EP2095213A1 - Module de commande electrique, en particulier pour vehicule automobile - Google Patents

Module de commande electrique, en particulier pour vehicule automobile

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EP2095213A1
EP2095213A1 EP07857674A EP07857674A EP2095213A1 EP 2095213 A1 EP2095213 A1 EP 2095213A1 EP 07857674 A EP07857674 A EP 07857674A EP 07857674 A EP07857674 A EP 07857674A EP 2095213 A1 EP2095213 A1 EP 2095213A1
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EP
European Patent Office
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control module
module according
contact
electrical
support
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Withdrawn
Application number
EP07857674A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bruno Marie
Cedric Chartrain
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Dav SA
Original Assignee
Dav SA
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01H2239/012—Decoding impedances

Definitions

  • Electric control module in particular for a motor vehicle
  • the present invention relates to an electrical control module, in particular for a motor vehicle. More specifically, such a module finds an advantageous application for the controls located at the console between the two front seats of a motor vehicle for example to control air conditioning functions, an audio system, a control system. telephony or a navigation system.
  • the invention can also be applied in a region of the vehicle called the dome or the ceiling lamp which is located at the usual location of the interior rearview mirror, for example to control interior lights, central locking, sunroof, lights distress or mood lights inside the vehicle.
  • This module can also be used for sunroof controls, motorized exterior mirrors positioning controls or motorized seat motion controls.
  • These sensors comprise flexible semiconductor layers sandwiched between, for example, a conductive layer and a resistive layer.
  • a conductive layer By exerting pressure on the FSR layer, its ohmic resistance decreases allowing, by applying a suitable voltage, to measure the pressure applied and / or the location of the place where the pressure is exerted.
  • the touch sensor comprises two flexible support sheets spaced from each other by elastic spacers and on mutually opposite faces of the elements making it possible to make an electrical contact during the compression. of the sensor (see, for example, EP 1 429 355 and EP 1 429 356).
  • US Pat. No. 5,283,558 discloses a touch pad with simplified and inexpensive technology.
  • a first dielectric support On a first dielectric support are arranged conductive tracks in parallel forming columns of a Cartesian coordinate system. The outputs of these tracks are connected to an associated resistive band. Parallel to these columns are arranged on the same support parallel tracks connected to the ground. Then, this support is capped with a second dielectric support on which are arranged parallel conducting tracks forming lines of a Cartesian coordinate system and which are perpendicular to the tracks forming columns. The outputs of these tracks forming the lines are also connected to an associated resistive band. Between the two supports is disposed a spacer to prevent in the rest position any contact between the different tracks.
  • the electrical components are insensitive to the strong electromagnetic disturbances to which a vehicle may be exposed, either because of its own components in operation (for example the alternator or an electric motor in operation), or because of its environment (for example when the vehicle passes under a high-voltage line or near a relay antenna for mobile telephony).
  • the tracks in x and y are little protected and capture as antennas all the electromagnetic disturbances, which can cause in some situations malfunctions.
  • the present invention aims at providing an improved electrical control module.
  • the aim is to reduce the influence of the antenna effect and therefore the influences of a disturbing electromagnetic environment.
  • it is intended to increase the operational safety of the electrical control module.
  • the subject of the invention is an electrical control module comprising
  • each contacting pad being connected to an associated electric strip of the support, such that each contact pad corresponds to a position on the support, characterized in that it further comprises :
  • an elastically deformable and ground-connected surface contacting element this element covering the face of the support having the contacting lands so that a bearing on the surface contact element connects the contacting lands at the level of the support; to the mass thus making it possible to determine the position of the support.
  • the surface contact element advantageously plays the role of a shield against electromagnetic interference.
  • this surface contact element makes it possible to ensure improved operating reliability by better electrical contact between the contacting areas and the surface contact element.
  • the resistances of a divider bridge to which the outputs of the electrical tracks are connected are chosen according to a recursive sequence defining substantially equidistant output voltage levels between two lines and / or between two columns of the Cartesian frame. It is therefore possible to obtain a resolution equally distributed over the entire module.
  • FIG. 1 is a plan view of a printed circuit board of an electrical control module according to the invention
  • FIG. 2 is a view from below of the printed circuit board of FIG. 1
  • FIG. 3 is a schematic view of an insulating layer intended to be affixed to the printed circuit board of FIG. 1;
  • FIG. 4 is an example of a metal grid intended to be affixed to the insulating layer of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a view from above of the printed circuit board of FIG. 1 on which the insulating layer of FIG. FIG. 3 and the metal grid of FIG. 4 are laid down,
  • FIG. 5a is an enlarged view in detail of FIG. 5,
  • FIG. 6 is a sectional view of the electric control module according to the invention.
  • FIG. 7 is an electrical diagram for explaining the connection and the operation of the control module according to the invention, the control module having a reduced size compared to the module of FIGS. 1 to 6,
  • FIG. 8 is a perspective view of a first application of a control module according to the invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of a second application of a control module according to the invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of a third application of a control module according to the invention.
  • the invention relates to an electrical control module and more particularly to a touch control module, that is to say by a support for example of a finger of a user.
  • a touch control module that is to say by a support for example of a finger of a user.
  • Such a module can be advantageously used in the automotive field for any control of the "surface" type, that is to say a command for which one walks for example a finger on a control surface or for which the control is carried out by a simple push on a control surface.
