WO2021104712A1 - Noise reduction sensor for a motor vehicle - Google Patents

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WO2021104712A1
WO2021104712A1 PCT/EP2020/076848 EP2020076848W WO2021104712A1 WO 2021104712 A1 WO2021104712 A1 WO 2021104712A1 EP 2020076848 W EP2020076848 W EP 2020076848W WO 2021104712 A1 WO2021104712 A1 WO 2021104712A1
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WO
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branch
sensor
switch
cext
disturbance
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/076848
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French (fr)
Inventor
Cédric VERGNIERES
Xavier Hourne
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • 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
    • 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
    • H03K17/96Touch switches
    • H03K17/962Capacitive touch switches
    • 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
    • H03K2217/960705Safety of capacitive touch and proximity switches, e.g. increasing reliability, fail-safe
    • 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 invention relates to the field of sensors for motor vehicles and more particularly a capacitive sensor for a motor vehicle.
  • the invention aims in particular to improve the robustness to low-frequency noise of capacitive sensors for motor vehicles.
  • a capacitive sensor can for example be mounted in a vehicle door handle in order to detect the presence of a hand on said handle and unlock the door.
  • a capacitive sensor can for example also be mounted under the trunk of the vehicle in order to detect the presence of a foot nearby and thus allow the opening of said trunk.
  • capacitive sensor technology can be used depending on the application.
  • a capacitive sensor based on the principle of measurement of the amplified capacitive divider (Amplified Capacitive Divider). or ACD).
  • This measuring principle makes it possible to measure the variation of a capacitance over time.
  • This principle is based on the use of a capacitive voltage divider bridge produced with a so-called “storage” physical capacity (electronic component soldered onto a printed circuit) and a sensitive element in the form of an electrode modeled by a so-called “detection” capacity. As the user's foot approaches the electrode, the capacitance value of the electrode increases.
  • FIG. 1 shows an example of such a capacitive sensor 100.
  • the sensor 100 comprises a first switch S1 connected on the one hand to the midpoint of the assembly formed by the storage capacitor Cext and the detection capacitor Ce and on the other hand to a supply voltage Vcc.
  • the detection capacitor Ce is also connected to a ground M while the storage capacitor Cext is also connected to the midpoint of an assembly formed by a second switch S2 and a third switch S3, said second switch S2 being of on the other hand connected to the supply voltage Vcc and said third switch S3 being on the other hand connected to ground M.
  • a so-called “parasitic” capacitor C is connected between ground and the midpoint of the capacitor Cext storage and Ce detection capability. This parasitic capacitance C dparasitic corresponds to a capacitance representing the parasitic noises of the circuit.
  • the capacity measurement allowing the detection of the presence or absence of a user near the sensor 100 is carried out in two steps.
  • an initialization step is carried out by closing the first switch S1 and the second switch S2 and by opening the third switch S3, which has the effect of charging the detection capacitor Ce to the supply voltage Vcc while discharging the Cext storage capacity which is found short-circuited.
  • the initialization step is interrupted by opening the first switch S1.
  • a sharing step is carried out by opening the second switch S2 and by closing the third switch S3 so that the so-called “detection” voltage Vc e defined at the terminals of the detection capacitor Ce decreases to a value defined according to the following equation:
  • the detection voltage Vc e is amplified and digitized by an analog digital converter ADC (Analog Digital Converter).
  • ADC Analog Digital Converter
  • FIG. 2 shows the sensor of FIG. 1 coupled to a noise source 200.
  • This noise source 200 is modeled in FIG. 2 using a so-called “BCI disturbance” model ( Bulk Current Injection), known per se, which tests the immunity of the sensor to noise sources coupled and then conducted to the power and communication wire harness connected to the sensor.
  • BCI disturbance Bulk Current Injection
  • This model comprises a sinusoidal VDISR voltage source at the frequency of the disturbance and coupled with the sensor, this coupling being modeled by the disturbance capacitor C disruption connected to the midpoint of the assembly formed by the storage capacitor Cext and the capacitance detection Ce.
  • This voltage source V DISR is characterized by its peak voltage (hereinafter denoted Vpeak) and its pulsation (denoted hereinafter w) which varies as a function of time (hereinafter denoted t).
  • ⁇ V disruption is the voltage offset when the average of the additional term V DC_added is not zero.
  • ⁇ V disruption Vpeak * (sin (wt) - sin (wt 0 ))
  • V peak is the peak voltage of the signal and w is the pulse of the signal.
  • the detection voltage Vc e varies in the absence of a noise source 200. It is noted that, when the first switch S1 goes from the open state (state (I) in figure 5) in the closed state (state (II) in figure 5) and the second switch S2 is open, then the third switch S3 is closed, the detection voltage Vc e changes to Vcc / 2 (in this simulation, the Ce and Cext capacities are of equal value).
  • the detection voltage Vc e varies in the presence of a noise source 200 phase-shifted by 90 °.
  • the disturbance DISR caused by the noise source 200 is at the maximum value when the first switch S1 opens (change from state (I) to state (II) in FIG. 5).
  • the capacitor Ce becomes floating and a fraction of the disturbance DISR is added to the detection voltage signal Vc e .
  • a DC voltage is added to the detection voltage Vc e .
  • the value of this direct voltage is equal to:
  • V peak is the peak voltage of the signal in the presence of the disturbance DISR.
  • the detection voltage Vc e varies in the presence of a noise source 200 phase-shifted by 270 °.
  • the disturbance DISR caused by the noise source 200 is at the minimum value when the first switch S1 opens (change from state (I) to state (II) in FIG. 5).
  • the capacitor Ce becomes floating and a fraction of the disturbance DISR is added to the detection voltage signal Vc e.
  • a DC voltage is added to the detection voltage Vc e.
  • the value of this direct voltage is equal to:
  • V peak is the peak voltage of the signal in the presence of the disturbance DISR.
  • V DC_Added can be written more generally according to the following equation:
  • is the phase of the sine of the DISR disturbance at the instant of opening of the first switch S1.
  • the capacitive sensor amplifies then measures the value of the detection voltage Vc e which results from the capacitive divider bridge. If the value of the DC voltage varies as a function of a disturbance, this results in measurement noise. At each measurement, the phasing between the closing of the first switch S1 and the sine of the disturbance has a very high probability of being different, then generating the addition of a random direct voltage V DC_Added to each measurement. 6. During the tests carried out from the noise source 200, this voltage value may be much greater than the voltage variation generated by the approach of a foot thus making it impossible to detect said foot, but may also cause false detections if the signature of the voltage variation due to the disturbance resembles the signature of the passage of a foot.
  • the invention relates first of all to a capacitive sensor for a motor vehicle, said sensor comprising:
  • - a storage capacity comprising a first branch and a second branch
  • a detection capacitor comprising a first branch, connected to the second branch of the storage capacity at a midpoint, and a second branch, intended to be connected to a ground,
  • a first switch comprising a first branch, intended to be connected to a supply voltage, and a second branch,
  • a second switch comprising a first branch, intended to be connected to the supply voltage, and a second branch,
  • a third switch comprising a first branch, connected to the second branch of the second switch at a midpoint, and a second branch, intended to be connected to ground, the first branch of the storage capacity being connected to said midpoint, said capacitive sensor being remarkable in that it comprises a polarization resistor connected on the one hand between the midpoint of the storage capacitor and of the detection capacitor and on the other hand to the second branch of the first switch .
