
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