  • Examples include motorized seat controls, window regulators, motorized exterior mirror controls, ceiling mounted controls such as interior light controls, sunroof opening controls. , climate controls, multi-function telephony, navigation, audio system etc.
  • FIGS. 1 to 7 With reference to FIGS. 1 to 7, the structure and operation of the electrical control module according to the invention will be described in detail. Then, with reference to FIGS. 8 to 10, described by way of example and without limitation the possible applications of the module according to the invention.
  • the electrical control module comprises a support 1 for electrical circuits such as a printed circuit board ("PCB” in English for "pnnted circuit board”).
  • PCB printed circuit board
  • a flexible electrical circuit in English
  • a base having a flat or curved surface.
  • a flexible electrical circuit in English
  • the face 2a of the printed circuit board 1 shown in FIG. 1 carries first contact areas 3 and second contact areas 5 arranged in rows and columns according to a Cartesian reference.
  • each contact pad 3 and 5 has a general shape of U.
  • FIG. 1 shows ten lines of contacting areas 3, each line comprising ten individual contact areas connected to an associated electrical track 7.
  • the module has ten columns of contact areas 5, each column comprising ten individual contact areas connected to an associated electrical track 9 on the lower face 2b of the printed circuit board 1 (see FIG. bottom face), that is to say the face opposite to that bearing the contact pads.
  • One hundred pairs of adjacent contacting areas are thus obtained which are carried by the same face 2a of the support 1 and which are arranged according to a Cartesian coordinate system whose first contacting contact areas 3 of a pair form lines and the second contacting areas 5 of a pair form columns.
  • the columns give for example a position in X while the lines allow the detection of the position in "Y”.
  • the torque (X, Y) the exact position of a support on the module according to the invention is thus determined.
  • the adjacent electrical contact areas 3 and 5 of a pair interlace, for example, as seen in FIGS. 1 and 5a, so that the U-shaped contact areas of a pair are arranged at the top of the pair. spade staggered so that a branch
  • the support 1 further has two ground contact strips 15 which are arranged on either side of the field of pairs of adjacent contacting beaches.
  • each track 9 opens onto a connection zone 17, just as the tracks 7 open through contacts crossing the connection zones 19.
  • connection areas 17 and 19 are connected by resistors as shown in FIG. 7 for a control module of reduced size but having the same operation (five out of six, ie thirty adjacent contact areas ) to form a divider bridge.
  • an electrically insulating member 21 On the face 2a of the printed circuit board 1 shown in Figure 1 is applied an electrically insulating member 21 (see Figure 3). This member 21 forms a spacer and makes it possible to maintain in the rest position a predefined distance between the contacting areas 3 and 5 and a surface contact element 23 represented in FIG. 4 which will be described in detail below.
  • the spacer member is formed by an insulating layer such as a varnish with a thickness advantageously between 50 .mu.m and 100 .mu.m, deposited on the printed circuit board except at the pairs of adjacent electric contact pads.
  • this is represented by holes 24 whose position is centered on adjacent contacting pads.
  • the electrical control module comprises a surface contact element 23 (FIG. 4) which is elastically deformable and which is connected to ground. This contact element then forms a screen against any disturbing electromagnetic radiation and makes it possible to significantly improve the operational safety of the control module according to the invention.
  • this element 23 covers the face of the support 1 having the contacting surfaces 3, 5 so that a bearing on the surface contact element 23 connects the contact areas 3, 5 at the support to the mass thus making it possible to determine the position of the support.
  • the surface contact element 23 is made of metal, for example in the form of a metal grid (FIG. 4) connected to the ground at the level of the strips 15 (see FIG. 1).
  • This grid is for example made by stamping.
  • the grid 23 comprises for each pair of adjacent contacting areas an elementary cell 25 (in FIG. 5a is shown four elementary cells) with at least one electrical contact 27 intended to come into contact with each of the adjacent contacting pads. 'a pair during a support.
  • each elementary cell 25 is formed of a frame 29 resting on the insulating member 21 forming a spacer and at least one electrical contact 27 in the form of a tongue 31 whose free end is movable between a rest position. in which is raised, and an active position, for example by a support, in which it establishes an electrical contact with adjacent contact areas 3, 5 to connect them to ground (see Figure 5).
  • each cell preferably of square shape, comprises two tabs
  • the surface contact element comprises a layer of a conductive material connected to ground, such as an elastomeric skin, preferably silicone, charged with conductive particles or such as a polymer driver.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the control module at an elementary cell 25.
  • a skin 32 for transmitting a bearing force covers said surface contact element 23.
  • the face of the skin 32 opposite the contact element is smooth.
  • the face of the skin 32 opposite the surface contact element 23 has at each pair of adjacent contact areas a concavity to obtain a blistering effect.
  • the associated electrical tracks 7 and 9 to the columns and to the lines are respectively electrically connected by an associated set of divider bridge resistors as shown in a circuit diagram of FIG.
  • the number of contact pads 3 and 5 has been reduced in this figure, as explained above.
  • the resistors of the divider bridge are chosen according to a recursive sequence defining substantially equidistant output voltage levels between two lines or between two columns of the Cartesian frame.
  • N being a natural number
  • each resistance n is calculated according to the following recursive formula:
  • the control module includes a microcontroller for exploiting the signals coming from the electrical tracks. This operation can be static, that is to say one only determines the position of the support or dynamic, that is to say one follows the evolution of the support position to deduce a command of an electrical or electronic organ.