  • the sensor according to the invention makes it possible to attenuate or even eliminate the influence of the noises of the engine of the vehicle on the measurements of the sensor so as to reduce or even avoid both non-detections or false detections by the sensor .
  • the value of the bias resistance is greater than 20 k ⁇ , or even 50 k ⁇ .
  • the value of the bias resistance is greater than 65 k ⁇ .
  • the value of the bias resistance is greater than 100 k ⁇ or even 150 k ⁇ .
  • the senor comprises a printed circuit on which the bias resistor is mounted.
  • the storage capacity is mounted on the printed circuit.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising at least one capacitive sensor as presented above.
  • the vehicle comprises an electronic control unit connected to at least one sensor and able to control the first switch, the second switch and the third switch in opening and closing.
  • FIG. 1 Figure 1 schematically illustrates an embodiment of a prior art sensor.
  • FIG. 2 illustrates the sensor of FIG. 1 connected to a noise source.
  • FIG. 3 illustrates an equivalent electric diagram of the circuit of FIG. 2 when the first switch is closed.
  • FIG. 4 illustrates an equivalent electric diagram of the circuit of FIG. 2 when the first switch is open.
  • Figure 5 illustrates three examples of changes in the detection voltage of the circuit of Figure 2 depending on the absence or presence of a disturbance caused by the noise source.
  • FIG. 6 Figure 6 schematically illustrates an embodiment of a sensor according to the invention.
  • FIG. 7 illustrates an equivalent electric diagram of the circuit of FIG. 6 when the first switch is closed.
  • FIG. 8 illustrates an equivalent electric diagram of the circuit of FIG. 6 when the first switch is open.
  • FIG. 9 illustrates an example of the change in the ratio of the impedance of the first closed switch to the impedance of the first open switch as a function of the value of the polarization resistor R polar .
  • the capacitive sensor according to the invention is intended to be mounted in a motor vehicle, for example in order to detect the presence of a user, in particular a foot or a hand, near said sensor in order to enable a or more vehicle functions.
  • the capacitive sensor according to the invention can be used to detect the presence of a human foot and unlock a vehicle trunk when said foot passes or is positioned sufficiently close to the sensor, for example less than 10 or 20 cm .
  • FIG. 6 shows an embodiment of the capacitive sensor 1 according to the invention.
  • the sensor 1 comprises a storage capacitor Cext, an electrode in the form of a detection capacitor Ce, a first switch S1, a second switch S2, a third switch S3 and a polarization resistor R polar .
  • the sensor 1 is intended to be connected to an electronic control unit of the vehicle (not shown) which is able to control the first switch S1, the second switch S2 and the third switch S3 in opening and closing.
  • the sensor 1 is coupled to a source of noise 2 generated by the vehicle engine. This noise source 200 is modeled in FIG.
  • BCI disturbance Bulk Current Injection
  • VDISR sinusoidal voltage
  • the storage capacity Cext comprises a first branch B1 and a second branch B2.
  • the detection capacity Ce comprises a first branch D1, connected to the second branch B2 of the storage capacity Cext at a midpoint A, and a second branch D2, connected to a ground M.
  • the first switch S1 comprises a first branch Sll, connected to a supply voltage Vcc, and a second branch S 12.
  • the second switch S2 comprises a first branch S21, connected to the supply voltage Vcc, and a second branch S22.
  • the third switch S3 comprises a first branch S31, connected to the second branch S22 of the second switch S2 at a midpoint B, and a second branch S32, connected to ground M, the first branch of the storage capacitor Cext being connected to said midpoint B.
  • the polarization resistor R polar connected on the one hand between the midpoint A of the storage capacitor Cext and the detection capacitor Ce and on the other hand to the second branch S12 of the first switch S1.
  • the detection capacitor Ce is located in parallel with the storage capacitor Cext in a small signal equivalent diagram so that the values of these two capacitors are added as illustrated.
  • the polarization resistor R polar being itself in parallel with the detection capacitor Ce and the storage capacitor Cext.
  • the polarization resistor R polar is connected to the supply voltage Vcc which can be considered as the ground M in a small signal equivalent diagram.
  • the detection voltage Vc e at the terminals of the detection capacitor Ce as a function of time t is defined according to the following equation:
  • Z1 is the impedance equivalent to the disturbance pulse w of the assembly formed by the polarization resistor R polar connected in parallel with the sum of the storage capacitor Cext and the detection capacitance Ce and Z Cdisrupt is the impedance equivalent to the disturbance pulse w of the capacity C disruption.
  • the detection voltage Vc e at the terminals of the detection capacitor Ce is defined according to the following equation:
  • Z2 is the impedance equivalent to the disturbance pulse w of the set formed by the storage capacitor Cext and the detection capacitor Ce connected in parallel and Z Cdisrupt is the impedance equivalent to the disturbance pulse w of Capacity C disruption .
  • the detection voltage Vc e at the terminals of the detection capacitor Ce must remain constant, that is to say park the same value before and after opening the first switch S1.
  • the impedance of the polarization resistor R polar in parallel with the impedance Z2 corresponds to the impedance Z1. Consequently, if the impedance of the polarization resistor R polar is large compared to Z2 then Z1 will tend towards Z2 and the value of the detection voltage Vc e will be substantially the same regardless of the state of the first switch S1. It is therefore advisable to choose a polarization resistance value R polar much greater than Z2 in order to significantly reduce, or even almost cancel, the effects of disturbances caused by a noise source 2.
  • [Math. 13] [0090] is equal to 0 and the best possible case is equality, ie a ratio of 1. Un a result of 0.5 will mean that the disturbance has been attenuated by 50%, a result of 0.75 that has been attenuated by 75% and so on.
  • Figure 9 shows the change in the ratio of the impedance of the first closed switch to the impedance of the first open switch
  • a value of the polarization resistance R polar greater than 65 k ⁇ makes it possible to eliminate more than 90% of the disturbance phenomenon due to the noise source 2.
  • the invention thus makes it possible to drastically reduce the disturbances of the capacitive sensors due to the noise generated by a motor vehicle engine in a simple, reliable and efficient manner.

Abstract

The invention relates to a capacitive sensor (1) for a motor vehicle, the sensor (1) comprising a storage capacitor (Cext) comprising a first branch (B1) and a second branch (B2), a detection capacitor (Ce) comprising a first branch (D1), connected to the second branch (B2) of the storage capacitor (Cext) at a central point (A), and a second branch (D2) intended to be connected to a ground (M), a first switch (S1), a second switch (S2), a third switch (S3), the capacitive sensor (1) comprising a bias resistor (Rpolar) connected, on the one hand, between the central point (A) of the storage capacitor (Cext) and the detection capacitor (Ce) and, on the other hand, to the second branch (S12) of the first switch (S1).

Description

Description Description
Titre de l’invention : Capteur anti-bruit pour véhicule automobile Title of the invention: Anti-noise sensor for motor vehicles
Domaine technique Technical area
[0001] L’invention concerne le domaine des capteurs pour véhicules automobiles et plus particulièrement un capteur capacitif pour véhicule automobile. L’invention vise notamment à améliorer la robustesse au bruit basse-fréquence des capteurs capacitifs pour véhicule automobile. The invention relates to the field of sensors for motor vehicles and more particularly a capacitive sensor for a motor vehicle. The invention aims in particular to improve the robustness to low-frequency noise of capacitive sensors for motor vehicles.