  • the control module therefore operates as follows:
  • the signal "X" corresponds to a voltage delivered by a divider bridge:
  • the signal "X" corresponds to a voltage delivered by a divider bridge:
  • FIG. 8 shows an electric control module 1 according to the invention which is in a generally parallelepipedal shape, intended to be mounted in a motor vehicle, preferably at the middle console between the two front seats.
  • the module comprises a tactile control surface 41 indicated in dotted lines and, optionally, a housing 43 for receiving for example a multifunction button such as a joystick.
  • touch control surface 41 Inside the touch control surface 41 are defined six touch zones for selecting electrical or electronic components 45 (for example "GENERAL MENU””RADIO”,”CD”,”NAVIGATION”,”TELEPHONE” and “AIR CONDITIONING””) And a conventional alphanumeric keyboard 47 with twelve touch keys (the numbers” 0 "to” 9 "as well as the symbols"#”and” * "). Each zone or key has a symbol or an inscription of letter (s) or number (s) related to the function to be controlled. According to the invention, the touch zone is produced by an electrical control module according to the invention as described with respect to FIGS. 1 to 7.
  • control module has been described with two-dimensional lines and columns "X" and "Y", it is possible to provide a simplified module with only one line of electrical contact areas covered with an elastically deformable surface contact element. and connected to the mass.
  • the line may take any desired shape, in particular a predetermined shape such as a straight, wavy or circle-shaped shape.
  • the surface contacting element therefore covers, as has been described with respect to FIGS. 1 to 7, the face of the support having the contacting areas so that a support on the surface contact element connects the contacting areas at the level of the contact surface. support to the mass thus making it possible to determine the position of the support.
  • FIG. 9 shows a perspective view of an electrical control module 1 which has a tactile zone 53 of circular shape intended to provide telephony functionalities.
  • the touch zone 53 has pictograms with the numbers “0" to “9” and the signs "*" and "#".
  • This touch zone 53 can for example be made using the electrical control module according to the invention by arranging the contact areas in a circle.
  • FIG. 10 Another example of a concrete application is shown in FIG. 10 showing a control module according to the invention intended to provide electric lift controls.
  • the touch zone 63 made according to the invention comprises a field 65 for down a window by simply pressing a field 67 to be able to apply sliding type commands, that is to say, the direction and evolution of the change is determined position of a finger in time and applies a corresponding electrical control, and a field 69 to mount a window by simply pressing.
  • control module not only allows the simple determination of the support position, that is to say the location, but following the movements for example of a finger in time, we can deduce corresponding orders.
  • control module according to the invention makes it possible to produce an inexpensive tactile sensor while being reliable at the level of operation, and in particular by being protected against disturbing electromagnetic waves.

Landscapes

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Abstract

La présente invention a pour objet un module de commande électrique comprenant - un support (1) pour circuits électriques, - des premières plages (3; 5) de contactage électrique portées par une face (2a) du support (1), chaque plage (3; 5) de contactage étant reliée à une piste électrique associée (7; 9) du support (1) de manière que chaque plage de contactage (3; 5) correspond une position sur le support. Le module selon l'invention comprend en outre un élément de contactage surfacique (23) sous forme d'une grille métallique et reliée à la masse, cet élément (23) recouvrant la face (2a) du support présentant les plages de contactage (3; 5) de manière qu'un appui sur l'élément de contactage surfacique (23) relie les plages de contactage (3; 5) au niveau de l'appui à la masse permettant ainsi de déterminer la position de l'appui.

Description

Module de commande électrique, en particulier pour véhicule automobile
La présente invention est relative à un module de commande électrique, en particulier pour véhicule automobile. Plus précisément, un tel module trouve une application avantageuse pour les commandes se trouvant au niveau de la console entre les deux sièges avant d'un véhicule automobile pour par exemple commander des fonctions de climatisation, d'un système audio, d'un système de téléphonie ou encore d'un système de navigation.
L'invention peut aussi être appliquée dans une région du véhicule appelée le dôme ou le plafonnier qui se situe au niveau de l'emplacement habituel du rétroviseur intérieur, pour par exemple commander des lumières intérieures, un verrouillage central, un toit ouvrant, les feux de détresse ou les lumières d'ambiance à l'intérieur du véhicule.
Ce module peut également servir pour les commandes de lève -vitres, des commandes de positionnement des rétroviseurs extérieurs motorisés ou encore des commandes de déplacement de sièges motorisés.
Dans le domaine automobile, les commandes de divers organes électriques sont réalisées classiquement par des commutateurs / interrupteurs. Toutefois, au vu du nombre croissant d'organes électriques à commander, des dispositifs de commande multifonctions sont de plus en plus utilisés du fait des avantages ergonomiques qui en résultent. En effet, à partir d'un seul bouton de commande, réalisé par exemple sous forme d'un joystick, associé à un écran d'affichage, on peut naviguer dans des menus déroulants pour commander par exemple la climatisation, le système audio ou encore le système de navigation.
Pour augmenter le confort ergonomique, l'utilisation d'une technologie à capteur tactile, seul ou en complément de tels boutons multifonctions, peut être considérée comme un développement intéressant.
En effet, les capteurs tactiles, en particulier pour le domaine automobile, ont fait des progrès importants. Une technologie utilisant des résistances sensibles à la pression (également connu sous le nom capteur FSR pour « Force Sensmg Resistor ») devance de plus en plus d'autres technologies équivalentes, comme par exemple des technologies capacitives ou encore optiques grâce à sa facilité de mise en œuvre et sa robustesse. De tels capteurs sont par exemple connus sous le nom « tablette digitalisante » (dénomination anglaise "Digitizer pad") et on cite comme art antérieur les documents suivants : US 4,810,992, US 5,008,497, FR 2683649 ou encore EP 0 541 102.
Ces capteurs comprennent des couches semi-conductrices souples prises en sandwich entre par exemple une couche conductrice et une couche résistive. En exerçant une pression sur la couche FSR, sa résistance ohmique diminue permettant ainsi, par application d'une tension électrique adaptée, de mesurer la pression appliquée et / ou la localisation de l'endroit où la pression est exercée.
Selon une conception différente de la technologie FSR, le capteur tactile comprend deux feuilles souples de support espacées l'une de l'autre par des entretoises élastiques et portant sur des faces mutuellement en regard des éléments permettant de réaliser un contact électrique lors de la compression du capteur (voir par exemple EP 1 429 355 et EP 1 429 356).
Toutefois, les capteurs connus sont assez onéreux ce qui freine l'application des technologies tactiles dans l'automobile.
Par ailleurs, on connaît du document US 5 283 558 une tablette tactile avec une technologie simplifiée et peu coûteuse.
Sur un premier support diélectrique sont disposées des pistes conductrices en parallèles formant des colonnes d'un repère cartésien. Les sorties de ces pistes sont reliées à une bande résistive associée. Parallèles à ces colonnes sont disposées sur le même support des pistes parallèles reliées à la masse. Puis, ce support est coiffé d'un second support diélectrique sur lequel sont disposées des pistes conductrices parallèles formant des lignes d'un repère cartésien et qui sont perpendiculaires aux pistes formant des colonnes. Les sorties de ces pistes formant les lignes sont également reliées à une bande résistive associée. Entre les deux supports est disposée une entretoise pour empêcher en position de repos tout contact entre les différentes pistes.
En appuyant sur cette tablette connue, on relie à l'endroit de l'appui une piste conductrice de colonne et une piste conductrice de ligne à une piste de masse. Ainsi, avec un montage électrique à la façon d'un pont diviseur pour les deux bandes résistives, on peut mesurer un changement de résistance et ainsi en déduire la position en x et en y de l'appui. Toutefois, la Demanderesse a constaté plusieurs inconvénients pour cette tablette connue.
Dans le domaine automobile, il est important que les composants électriques soient peu sensibles aux fortes perturbations électromagnétiques auxquelles un véhicule peut être exposées, soit du fait de ses propres composants en fonctionnement (par exemple l'alternateur ou un moteur électrique en fonctionnement), soit du fait de son environnement (par exemple lorsque le véhicule passe sous une ligne haute tension ou près d'une antenne relais pour la téléphonie mobile). Or, dans la tablette tactile connue, les pistes en x et en y sont peu protégées et captent comme des antennes toutes les perturbations électromagnétiques, ce qui peut causer dans certaines situations des dysfonctionnements.
De plus, le chevauchement des pistes conductrices au niveau des croisements des lignes et des colonnes est très faible de sorte que la sûreté de fonctionnement n'est pas assurée. En effet, avec la configuration de cette tablette telle que décrite, on constate que dans certains cas, un appui ne permet pas une mise à la masse simultanée d'une piste de ligne et d'une piste de colonne, de sorte que la position de l'appui ne peut pas être déterminée. En particulier dans l'automobile où un certain nombre de commandes sont appliquées par un conducteur en aveugle, cette incertitude n'est pas admissible car en cas de dysfonctionnement de ce type, l'attention du conducteur est détournée et il doit refaire son geste de commande, ce qui, en fonction de la situation de conduite, peut s'avérer très dangereux.
Enfin, il s'est montré que l'utilisation d'une bande résistive en sortie des pistes conductrices crée des difficultés de détection au niveau de la résolution, car pour les pistes de colonnes et les pistes de lignes raccordées à une extrémité de la bande résistive, la différence de tension en sortie entre deux pistes adjacentes devient très faible par rapport à la différence de tension en sortie entre deux pistes de lignes à l'extrémité opposée, ce qui peut également conduire à des dysfonctionnement inadmissibles.
La présente invention vise à proposer un module de commande électrique amélioré.
Selon un premier aspect, on vise à diminuer l'influence de l'effet antenne et donc les influences d'un environnement électromagnétique perturbateur. Selon un second aspect indépendant, on vise à augmenter la sûreté de fonctionnement du module de commande électrique.
Selon un troisième aspect indépendant, on vise à proposer un module de commande électrique avec une résolution repartie de façon égale sur toute la surface tactile du module. A cet effet, l'invention a pour objet un module de commande électrique comprenant
- un support pour circuits électriques,
- des premières plages de contactage électrique portées par une face du support, chaque plage de contactage étant reliée à une piste électrique associée du support de manière que chaque plage de contactage correspond une position sur le support, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- un élément de contactage surfacique déformable élastiquement et reliée à la masse, cet élément recouvrant la face du support présentant les plages de contactage de manière qu'un appui sur l'élément de contactage surfacique relie les plages de contactage au niveau de l'appui à la masse permettant ainsi de déterminer la position de l'appui. Par le fait d'être reliée à la masse, l'élément de contactage surfacique joue avantageusement le rôle d'un écran de protection contre les perturbations électromagnétiques.