Etat de la technique State of the art
[0002] Dans un véhicule automobile, il est connu d’utiliser des capteurs capacitifs pour détecter la présence d’un utilisateur. Un capteur capacitif peut par exemple être monté dans une poignée de portière du véhicule afin de détecter la présence d’une main sur ladite poignée et déverrouiller la portière. Un capteur capacitif peut par exemple également être monté sous la malle arrière du véhicule afin de détecter la présence d’un pied à proximité et permettre ainsi l’ouverture de ladite malle. [0002] In a motor vehicle, it is known to use capacitive sensors to detect the presence of a user. A capacitive sensor can for example be mounted in a vehicle door handle in order to detect the presence of a hand on said handle and unlock the door. A capacitive sensor can for example also be mounted under the trunk of the vehicle in order to detect the presence of a foot nearby and thus allow the opening of said trunk.
[0003] Différents types de technologie de capteurs capacitifs peuvent être utilisés selon l’application. En particulier, dans le cas d’un capteur de détection de la présence d’un pied sous une malle arrière de véhicule, il est notamment connu d’utiliser un capteur capacitif basé sur le principe de mesure du diviseur capacitif amplifié (Amplified Capacitive Divider ou ACD). [0003] Different types of capacitive sensor technology can be used depending on the application. In particular, in the case of a sensor for detecting the presence of a foot under a vehicle trunk, it is in particular known to use a capacitive sensor based on the principle of measurement of the amplified capacitive divider (Amplified Capacitive Divider). or ACD).
[0004] Ce principe de mesure permet de mesurer la variation d’une capacité au cours du temps. Ce principe est basé sur l’utilisation d’un pont diviseur de tension capacitif réalisé avec une capacité physique dite « de stockage » (composant électronique soudé sur un circuit imprimé) et un élément sensible se présentant sous la forme d’une électrode modélisée par une capacité dite « de détection ». Lorsque le pied de l’utilisateur s’approche de l’électrode, il en résulte une augmentation de la valeur de capacitance de l’électrode. [0004] This measuring principle makes it possible to measure the variation of a capacitance over time. This principle is based on the use of a capacitive voltage divider bridge produced with a so-called “storage” physical capacity (electronic component soldered onto a printed circuit) and a sensitive element in the form of an electrode modeled by a so-called “detection” capacity. As the user's foot approaches the electrode, the capacitance value of the electrode increases.
[0005] On a représenté à la figure 1 un exemple d’un tel capteur 100 capacitif. Le capteur 100 comprend un premier interrupteur S1 connecté d’une part au point milieu de l’ensemble formé par la capacité de stockage Cext et la capacité de détection Ce et d’autre part à une tension d’alimentation Vcc. La capacité de détection Ce est connectée par ailleurs à une masse M tandis que la capacité de stockage Cext est reliée par ailleurs au point milieu d’un ensemble formé par un deuxième interrupteur S2 et un troisième interrupteur S3, ledit deuxième interrupteur S2 étant d’autre part relié à la tension d’alimentation Vcc et ledit troisième interrupteur S3 étant d’autre part relié à la masse M. Une capacité dite « parasite » Cdparasitic est connectée entre la masse et le point milieu de la capacité de stockage Cext et de la capacité de détection Ce. Cette capacité parasite Cdparasitic correspond à une capacité représentant les bruits parasites du circuit. FIG. 1 shows an example of such a capacitive sensor 100. The sensor 100 comprises a first switch S1 connected on the one hand to the midpoint of the assembly formed by the storage capacitor Cext and the detection capacitor Ce and on the other hand to a supply voltage Vcc. The detection capacitor Ce is also connected to a ground M while the storage capacitor Cext is also connected to the midpoint of an assembly formed by a second switch S2 and a third switch S3, said second switch S2 being of on the other hand connected to the supply voltage Vcc and said third switch S3 being on the other hand connected to ground M. A so-called “parasitic” capacitor C is connected between ground and the midpoint of the capacitor Cext storage and Ce detection capability. This parasitic capacitance C dparasitic corresponds to a capacitance representing the parasitic noises of the circuit.
[0006] La mesure de capacité permettant la détection de présence ou d’absence d’un utilisateur à proximité du capteur 100 est réalisée en deux étapes. Tout d’abord, une étape d’initialisation est réalisée en fermant le premier interrupteur S1 et le deuxième interrupteur S2 et en ouvrant le troisième interrupteur S3, ce qui a pour effet de charger la capacité de détection Ce à la tension d’alimentation Vcc tout en déchargeant la capacité de stockage Cext qui se retrouve court-circuitée. Lorsque le circuit se stabilise, l’étape d’initialisation est interrompue en ouvrant le premier interrupteur S1. Ensuite, une étape de partage est réalisée en ouvrant le deuxième interrupteur S2 et en fermant le troisième interrupteur S3 de sorte que la tension dite « de détection » Vce définie aux bornes de la capacité de détection Ce diminue jusqu’à une valeur définie selon l’équation suivante : The capacity measurement allowing the detection of the presence or absence of a user near the sensor 100 is carried out in two steps. First of all, an initialization step is carried out by closing the first switch S1 and the second switch S2 and by opening the third switch S3, which has the effect of charging the detection capacitor Ce to the supply voltage Vcc while discharging the Cext storage capacity which is found short-circuited. When the circuit stabilizes, the initialization step is interrupted by opening the first switch S1. Then, a sharing step is carried out by opening the second switch S2 and by closing the third switch S3 so that the so-called “detection” voltage Vc e defined at the terminals of the detection capacitor Ce decreases to a value defined according to the following equation:
[0007] [Math. 1] [0007] [Math. 1]
[0008]
Figure imgf000004_0001
[0008]
Figure imgf000004_0001
[0009] La tension de détection Vce est amplifiée et numérisée par un convertisseur anal ogi que-numéri que ADC (Analog Digital Converter). Lorsqu’un utilisateur approche le pied du capteur 100, la capacitance de la capacité de détection Ce augmente, ce qui augmente la valeur de la tension de détection Vce. The detection voltage Vc e is amplified and digitized by an analog digital converter ADC (Analog Digital Converter). When a user approaches the foot of the sensor 100, the capacitance of the detection capacitor Ce increases, which increases the value of the detection voltage Vc e.
[0010] On a représenté à la figure 2 le capteur de la figure 1 couplé à une source de bruit 200. Cette source de bruit 200 est modélisée sur la figure 2 à l’aide d’un modèle dit « de perturbation BCI » (Bulk Current Injection pour injection de courant), connu en soi, qui teste l’immunité du capteur aux sources de bruits couplées puis conduites au faisceau de câble d’alimentation et de communication connecté au capteur. Ce modèle comporte une source de tension VDISR sinusoïdale à la fréquence de la perturbation et couplée avec le capteur, ce couplage étant modélisé par la capacité de perturbation Cdisruption connectée au point milieu de l’ensemble formé par la capacité de stockage Cext et la capacité de détection Ce. Cette source de tension VDISR est caractérisée par sa tension crête (notée ci-après Vpeak) et sa pulsation (notée ci-après w) qui varie en fonction du temps (noté ci-après t). FIG. 2 shows the sensor of FIG. 1 coupled to a noise source 200. This noise source 200 is modeled in FIG. 2 using a so-called “BCI disturbance” model ( Bulk Current Injection), known per se, which tests the immunity of the sensor to noise sources coupled and then conducted to the power and communication wire harness connected to the sensor. This model comprises a sinusoidal VDISR voltage source at the frequency of the disturbance and coupled with the sensor, this coupling being modeled by the disturbance capacitor C disruption connected to the midpoint of the assembly formed by the storage capacitor Cext and the capacitance detection Ce. This voltage source V DISR is characterized by its peak voltage (hereinafter denoted Vpeak) and its pulsation (denoted hereinafter w) which varies as a function of time (hereinafter denoted t).