De plus et indépendamment de son rôle d'écran de protection, cet élément de contactage surfacique permet d'assurer une sûreté de fonctionnement améliorée par une meilleure mise en contact électrique entre les plages de contactage et l'élément de contactage surfacique. Enfin, les résistances d'un pont diviseur auxquelles sont raccordées les sorties des pistes électriques, sont choisies selon une suite récursive définissant des paliers de tensions de sortie sensiblement équidistants entre deux lignes et / ou entre deux colonnes du repère cartésien. On parvient donc à obtenir une résolution également répartie sur tout le module.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de dessus d'une carte à circuits imprimés d'un module de commande électrique selon l'invention,
- la figure 2 est une vue de dessous de la carte à circuit imprimé de la figure 1, - la figue 3 est une vue schématique d'une couche isolante destinée à être apposée sur la carte à circuit imprimé de la figure 1,
- la figure 4 est un exemple d'une grille métallique destinée à être apposée sur la couche isolante de la figure 3, - la figure 5 est une vue de dessus de la carte à circuits imprimés de la figure 1 sur laquelle la couche isolante de la figure 3 ainsi que la grille métallique de la figure 4 sont posés,
- la figure 5a est une vue agrandie en détail de la figure 5,
- la figure 6 est une vue en coupe du module électrique de commande selon l'invention,
- la figure 7 est un schéma électrique pour expliquer le raccordement et le fonctionnement du module de commande selon l'invention, le module de commande ayant une taille réduite par rapport au module des figures 1 à 6,
- la figure 8 est une vue en perspective d'une première application d'un module de commande selon l'invention,
- la figure 9 est une vue en perspective d'une deuxième application d'un module de commande selon l'invention, et
- la figure 10 est une vue en perspective d'une troisième application d'un module de commande selon l'invention.
L'invention est relative à un module de commande électrique et plus particulièrement à un module de commande tactile, c'est-à-dire par un appui par exemple d'un doigt d'un utilisateur. Un tel module peut être utilisé avantageusement dans le domaine automobile pour toute commande du type « surfacique », c'est-à-dire une commande pour laquelle on promène par exemple un doigt sur une surface de commande ou pour laquelle la commande se réalise par un simple appui sur une surface de commande.
Comme exemple, on peut citer les commandes de sièges motorisés, des commandes de lève- vitres, des commandes des miroirs extérieurs motorisés, des commandes au niveau du plafonnier comme les commandes d'éclairage intérieur, les commandes d'ouverture d'un toit ouvrant, des commandes de climatisation, des commandes multifonctions de téléphonie, de navigation ou encore du système audio etc.
En référence aux figures 1 à 7, on va décrire en détail la structure et le fonctionnement du module de commande électrique selon l'invention. Puis, en référence aux figures 8 à 10, on décπra à titre d'exemple et de façon non limitative des possibles applications du module selon l'invention.
Comme on le voit sur la figure 1, le module de commande électrique comprend un support 1 pour circuits électriques comme par exemple une carte à circuits imprimé (« PCB » en anglais pour « pnnted circuit board »).
En variante, on peut prévoir un circuit électrique flexible (« flex circuit » en anglais) disposé sur un socle ayant une surface plane ou galbée. Ainsi, on peut réaliser des surface tactiles non plates ce qui est un avantage au niveau du design. En utilisant un tel circuit flexible, on peut par exemple réaliser une surface tactile qui épouse complètement la forme d'une planche de bord arrondie.
La face 2a de la carte à circuits imprimés 1 représentée sur la figure 1 porte des premières plages de contactage 3 et des secondes plages de contactage 5 disposés en lignes et colonnes selon un repère cartésien.
Bien entendu, la disposition selon un repère cartésien en lignes et colonnes n'est qu'un exemple de réalisation. En fonction des commandes électriques à appliquer, on peut prévoir d'autres repères tels qu'un repère angulaire selon lequel les plages de contactage sont disposées en secteurs de cercle par exemple pour reproduire la commande d'un bouton rotatif.
De préférence, chaque plage de contactage 3 et 5 possède une forme générale de U.
Ainsi, on a représenté sur la figure 1 dix lignes de plages de contactage 3, chaque ligne comportant dix plages individuelles de contactage reliées à une piste électrique 7 associée.
De façon analogue, le module possède dix colonnes de plages de contactage 5, chaque colonne comportant dix plages individuelles de contactage reliées à une piste électrique associée 9 se trouvant sur la face inférieure 2b de la carte à circuits imprimés 1 (voir figure 2 montrant cette face inférieure), c'est-à-dire la face opposée à celle portant les plages de contactage. On obtient donc cent paires de plages adjacentes de contactage qui sont portées par la même face 2a du support 1 et qui sont disposées selon un repère cartésien dont les premières plages 3 de contactage d'une paire forment des lignes et les secondes plages 5 de contactage d'une paire forment des colonnes. Pour la détermination de la position d'un appui, les colonnes donnent par exemple une position en X tandis que les lignes permettent la détection de la position en « Y ». Par le couple (X, Y), on détermine donc la position exacte d'un appui sur le module selon l'invention. De préférence, les plages adjacentes de contactage électrique 3 et 5 d'une paire s'entrelacent, par exemple, comme on le voit sur les figures 1 et 5a de façon que les plages de contactage en U d'une paire sont disposées tête -bêche en quinconce de manière qu'une branche
11 d'une première plage 3 de contactage est entourée des branches 13 de la seconde plage 5 de contactage adjacente.