[0011] On a représenté sur les figures 3 à 5 des exemples de comportement du circuit de la figure 2 en schéma équivalent dit « petits signaux », c’est-à-dire pour des signaux dont les valeurs ne varient pas suffisamment pour que les caractéristiques des composants varient peu et restent dans une approximation linéaire. There is shown in Figures 3 to 5 examples of behavior of the circuit of Figure 2 in equivalent diagram called "small signals", that is to say for signals whose values do not vary sufficiently so that the characteristics of the components vary little and remain in a linear approximation.
[0012] En présence de cette source de bruit 200, lorsque le premier interrupteur S1 est fermé, la capacité de détection Ce n’est pas impactée par la perturbation, la tension de détection Vce est égale à la tension d’alimentation Vcc et la capacité de perturbation Cdisruption est connectée à la masse M, illustrée à la figure 3, en schéma équivalent petits signaux. In the presence of this noise source 200, when the first switch S1 is closed, the detection capacity Ce is not impacted by the disturbance, the detection voltage Vc e is equal to the supply voltage Vcc and the capacity of disturbance C disruption is connected to ground M, illustrated in FIG. 3, in a small signal equivalent diagram.
[0013] En présence de cette source de bruit 200, lorsque le premier interrupteur S1 est ouvert (le deuxième interrupteur S2 étant ouvert et le troisième interrupteur S3 étant fermé dans l’étape de partage), la capacité de détection Ce se retrouve en parallèle de la capacité de stockage Cext si bien que les valeurs de ces deux capacités s’ajoutent (figure 4). In the presence of this noise source 200, when the first switch S1 is open (the second switch S2 being open and the third switch S3 being closed in the sharing step), the detection capacitor Ce is found in parallel of the Cext storage capacity so that the values of these two capacities are added (figure 4).
[0014] La tension de détection Vce résultante dépend du temps et s’exprime selon l’équation suivante : The resulting detection voltage Vc e depends on time and is expressed according to the following equation:
[0015] [Math. 2] [0015] [Math. 2]
[0016]
Figure imgf000005_0001
[0016]
Figure imgf000005_0001
[0017] où ΔVdisruption est le décalage de tension lorsque la moyenne du terme additionnel VDC_added n’est pas nulle. [0017] where ΔV disruption is the voltage offset when the average of the additional term V DC_added is not zero.
[0018] Plus précisément, le décalage de tension AVdisruption en fonction du temps t s’écrit : More specifically, the voltage shift AV disruption as a function of time t is written:
[0019] [Math. 3] [0019] [Math. 3]
[0020] ΔVdisruption = Vpeak * (sin(wt) - sin(wt0)) [0020] ΔV disruption = Vpeak * (sin (wt) - sin (wt 0 ))
[0021] où t0 correspond à l’instant d’ouverture du premier interrupteur S1, Vpeak est la tension crête du signal et w est la pulsation du signal. Where t 0 corresponds to the opening instant of the first switch S1, V peak is the peak voltage of the signal and w is the pulse of the signal.
[0022] L’effet de ce décalage de tension est illustré sur la figure 5 qui décrit trois exemples d’évolution de la tension de détection Vce en fonction de l’état du premier interrupteur S1 et de la présence ou non d’une source de bruit 200 qui créée une perturbation. The effect of this voltage shift is illustrated in Figure 5 which describes three examples of the evolution of the detection voltage Vc e depending on the state of the first switch S1 and the presence or not of a noise source 200 which creates a disturbance.
[0023] Dans le premier exemple (à gauche de la figure 5), la tension de détection Vce varie en l’absence de source de bruit 200. On constate que, lorsque le premier interrupteur S1 passe de l’état ouvert (état (I) sur la figure 5) à l’état fermé (état (II) sur la figure 5) et que le deuxième interrupteur S2 est ouvert, puis que le troisième interrupteur S3 est fermé, la tension de détection Vce passe à Vcc / 2 (dans cette simulation, les capacités Ce et Cext sont de valeur égale). In the first example (on the left of FIG. 5), the detection voltage Vc e varies in the absence of a noise source 200. It is noted that, when the first switch S1 goes from the open state (state (I) in figure 5) in the closed state (state (II) in figure 5) and the second switch S2 is open, then the third switch S3 is closed, the detection voltage Vc e changes to Vcc / 2 (in this simulation, the Ce and Cext capacities are of equal value).
[0024] Dans le deuxième exemple (milieu de la figure 5), la tension de détection Vce varie en présence d’une source de bruit 200 déphasée de 90°. Dans cet exemple, la perturbation DISR causée par la source de bruit 200 est à la valeur maximale lorsque le premier interrupteur S1 s'ouvre (passage de l’état (I) à l’état (II) sur la figure 5). A l’ouverture, la capacité Ce devient flottante et une fraction de la perturbation DISR s’ajoute au signal de tension de détection Vce. Autrement dit, une tension continue s’ajoute à la tension de détection Vce. La valeur de cette tension continue est égale à: In the second example (middle of Figure 5), the detection voltage Vc e varies in the presence of a noise source 200 phase-shifted by 90 °. In this example, the disturbance DISR caused by the noise source 200 is at the maximum value when the first switch S1 opens (change from state (I) to state (II) in FIG. 5). On opening, the capacitor Ce becomes floating and a fraction of the disturbance DISR is added to the detection voltage signal Vc e . In other words, a DC voltage is added to the detection voltage Vc e . The value of this direct voltage is equal to:
[0025] [Math. 4]
Figure imgf000006_0001
[0025] [Math. 4]
Figure imgf000006_0001
[0026] où Vpeak est la tension crête du signal en présence de la perturbation DISR. Where V peak is the peak voltage of the signal in the presence of the disturbance DISR.
[0027] Dans le troisième exemple (à droite de la figure 5), la tension de détection Vce varie en présence d’une source de bruit 200 déphasée de 270°. Dans cet exemple, la perturbation DISR causée par la source de bruit 200 est à la valeur minimale lorsque le premier interrupteur S1 s'ouvre (passage de l’état (I) à l’état (II) sur la figure 5). A l’ouverture, la capacité Ce devient flottante et une fraction de la perturbation DISR s’ajoute au signal de tension de détection Vce. Autrement dit, une tension continue s’ajoute à la tension de détection Vce. La valeur de cette tension continue est égale à: In the third example (to the right of FIG. 5), the detection voltage Vc e varies in the presence of a noise source 200 phase-shifted by 270 °. In this example, the disturbance DISR caused by the noise source 200 is at the minimum value when the first switch S1 opens (change from state (I) to state (II) in FIG. 5). On opening, the capacitor Ce becomes floating and a fraction of the disturbance DISR is added to the detection voltage signal Vc e. In other words, a DC voltage is added to the detection voltage Vc e. The value of this direct voltage is equal to:
[0028] [Math. 5]
Figure imgf000006_0002
[0028] [Math. 5]
Figure imgf000006_0002
[0030] où Vpeak est la tension crête du signal en présence de la perturbation DISR. Where V peak is the peak voltage of the signal in the presence of the disturbance DISR.
[0031] Ainsi, on constate que le terme additionnel VDC_Added peut s’écrire plus généralement selon l’équation suivante : Thus, we see that the additional term V DC_Added can be written more generally according to the following equation:
[0032] [Math. 6]
Figure imgf000006_0003
[0032] [Math. 6]
Figure imgf000006_0003
[0034] où φ est la phase du sinus de la perturbation DISR à l’instant d’ouverture du premier interrupteur S1. [0034] where φ is the phase of the sine of the DISR disturbance at the instant of opening of the first switch S1.
[0035] En résumé, le capteur capacitif amplifie puis mesure la valeur de la tension de détection Vce qui résulte du pont diviseur capacitif. Si la valeur de la tension continue varie en fonction d’une perturbation cela se traduit par du bruit de mesure. A chaque mesure le phasage entre la fermeture du premier interrupteur S1 et le sinus de la perturbation à une très grande probabilité d’être différente, générant alors l’ajout d’une tension continue VDC_Added aléatoire à chaque mesure. 6. Lors des tests réalisés à partir de la source de bruit 200, cette valeur de tension peut être largement plus grande que la variation de tension généré par l’approche d’un pied rendant ainsi impossible la détection dudit pied, mais pouvant aussi causer des fausses détections si la signature de la variation de tension dû à la perturbation ressemble à la signature du passage d’un pied. In summary, the capacitive sensor amplifies then measures the value of the detection voltage Vc e which results from the capacitive divider bridge. If the value of the DC voltage varies as a function of a disturbance, this results in measurement noise. At each measurement, the phasing between the closing of the first switch S1 and the sine of the disturbance has a very high probability of being different, then generating the addition of a random direct voltage V DC_Added to each measurement. 6. During the tests carried out from the noise source 200, this voltage value may be much greater than the voltage variation generated by the approach of a foot thus making it impossible to detect said foot, but may also cause false detections if the signature of the voltage variation due to the disturbance resembles the signature of the passage of a foot.
[0036] Il existe donc le besoin d’une solution simple, fiable et efficace permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients. [0036] There is therefore a need for a simple, reliable and effective solution making it possible to remedy at least in part these drawbacks.
Exposé de l’invention [0037] A cette fin, l’invention concerne tout d’abord un capteur capacitif pour véhicule automobile, ledit capteur comprenant : Disclosure of the invention To this end, the invention relates first of all to a capacitive sensor for a motor vehicle, said sensor comprising:
- une capacité de stockage comportant une première branche et une deuxième branche, - a storage capacity comprising a first branch and a second branch,
- une capacité de détection comportant une première branche, reliée à la deuxième branche de la capacité de stockage au niveau d’un point milieu, et une deuxième branche, destinée à être reliée à une masse, - a detection capacitor comprising a first branch, connected to the second branch of the storage capacity at a midpoint, and a second branch, intended to be connected to a ground,
- un premier interrupteur comportant une première branche, destinée à être reliée à une tension d’alimentation, et une deuxième branche, - a first switch comprising a first branch, intended to be connected to a supply voltage, and a second branch,
- un deuxième interrupteur, comportant une première branche, destinée à être reliée à la tension d’alimentation, et une deuxième branche, - a second switch, comprising a first branch, intended to be connected to the supply voltage, and a second branch,
- un troisième interrupteur, comportant une première branche, reliée à la deuxième branche du deuxième interrupteur au niveau d’un point milieu, et une deuxième branche, destinée à être reliée à la masse, la première branche de la capacité de stockage étant reliée audit point milieu, ledit capteur capacitif étant remarquable en ce qu’il comprend une résistance de polarisation connectée d’une part entre le point milieu de la capacité de stockage et de la capacité de détection et d’autre part à la deuxième branche du premier interrupteur. - a third switch, comprising a first branch, connected to the second branch of the second switch at a midpoint, and a second branch, intended to be connected to ground, the first branch of the storage capacity being connected to said midpoint, said capacitive sensor being remarkable in that it comprises a polarization resistor connected on the one hand between the midpoint of the storage capacitor and of the detection capacitor and on the other hand to the second branch of the first switch .
[0038] Le capteur selon l’invention permet d’atténuer voire de supprimer l’influence des bruits du moteur du véhicule sur les mesures du capteur de manière à réduire voire éviter à la fois les non-détections ou les fausses détections par le capteur. The sensor according to the invention makes it possible to attenuate or even eliminate the influence of the noises of the engine of the vehicle on the measurements of the sensor so as to reduce or even avoid both non-detections or false detections by the sensor .
[0039] Avantageusement, la valeur de la résistance de polarisation est supérieure à 20 kΩ , voire 50 kΩ . Advantageously, the value of the bias resistance is greater than 20 kΩ, or even 50 kΩ.
[0040] De préférence, la valeur de la résistance de polarisation est supérieure à 65 kΩ . Preferably, the value of the bias resistance is greater than 65 kΩ.
[0041] De préférence encore, la valeur de la résistance de polarisation est supérieure à 100 kΩ voire à 150 kΩ . More preferably, the value of the bias resistance is greater than 100 kΩ or even 150 kΩ.
[0042] Selon un aspect de l’invention, le capteur comprend un circuit imprimé sur lequel est montée la résistance de polarisation. [0042] According to one aspect of the invention, the sensor comprises a printed circuit on which the bias resistor is mounted.
[0043] De manière avantageuse, la capacité de stockage est montée sur le circuit imprimé. Advantageously, the storage capacity is mounted on the printed circuit.
[0044] L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant au moins un capteur capacitif tel que présenté précédemment. The invention also relates to a motor vehicle comprising at least one capacitive sensor as presented above.
[0045] Selon une caractéristique de l’invention, le véhicule comprend une unité de contrôle électronique reliée à l’au moins un capteur et apte à contrôler le premier interrupteur, le deuxième interrupteur et le troisième interrupteur en ouverture et en fermeture. [0045] According to one characteristic of the invention, the vehicle comprises an electronic control unit connected to at least one sensor and able to control the first switch, the second switch and the third switch in opening and closing.
Description des figures Description of figures
[0046] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : Other characteristics and advantages of the invention will appear further on reading the description which follows. This is purely illustrative and should be read in conjunction with the accompanying drawings in which:
[0047] [Fig. 1] : la figure 1 illustre schématiquement une forme de réalisation d’un capteur de l’art antérieur. [0047] [Fig. 1]: Figure 1 schematically illustrates an embodiment of a prior art sensor.
[0048] [Fig. 2] : la figure 2 illustre le capteur de la figure 1 connecté à une source de bruit. [0048] [Fig. 2]: FIG. 2 illustrates the sensor of FIG. 1 connected to a noise source.
[0049] [Fig. 3] : la figure 3 illustre un schéma électrique équivalent du circuit de la figure 2 lorsque le premier interrupteur est fermé. [0049] [Fig. 3]: FIG. 3 illustrates an equivalent electric diagram of the circuit of FIG. 2 when the first switch is closed.
[0050] [Fig. 4] : la figure 4 illustre un schéma électrique équivalent du circuit de la figure 2 lorsque le premier interrupteur est ouvert. [0050] [Fig. 4]: FIG. 4 illustrates an equivalent electric diagram of the circuit of FIG. 2 when the first switch is open.
[0051] [Fig. 5] : la figure 5 illustre trois exemples d’évolution de la tension de détection du circuit de la figure 2 en fonction l’absence ou de la présence d’une perturbation causée par la source de bruit. [0051] [Fig. 5]: Figure 5 illustrates three examples of changes in the detection voltage of the circuit of Figure 2 depending on the absence or presence of a disturbance caused by the noise source.