Par ailleurs, le support 1 présente en outre deux bandes 15 de contactage à la masse qui sont disposées de part et d'autre du champ de paires de plages adjacentes de contactage.
Sur la figure 2 qui présente la face arrière de la carte à circuits imprimés 1, on voit que chaque piste 9 débouche sur une zone de connexion 17, de même que les pistes 7 découchent par des contacts traversant sur les zones de connexion 19.
Ces zones de connexion 17 et 19 sont reliées par des résistances comme cela est représentée sur la figure 7 pour un module de commande de taille réduite mais ayant le même fonctionnement (cinq sur six, c'est-à-dire trente plages adjacentes de contactage) afin de former un pont diviseur. Sur la face 2a de la carte à circuits imprimés 1 représentée sur la figure 1 est appliqué un organe isolant électriquement 21 (voir figure 3). Cet organe 21 forme une entretoise et permet de maintenir en position de repos une distance prédéfinie entre les plages de contactage 3 et 5 et un élément de contactage surfacique 23 représenté sur la figure 4 qui sera décrit en détail ci-dessous. De préférence, l'organe formant entretoise est formé par une couche isolante telle qu'un vernis d'une épaisseur comprise avantageusement entre 50μm et lOOμm, déposée sur la carte à circuits imprimés sauf au niveau des paires de plages adjacentes de contactage électrique. Sur la figure 3, ceci est représenté par des trous 24 dont la position est centrée sur des plages adjacentes de contactage.
Selon l'invention, le module de commande électrique comprend un élément de contactage surfacique 23 (figure 4) qui est déformable élastiquement et qui est reliée à la masse. Cet élément de contactage forme alors un écran contre tout rayonnement électromagnétique perturbateur et permet d'améliorer sigmficativement la sûreté de fonctionnement du module de commande selon l'invention.
Comme on le voit sur la figure 5, cet élément 23 recouvre la face du support 1 présentant les plages 3, 5 de contactage de manière qu'un appui sur l'élément de contactage surfacique 23 relie les plages de contactage 3, 5 au niveau de l'appui à la masse permettant ainsi de déterminer la position de l'appui.
A cet effet, l'élément de contactage surfacique 23 est réalisé en métal par exemple sous forme d'une grille métallique (figure 4) raccordée à la masse au niveau des bandes 15 (voir figure 1). Cette grille est par exemple réalisée par estampillage.
De préférence, la grille 23 comprend pour chaque paire de plages adjacentes de contactage une cellule élémentaire 25 (sur la figure 5a sont représentés quatre cellules élémentaires) avec au moins un contact électrique 27 destiné à entrer en contact avec chacune des plages adjacentes de contactage d'une paire lors d'un appui. Avantageusement, chaque cellule élémentaire 25 est formée d'un cadre 29 reposant sur l'organe isolant 21 formant entretoise et d'au moins un contact électrique 27 sous forme d'une languette 31 dont l'extrémité libre est mobile entre une position de repos dans laquelle est relevée, et une position active, par exemple par un appui, dans laquelle elle établit un contact électrique avec les plages adjacentes 3, 5 de contactage pour relier celles-ci à la masse (voir figure 5). Judicieusement, chaque cellule, de préférence de forme carrée, comprend deux languettes
31 disposées en quinconce et en parallèle à la diagonale de la cellule élémentaire 25, en partant des côtés opposés de la cellule élémentaire 25.
En variante, on peut prévoir que l'élément de contactage surfacique comprend une couche d'un matériau conducteur raccordée à la masse, tel qu'une peau en élastomère, de préférence de la silicone, chargée en particules conductrices ou tel qu'un polymère conducteur.
La figure 6 montre une vue en coupe transversale du module de commande au niveau d'une cellule élémentaire 25.
De plus, une peau 32 de transmission d'un effort d'appui recouvre ledit élément de contactage surfacique 23. De préférence, la face de la peau 32 en regard de l'élément de contactage est lisse.
Selon une variante non représentée, la face de la peau 32 en regard de l'élément de contactage surface 23, présente au niveau de chaque paire de plages adjacentes de contactage une concavité permettant d'obtenir un effet cloquant.
Pour pouvoir déterminer la position d'un appui, les pistes électriques associées 7 et 9 aux colonnes et aux lignes sont respectivement reliées électriquement par un jeu associé de résistances formant pont diviseur comme cela est représenté sur un schéma électrique de la figure 7. Par soucis de clarté, on a réduit sur cette figure le nombre de plages de contactage 3 et 5, comme cela a été expliqué ci-dessus.
Avantageusement, les résistances du pont diviseur sont choisies selon une suite récursive définissant des paliers de tensions de sortie sensiblement équidistants entre deux lignes ou entre deux colonnes du repère cartésien.
Concrètement, pour un nombre de N positions (N étant un nombre naturel) sur une ligne ou colonne, on a N+2 résistances et on fixe la valeur de R1.
Puis, pour assurer une répartition homogène des tensions, on calcule chaque résistance n selon la formule récursive suivante :
H =
N + \
Ainsi, un appui sur le module délivre les coordonnées en X et en Y de façon fiable. Par ailleurs le module de commande comprend un microcontrôleur pour exploiter les signaux en provenance des pistes électriques. Cette exploitation peut être statique, c'est-à-dire on détermine seulement la position de l'appui ou dynamique, c'est-à-dire on suit l'évolution de la position d'appui pour en déduire une commande d'un organe électrique ou électronique. Le module de commande fonctionne donc de la manière suivante :
En position de repos, toutes les languettes 31 de la grille 23 sont relevées. Comme la grille est reliée à la masse, elle joue le rôle d'un écran de protection efficace contre le rayonnement électromagnétique. En se référant à l'exemple du circuit de la figure 7, le signal « X » correspond à une tension délivrée par un pont diviseur :
Si on considère maintenant un appui sur le module de commande selon l'invention , par exemple au niveau les plages adjacentes de contactage signalés sur la figure 7 par le numéro de référence 39, , le signal « X » correspond à une tension délivrée par un pont diviseur :
La tension de sortie « Y » en position de repos se calcule de manière analogue :
électrique selon l'invention est entièrement prévisible, car il délivre toujours une seule position correspondant à celle se trouvant la plus proche du potentiel d'alimentation du dispositif.
La figure 8 montre un module de commande électrique 1 selon l'invention qui se présente sous une forme générale parallélépipédique, destiné à être monté dans un véhicule automobile, de préférence au niveau de la console du milieu entre les deux sièges avant.
Bien entendu, d'autre formes et d'autres emplacements peuvent être envisagés en fonction des commandes à réaliser et leur emplacement habituel.
Le module comprend une surface de commande tactile 41 indiquée en traits pointillés et, de manière facultative, un logement 43 pour recevoir par exemple un bouton multifonctions tel qu'un joystick.
A l'intérieur de la surface de commande tactile 41 sont définies six zones tactiles de sélection d'organes électriques ou électroniques 45 (par exemple « MENU GENERAL» « RADIO », « CD », « NAVIGATION », « TELEPHONE » et « CLIMATISATION ») ainsi qu'un clavier alphanumérique classique 47 à douze touches tactiles (les chiffres « 0 » à « 9 » ainsi que les symboles « # » et « * »). Chaque zone ou touche comporte un symbole ou une inscription de lettre (s) ou de chiffre (s) en rapport avec la fonction à commander. Selon l'invention, la zone tactile est réalisée par un module de commande électrique selon l'invention tel que décrite par rapport aux figures 1 à 7.
Bien que le module de commande ait été décrit avec des lignes et colonnes en deux dimensions « X » et « Y », on peut prévoir un module simplifié avec seulement une ligne de plages de contactage électrique recouvert d'un élément de contactage surfacique déformable élastiquement et reliée à la masse. La ligne peut prendre toute forme souhaitée en particulier une forme prédéterminée tel qu'une forme droite, ondulée ou en forme de cercle. L'élément de contactage surfacique recouvre donc comme cela a été décrit par rapport aux figures 1 à 7 la face du support présentant les plages de contactage de manière qu'un appui sur l'élément de contactage surfacique relie les plages de contactage au niveau de l'appui à la masse permettant ainsi de déterminer la position de l'appui.
Ainsi, la figure 9 montre une vue en perspective d'un module de commande électrique 1 qui présente une zone tactile 53 de forme circulaire destinée à assurer des fonctionnalités de téléphonie. A cet effet, la zone tactile 53 comporte des pictogrammes avec les chiffres de « 0 » à « 9 » ainsi que les signes « * » et « # ».
Cette zone tactile 53 peut par exemple être réalisée à l'aide du module de commande électrique selon l'invention en disposant les plages de contactage en cercle.
Un autre exemple d'application concret est montré sur la figure 10 montrant un module de commande selon l'invention destiné à assurer des commandes de lève -vitres électriques.
La zone tactile 63 réalisée selon l'invention comporte un champ 65 pour descendre une vitre par simple appui, un champ 67 pour pouvoir appliquer des commandes de type glissant, c'est-à- dire on détermine le sens et l'évolution du changement de position d'un doigt dans le temps et applique une commande électrique correspondante, et un champ 69 pour monter une vitre par simple appui.
En effet, le module de commande ne permet non seulement la simple détermination de la position d'appui, c'est-à-dire la localisation, mais en suivant les déplacements par exemple d'un doigt dans le temps, on peut en déduire des commandes correspondantes.
On comprend donc que le module de commande selon l'invention permet de réaliser un capteur tactile peu onéreux tout en étant fiable au niveau du fonctionnement, et en particulier en étant protégé contre les ondes électromagnétiques perturbatrices.

Claims

REVENDICATIONS
1. Module de commande électrique comprenant - un support (1) pour circuits électriques, - des premières plages (3 ; 5) de contactage électrique portées par une face (2a) du support (1), chaque plage (3 ; 5) de contactage étant reliée à une piste électrique associée (7 ; 9) du support (1) de manière que chaque plage de contactage (3 ; 5) correspond une position sur le support, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément de contactage surfacique (23) sous forme d'une grille métallique raccordée à la masse, cet élément (23) recouvrant la face (2a) du support présentant les plages de contactage (3 ; 5) de manière qu'un appui sur l'élément de contactage surfacique (23) relie les plages de contactage (3 ; 5) au niveau de l'appui à la masse permettant ainsi de déterminer la position de l'appui.