[0052] [Fig. 6] : la figure 6 illustre schématiquement une forme de réalisation d’un capteur selon l’invention. [0052] [Fig. 6]: Figure 6 schematically illustrates an embodiment of a sensor according to the invention.
[0053] [Fig. 7] : la figure 7 illustre un schéma électrique équivalent du circuit de la figure 6 lorsque le premier interrupteur est fermé. [0053] [Fig. 7]: FIG. 7 illustrates an equivalent electric diagram of the circuit of FIG. 6 when the first switch is closed.
[0054] [Fig. 8] : la figure 8 illustre un schéma électrique équivalent du circuit de la figure 6 lorsque le premier interrupteur est ouvert. [0054] [Fig. 8]: FIG. 8 illustrates an equivalent electric diagram of the circuit of FIG. 6 when the first switch is open.
[0055] [Fig. 9] : la figure 9 illustre un exemple d’évolution du rapport de l’impédance du premier interrupteur fermé sur l’impédance du premier interrupteur ouvert en fonction de la valeur de la résistance de polarisation Rpolar. [0055] [Fig. 9]: FIG. 9 illustrates an example of the change in the ratio of the impedance of the first closed switch to the impedance of the first open switch as a function of the value of the polarization resistor R polar .
Description détaillée d’au moins un mode de réalisation Detailed description of at least one embodiment
[0056] Le capteur capacitif selon l’invention est destiné à être monté dans un véhicule automobile, par exemple afin de détecter la présence d’un utilisateur, notamment un pied ou une main, à proximité dudit capteur afin de permettre d’activer une ou plusieurs fonctions du véhicule. Par exemple, le capteur capacitif selon l’invention peut être utilisé pour détecter la présence d’un pied humain et déverrouiller une malle arrière de véhicule lorsque ledit pied passe ou se positionne suffisamment près du capteur, par exemple à moins de 10 ou 20 cm. The capacitive sensor according to the invention is intended to be mounted in a motor vehicle, for example in order to detect the presence of a user, in particular a foot or a hand, near said sensor in order to enable a or more vehicle functions. For example, the capacitive sensor according to the invention can be used to detect the presence of a human foot and unlock a vehicle trunk when said foot passes or is positioned sufficiently close to the sensor, for example less than 10 or 20 cm .
[0057] On a représenté à la figure 6 une forme de réalisation du capteur 1 capacitif selon l’invention. Le capteur 1 comprend une capacité de stockage Cext, une électrode se présentant sous la forme d’une capacité de détection Ce, un premier interrupteur S1, un deuxième interrupteur S2, un troisième interrupteur S3 et une résistance de polarisation Rpolar. Le capteur 1 est destiné à être relié à une unité de contrôle électronique du véhicule (non représentée) qui est apte à contrôler le premier interrupteur S1, le deuxième interrupteur S2 et le troisième interrupteur S3 en ouverture et en fermeture. [0058] Le capteur 1 est couplé à une source de bruit 2 générée par le moteur de véhicule. Cette source de bruit 200 est modélisée sur la figure 6 à l’aide d’un modèle dit « de perturbation BCI » (Bulk Current Injection) qui teste l’immunité du capteur aux sources de bruits couplées puis conduites au faisceau de câble d’alimentation et de communication connecté au capteur. Ce modèle comporte une source de tension sinusoïdale VDISR à la fréquence de la perturbation et couplée avec le capteur, ce couplage étant modélisé par la capacité de perturbation Cdisruption connectée au point milieu de l’ensemble formé par la capacité de stockage Cext et la capacité de détection Ce. FIG. 6 shows an embodiment of the capacitive sensor 1 according to the invention. The sensor 1 comprises a storage capacitor Cext, an electrode in the form of a detection capacitor Ce, a first switch S1, a second switch S2, a third switch S3 and a polarization resistor R polar . The sensor 1 is intended to be connected to an electronic control unit of the vehicle (not shown) which is able to control the first switch S1, the second switch S2 and the third switch S3 in opening and closing. The sensor 1 is coupled to a source of noise 2 generated by the vehicle engine. This noise source 200 is modeled in FIG. 6 using a so-called “BCI disturbance” model (Bulk Current Injection) which tests the immunity of the sensor to noise sources coupled and then conducted to the cable bundle of power supply and communication connected to the sensor. This model comprises a source of sinusoidal voltage VDISR at the frequency of the disturbance and coupled with the sensor, this coupling being modeled by the disturbance capacitor C disruption connected to the midpoint of the assembly formed by the storage capacitor Cext and the capacitance detection Ce.
[0059] La capacité de stockage Cext comporte une première branche B1 et une deuxième branche B2. La capacité de détection Ce comporte une première branche D1, reliée à la deuxième branche B2 de la capacité de stockage Cext au niveau d’un point milieu A, et une deuxième branche D2, reliée à une masse M. The storage capacity Cext comprises a first branch B1 and a second branch B2. The detection capacity Ce comprises a first branch D1, connected to the second branch B2 of the storage capacity Cext at a midpoint A, and a second branch D2, connected to a ground M.
[0060] Le premier interrupteur S1 comporte une première branche Sll, reliée à une tension d’alimentation Vcc, et une deuxième branche S 12. Le deuxième interrupteur S2 comporte une première branche S21, reliée à la tension d’alimentation Vcc, et une deuxième branche S22. Le troisième interrupteur S3 comporte une première branche S31, reliée à la deuxième branche S22 du deuxième interrupteur S2 au niveau d’un point milieu B, et une deuxième branche S32, reliée à la masse M, la première branche de la capacité de stockage Cext étant reliée audit point milieu B. The first switch S1 comprises a first branch Sll, connected to a supply voltage Vcc, and a second branch S 12. The second switch S2 comprises a first branch S21, connected to the supply voltage Vcc, and a second branch S22. The third switch S3 comprises a first branch S31, connected to the second branch S22 of the second switch S2 at a midpoint B, and a second branch S32, connected to ground M, the first branch of the storage capacitor Cext being connected to said midpoint B.
[0061] La résistance de polarisation Rpolar connectée d’une part entre le point milieu A de la capacité de stockage Cext et de la capacité de détection Ce et d’autre part à la deuxième branche S12 du premier interrupteur S1. The polarization resistor R polar connected on the one hand between the midpoint A of the storage capacitor Cext and the detection capacitor Ce and on the other hand to the second branch S12 of the first switch S1.
[0062] La mise en œuvre du capteur capacitif va maintenant être décrite en référence aux figures 7 à 9. The implementation of the capacitive sensor will now be described with reference to Figures 7 to 9.
[0063] Tout d’abord, lorsque le premier interrupteur Sl est fermé, la capacité de détection Ce se trouve en parallèle de la capacité de stockage Cext en schéma équivalent petits signaux si bien que les valeurs de ces deux capacités s’ajoutent comme illustré sur la figure 7, la résistance de polarisation Rpolar étant elle-même en parallèle de la capacité de détection Ce et de la capacité de stockage Cext. En effet, en schéma équivalent petits signaux, la résistance de polarisation Rpolar est connectée à la tension d’alimentation Vcc qui peut être considée comme la masse M en schéma équivalent petits signaux. First of all, when the first switch Sl is closed, the detection capacitor Ce is located in parallel with the storage capacitor Cext in a small signal equivalent diagram so that the values of these two capacitors are added as illustrated. in FIG. 7, the polarization resistor R polar being itself in parallel with the detection capacitor Ce and the storage capacitor Cext. In fact, in a small signal equivalent diagram, the polarization resistor R polar is connected to the supply voltage Vcc which can be considered as the ground M in a small signal equivalent diagram.
[0064] Dans ce cas, la tension de détection Vce aux bornes de la capacité de détection Ce en fonction du temps t est définie selon l’équation suivante : In this case, the detection voltage Vc e at the terminals of the detection capacitor Ce as a function of time t is defined according to the following equation:
[0065] [Math. 7] [0065] [Math. 7]
[0066]
Figure imgf000009_0001
[0066]
Figure imgf000009_0001
[0067] où Z1 est l’impédance équivalente à la pulsation de perturbation w de l’ensemble formé par la résistance de polarisation Rpolar connectée en parallèle avec la somme de la capacité de stockage Cext et de la capacité de détection Ce et ZCdisrupt est l’impédance équivalente à la pulsation de perturbation w de la capacité Cdisruption. Where Z1 is the impedance equivalent to the disturbance pulse w of the assembly formed by the polarization resistor R polar connected in parallel with the sum of the storage capacitor Cext and the detection capacitance Ce and Z Cdisrupt is the impedance equivalent to the disturbance pulse w of the capacity C disruption.
[0068] Ensuite, lorsque le premier interrupteur S1 est ouvert, la résistance de polarisation Rpolar est déconnectée et la capacité de détection Ce se trouve en parallèle de la capacité de stockage Cext si bien que les valeurs de ces deux capacités s’ajoutent comme illustré sur la figure 8. Then, when the first switch S1 is open, the polarization resistor R polar is disconnected and the detection capacitor Ce is located in parallel with the storage capacitor Cext so that the values of these two capacitors are added as shown in figure 8.
[0069] Dans ce cas, la tension de détection Vce aux bornes de la capacité de détection Ce est définie selon l’équation suivante : In this case, the detection voltage Vc e at the terminals of the detection capacitor Ce is defined according to the following equation:
[0070] [Math. 8]
Figure imgf000010_0002
[0070] [Math. 8]
Figure imgf000010_0002
[0072] où Z2 est l’impédance équivalente à la pulsation de perturbation w de l’ensemble formé par la capacité de stockage Cext et la capacité de détection Ce connectées en parallèle et ZCdisrupt est l’impédance équivalente à la pulsation de perturbation w de la Capacité Cdisruption. Where Z2 is the impedance equivalent to the disturbance pulse w of the set formed by the storage capacitor Cext and the detection capacitor Ce connected in parallel and Z Cdisrupt is the impedance equivalent to the disturbance pulse w of Capacity C disruption .
[0073] Ainsi, pour éviter que la perturbation ajoute une composante continue à l’ouverture du premier interrupteur S1, il faut que la tension de détection Vce aux bornes de la capacité de détection Ce reste constante, c’est-à-dire gare la même valeur avant et après l’ouverture du premier interrupteur S1. Thus, to prevent the disturbance from adding a DC component to the opening of the first switch S1, the detection voltage Vc e at the terminals of the detection capacitor Ce must remain constant, that is to say park the same value before and after opening the first switch S1.
[0074] Il faut donc idéalement que : Ideally, therefore:
[0075] [Math. 9] [0075] [Math. 9]
[0076]
Figure imgf000010_0001
[0076]
Figure imgf000010_0001
[0077] L’impédance de la résistance de polarisation Rpolar en parallèle avec l’impédance Z2 correspond à l’impédance Z1. Par conséquent, si l’impédance de la résistance de polarisation Rpolar est grande devant Z2 alors Z1 tendra vers Z2 et la valeur de la tension de détection Vce sera sensiblement la même quel que soit l’état du premier interrupteur Sl. Il convient donc de choisir une valeur de résistance de polarisation Rpolar très supérieure à Z2 afin de réduire significativement, voire quasiment annuler, les effets des perturbations causées par une source de bruit 2. The impedance of the polarization resistor R polar in parallel with the impedance Z2 corresponds to the impedance Z1. Consequently, if the impedance of the polarization resistor R polar is large compared to Z2 then Z1 will tend towards Z2 and the value of the detection voltage Vc e will be substantially the same regardless of the state of the first switch S1. It is therefore advisable to choose a polarization resistance value R polar much greater than Z2 in order to significantly reduce, or even almost cancel, the effects of disturbances caused by a noise source 2.
[0078] Les termes The terms
[0079] [Math. 10] [0079] [Math. 10]
[0080]
Figure imgf000010_0003
[0080]
Figure imgf000010_0003
[0081] et [0082] [Math. 11] [0083]
Figure imgf000010_0004
[0084] sont les ratios d’impédances vu par la perturbation DISR quand le premier interrupteur S1 est respectivement ouvert et fermé. Pour simplifier l’écriture ils seront par la suite appelés
Figure imgf000011_0001
[0081] and [0082] [Math. 11] [0083]
Figure imgf000010_0004
Are the impedance ratios seen by the disturbance DISR when the first switch S1 is respectively open and closed. To simplify the writing, they will subsequently be called
Figure imgf000011_0001
[0085] Le ratio [0086] [Math. 12] The ratio [0086] [Math. 12]
[0087]
Figure imgf000011_0002
[0087]
Figure imgf000011_0002
[0088] peut alors être analysé afin de juger de l'amélioration. Sans la résistance de polarisation Rpolar, l’impédance [0088] can then be analyzed in order to judge the improvement. Without the Rpolar bias resistor, the impedance
[0089] [Math. 13] [0090] vaut 0 et le meilleur cas possible est l’égalité soit un ratio de 1. Un
Figure imgf000011_0003
résultat à 0.5 voudra dire que l’on a atténué de 50 % la perturbation, un résultat à 0,75 que l’on a atténué de 75 % et ainsi de suite.
[0089] [Math. 13] [0090] is equal to 0 and the best possible case is equality, ie a ratio of 1. Un
Figure imgf000011_0003
a result of 0.5 will mean that the disturbance has been attenuated by 50%, a result of 0.75 that has been attenuated by 75% and so on.
[0091] Exemple numérique Numerical example
[0092] En prenant Cdisruption = 0,5 pF ; Ce + Cext = 50 pF ; w= 27π*(100 kHz), on a : [0093] [Math. 14]
Figure imgf000011_0004
By taking C disruption = 0.5 pF; Ce + Cext = 50 pF; w = 27π * (100 kHz), we have: [0093] [Math. 14]
Figure imgf000011_0004
[0095] Le calcul de The calculation of
[0096] [Math. 15] [0096] [Math. 15]
[0097]
Figure imgf000011_0005
[0098] pour différentes valeurs de la résistance de polarisation Rpolar est donné dans le tableau suivant :
[0097]
Figure imgf000011_0005
For different values of the polarization resistance R polar is given in the following table:
[0099] [Table. 1]
Figure imgf000011_0007
[0099] [Table. 1]
Figure imgf000011_0007
[0100] On a illustré à la figure 9 l’évolution du rapport de l’impédance du premier interrupteur fermé sur l’impédance du premier interrupteur ouvert [0100] Figure 9 shows the change in the ratio of the impedance of the first closed switch to the impedance of the first open switch
[0101] [Math. 16] [0101] [Math. 16]
[0102]
Figure imgf000011_0006
[0103] en fonction de la valeur de la résistance de polarisation Rpolar pour les valeurs de l’exemple utilisé précédemment (Table 1).
[0102]
Figure imgf000011_0006
[0103] as a function of the value of the polarization resistor R polar for the values of the example used previously (Table 1).