2. Module de commande électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que des plages de contactage électrique (3 ;5) portées par une face du support sont disposés selon une ligne d'une forme prédéterminée.
3. Module de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ligne présente une forme droite, ondulée ou une forme de cercle.
4. Module de commande électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend sur la même face (2a) du support (1) des secondes plages (5) de contactage électrique formant avec les premières plages (3) de contactage des paires, chaque plage de contactage d'une paire étant reliée à une piste électrique associée du support (1) de manière que chaque paire de plages adjacentes (3 , 5) de contactage corresponde à une paire de coordonnées d'un repère prédéfini permettant de localiser sa position sur le support (1) lorsque l'élément de contactage surfacique relie au niveau d'un appui deux plages (3, 5) de contactage d'une paire à la masse.
5. Module de commande électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support (1) pour circuits électriques est une carte à circuits imprimes.
6. Module de commande électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support comprend un circuit électrique flexible disposé sur un socle ayant une surface plane ou galbée.
7. Module de commande électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les premières plages (3) de contactage d'une paire sont reliées à des pistes électriques associées (7) disposées sur la même face (2a) et en ce que les secondes plages (5) de contactage d'une paire sont reliées à des pistes électriques (9) disposées sur la face opposée (2b) à celle portant les plages de contactage (3, 5).
8. Module de commande électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les plages adjacentes (3, 5) de contactage électrique d'une paire s'entrelacent.
9. Module de commande selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque plage (3 ; 5) de contactage possède une forme générale de U.
10. Module de commande selon la revendication 9, caractérisé en ce que les plages de contactage (3 ; 5) en U d'une paire sont disposées tête-bêche en quinconce de manière qu'une branche (11) d'une première plage de contactage (3) est entourée des branches (13) de la seconde plage (5) de contactage adjacente.
11. Module de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les plages adjacentes de contactage électriques (3, 5) sont disposés selon un repère cartésien dont les premières plages (3) de contactage d'une paire forment des lignes et les secondes plages (5) de contactage d'une paire forment des colonnes.
12. Module de commande selon la revendication 11, caractérisé en ce que les pistes électriques associées aux colonnes (5) et aux lignes (3) sont respectivement reliées électriquement entre-elles par un jeu associé de résistances (R1, R2, R3, R4, R5, R6) formant un circuit de pont diviseur.
13. Module de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce que les résistances (R1, R2, R3, R4, R5, R6) du pont diviseur sont choisies selon une suite récursive définissant des paliers de tensions de sortie sensiblement équidistants entre deux lignes ou entre deux colonnes du repère cartésien.
14. Module de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'un organe (21) isolant électriquement et formant entretoise permet de maintenir en position de repos une distance prédéfinie entre les plages de contactage (3, 5) et l'élément de contactage surfacique (23).
15. Module de commande selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'organe (21) formant entretoise est formé par une couche isolante déposée sur la carte à circuits imprimés sauf au niveau (24) des paires de plage adjacentes (3, 5) de contactage électrique.
16. Module de commande selon la revendication 15, caractérisé en ce que la couche isolante (21) est un vernis.
17. Module de commande selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la couche isolante (21) possède une épaisseur comprise entre 50μm et lOOμm.
18. Module de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que l'élément de contactage surfacique comprend une couche d'un matériau conducteur raccordée à la masse.
19. Module de commande selon la revendication 18, caractérisé en ce que la couche d'un matériau conducteur est une peau en élastomère, de préférence de la silicone, chargée en particules conductrices.
20. Module de commande selon la revendication 19, caractérisé en ce que la couche d'un matériau conducteur est réalisée en un polymère conducteur.
21. Module de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que la grille comprend pour chaque paire de plages adjacentes (3,5) de contactage une cellule élémentaire (25) avec au moins un contact électrique (27) destiné à entrer en contact avec chacune des plages adjacentes (3, 5) de contactage d'une paire.
22. Module de commande selon la revendication 21 prise ensemble avec une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que chaque cellule élémentaire (25) est formée d'un cadre (29) reposant sur l'organe isolant (21) formant entretoise et d'au moins un contact électrique (27) sous forme d'une languette (31) dont l'extrémité libre est mobile entre une position de repos dans laquelle elle est relevée, et une position active, par exemple par un appui, dans laquelle elle établit un contact électrique avec les plages adjacentes de contactage (3, 5) pour relier celles-ci à la masse.
23. Module de commande selon la revendication 22, caractérisé en ce que chaque cellule élémentaire (25), de préférence de forme carrée, comprend deux languettes (31) disposées en quinconce et en parallèle à la diagonale de la cellule élémentaire
(25).
24. Module de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que la grille métallique (23) est réalisée par estampillage.
25. Module de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une peau (32) de transmission d'un effort d'appui recouvrant ledit élément de contactage surfacique (23).
26. Module de commande selon la revendication 25, caractérisé en ce que la face de la peau (32) en regard de l'élément de contactage est lisse.
27. Module de commande selon la revendication 26, caractérisé en ce que la face de la peau (32) en regard de l'élément de contactage surface présente au niveau de chaque paire de plages adjacentes de contactage une concavité permettant d'obtenir un effet cloquant lors d'un appui.
28. Module de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 27, caractérisé en ce qu'il comprend un microcontrôleur pour exploiter les signaux en provenance des pistes électriques.
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