[0104] Ainsi, on remarque qu’une valeur de la résistance de polarisation Rpolar supérieure à 65 kΩ permet de supprimer plus de 90 % du phénomène de perturbation dû à la source de bruit 2. Thus, it is noted that a value of the polarization resistance R polar greater than 65 kΩ makes it possible to eliminate more than 90% of the disturbance phenomenon due to the noise source 2.
[0105] L’invention permet ainsi de réduire drastiquement les perturbations des capteurs capacitifs dues au bruit généré par un moteur de véhicule automobile de manière simple, fiable et efficace. [0105] The invention thus makes it possible to drastically reduce the disturbances of the capacitive sensors due to the noise generated by a motor vehicle engine in a simple, reliable and efficient manner.

Claims

Revendications Claims
[Revendication 1] Capteur (1) capacitif pour véhicule automobile, ledit capteur (1) comprenant : [Claim 1] Capacitive sensor (1) for a motor vehicle, said sensor (1) comprising:
- une capacité de stockage (Cext) comportant une première branche (B1) et une deuxième branche (B2), - a storage capacity (Cext) comprising a first branch (B1) and a second branch (B2),
- une capacité de détection (Ce) comportant une première branche (D1), reliée à la deuxième branche (B2) de la capacité de stockage (Cext) au niveau d’un point milieu (A), et une deuxième branche (D2), destinée à être reliée à une masse (M),- a detection capacitor (Ce) comprising a first branch (D1), connected to the second branch (B2) of the storage capacitor (Cext) at a midpoint (A), and a second branch (D2) , intended to be connected to a mass (M),
- un premier interrupteur (S1) comportant une première branche (S11), destinée à être reliée à une tension d’alimentation (Vcc), et une deuxième branche (S12),- a first switch (S1) comprising a first branch (S11), intended to be connected to a supply voltage (Vcc), and a second branch (S12),
- un deuxième interrupteur (S2), comportant une première branche (S21), destinée à être reliée à la tension d’alimentation (Vcc), et une deuxième branche (S22),- a second switch (S2), comprising a first branch (S21), intended to be connected to the supply voltage (Vcc), and a second branch (S22),
- un troisième interrupteur (S3), comportant une première branche (S31), reliée à la deuxième branche (S22) du deuxième interrupteur (S2) au niveau d’un point milieu (B), et une deuxième branche (S32), destinée à être reliée à la masse (M), la première branche (Bl) de la capacité de stockage (Cext) étant reliée audit point milieu (B), le capteur (1) étant couplé à une source de bruit (2) modélisée par : - a third switch (S3), comprising a first branch (S31), connected to the second branch (S22) of the second switch (S2) at a midpoint (B), and a second branch (S32), intended to be connected to ground (M), the first branch (Bl) of the storage capacity (Cext) being connected to said midpoint (B), the sensor (1) being coupled to a noise source (2) modeled by :
-une source de tension sinusoïdale (VDISR) à une fréquence d’une perturbation et couplée avec le capteur (1) par -a sinusoidal voltage source (VDISR) at a frequency of a disturbance and coupled with the sensor (1) by
-une capacité de perturbation (Cdisruption), connectée au point milieu d’un ensemble formé par la capacité de stockage (Cext) et la capacité de détection (Ce), ledit capteur (1) capacitif étant caractérisé en ce qu’il comprend une résistance de polarisation (Rpolar) connectée d’une part entre le point milieu (A) de la capacité de stockage (Cext) et de la capacité de détection (Ce) et d’autre part à la deuxième branche (S12) du premier interrupteur (S1), la valeur de la résistance de polarisation (Rpolar) étant choisie telle que :
Figure imgf000013_0001
a disturbance capacitor (Cdisruption), connected to the midpoint of an assembly formed by the storage capacitor (Cext) and the detection capacitor (Ce), said capacitive sensor (1) being characterized in that it comprises a polarization resistor (Rpolar) connected on the one hand between the midpoint (A) of the storage capacitor (Cext) and of the detection capacitor (Ce) and on the other hand to the second branch (S12) of the first switch (S1), the value of the polarization resistance (Rpolar) being chosen such that:
Figure imgf000013_0001
Avec : With:
Z2 : impédance équivalente à une pulsation de perturbation d’un ensemble formé par la capacité de stockage Cext et la capacité de détection Ce connectées en parallèle, Z2: impedance equivalent to a disturbance pulse of a set formed by the storage capacity Cext and the detection capacity Ce connected in parallel,
ZCdisrupt : impédance équivalente à la pulsation de perturbation de la capacité de perturbation (Cdisruption), ZCdisrupt: impedance equivalent to the disturbance pulse of the disturbance capacitance (Cdisruption),
Z1 : impédance équivalente à la pulsation de perturbation d’un ensemble formé par la résistance de polarisation Rpolar connectée en parallèle avec une somme de la capacité de stockage Cext et de la capacité de détection Ce. Z1: impedance equivalent to the disturbance pulse of an assembly formed by the polarization resistor Rpolar connected in parallel with a sum of the storage capacitor Cext and the detection capacitance Ce.
[Revendication 2] Capteur (1) selon la revendication 1, dans lequel la valeur de la résistance de polarisation est supérieure à 20 kΩ . [Claim 2] A sensor (1) according to claim 1, wherein the value of the bias resistance is greater than 20 kΩ.
[Revendication 3] Capteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la valeur de la résistance de polarisation est supérieure à 50 kΩ.[Claim 3] A sensor (1) according to the preceding claim, wherein the value of the bias resistance is greater than 50 kΩ.
[Revendication 4] Capteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la valeur de la résistance de polarisation est supérieure à 65 kΩ. [Claim 4] A sensor (1) according to the preceding claim, wherein the value of the bias resistance is greater than 65 kΩ.
[Revendication 5] Capteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la valeur de la résistance de polarisation est supérieure à 100 kΩ.[Claim 5] A sensor (1) according to the preceding claim, wherein the value of the bias resistance is greater than 100 kΩ.
[Revendication 6] Capteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la valeur de la résistance de polarisation est supérieure à 150 kΩ.[Claim 6] A sensor (1) according to the preceding claim, wherein the value of the bias resistance is greater than 150 kΩ.
[Revendication 7] Capteur (1) selon l’une des revendications précédentes, ledit capteur comprend un circuit imprimé sur lequel est montée la résistance de polarisation. [Claim 7] Sensor (1) according to one of the preceding claims, said sensor comprises a printed circuit on which the bias resistor is mounted.
[Revendication 8] Capteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la capacité de stockage est montée sur le circuit imprimé. [Claim 8] A sensor (1) according to the preceding claim, wherein the storage capacity is mounted on the printed circuit.
[Revendication 9] Véhicule automobile comprenant au moins un capteur (1) capacitif selon l’une des revendications précédentes. [Claim 9] Motor vehicle comprising at least one capacitive sensor (1) according to one of the preceding claims.
[Revendication 10] Véhicule selon la revendication précédente, ledit véhicule comprenant une unité de contrôle électronique reliée à l’au moins un capteur (1) et apte à contrôler le premier interrupteur (S1), le deuxième interrupteur (S2) et le troisième interrupteur (S3) en ouverture et en fermeture. [Claim 10] Vehicle according to the preceding claim, said vehicle comprising an electronic control unit connected to the at least one sensor (1) and able to control the first switch (S1), the second switch (S2) and the third switch (S3) in opening and closing.
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