FR3077172A1 - Appareil a moyens de mesure de deplacements imposes par un doigt a une paroi - Google Patents
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Abstract
Un appareil (AP) comprend : - un premier cadre (CA1) fixe, - un second cadre (CA2) muni d'une paroi (PT) déplaçable par un doigt d'usager et monté mobile dans le premier cadre (CA1), - des premier (CD1) et deuxième (CD2) condensateurs solidarisés chacun aux premier (CA1) et second (CA2) cadres respectivement sur des premier et second côtés suivant des première et seconde directions différentes, - une source d'excitation (SE) appliquant un signal électrique périodique aux premier (CD1) et deuxième (CD2) condensateurs, - des moyens de mesure (MM) délivrant des premier et deuxième signaux de mesure représentatifs des première et deuxième capacités des premier (CD1) et deuxième (CD2) condensateurs, et - des moyens de traitement (MT) déterminant des premier et second déplacements du second cadre (CA2) suivant les première et seconde directions, en fonction du signal électrique périodique et des premier et deuxième signaux de mesure.
Description
APPAREIL À MOYENS DE MESURE DE DÉPLACEMENTS IMPOSÉS PAR UN DOIGT À UNE PAROI
L’invention concerne les appareils qui comprennent une paroi pouvant être déplacée par un doigt d’un usager, éventuellement pour commander au moins une fonction.
Certains appareils comprennent au moins une interface homme/machine comportant au moins une paroi, éventuellement tactile et faisant éventuellement partie d’un écran d’affichage, qui peut être contactée par l’extrémité d’un doigt d’un usager, par exemple pour induire ou déclencher la génération d’un signal destiné à commander une fonction. C’est par exemple le cas de certains organes de commande ou de certains appareils offrant une fonction d’affichage d’images (comme par exemple et non limitativement des équipements de communication (téléphones intelligents ou tablettes électroniques), des consoles de jeux (éventuellement communicantes), des terminaux ou écrans (éventuellement d’ordinateur)).
Lorsque le doigt contacte une telle paroi, il exerce un effort qui peut parfois se faire suivant une direction et un sens, par exemple pour déclencher un glissement, un agrandissement ou un rétrécissement d’image. Pour déterminer ce type d’effort plusieurs solutions ont été proposées.
Ainsi, il a été proposé dans les documents brevet US 6,393,259 et US 8,324,414 d’utiliser des capteurs à jauges de contraintes qui mesurent la déformation d’un corps élastique, puis de déduire des forces (ou efforts) de ces mesures. Cette première solution est notamment utilisée pour mesurer les frottements dans les tribomètres et dans certaines interfaces homme/machine haptiques. Elle s’avère souvent limitée par son important niveau de bruit.
Il a également été proposé dans le document brevet WO 2005/121812 d’utiliser des capteurs piézoélectriques pour déterminer des forces (ou efforts). Cette deuxième solution offre le meilleur rapport signal sur bruit. Cependant, les capteurs piézoélectriques sont rigides et sensibles, et les charges qu’ils mesurent doivent faire l’objet d’une amplification par un amplificateur de charge qui dérive de façon importante, et donc rend la mesure des forces continues impossible. En outre, les mesures des capteurs piézoélectriques doivent faire l’objet d’intégrations relativement complexes.
Il a également été proposé dans le document brevet US 6,718,821 d’utiliser des capteurs interférométriques pour déterminer des forces (ou efforts). Cependant, les capteurs interférométriques sont limités à des plages de mesure de l’ordre du micro-newton et leurs mesures doivent faire l’objet d’intégrations complexes.
D’une manière générale, les solutions présentées ci-avant peuvent déterminer certains efforts, généralement de très faible intensité, mais ne permettent pas de déterminer des déplacements dans un plan.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un appareil comprenant :
- une paroi déplaçable par un doigt d’un usager,
- un premier cadre fixe,
- un second cadre auquel est solidarisée fixement la paroi et monté mobile dans le premier cadre via des moyens de rappel élastique,
- un premier condensateur ayant deux éléments conducteurs solidarisés respectivement aux premier et second cadres sur un premier côté suivant une première direction,
- un deuxième condensateur ayant deux éléments conducteurs solidarisés respectivement aux premier et second cadres sur un deuxième côté suivant une seconde direction différente de la première direction,
- une source d’excitation appliquant un signal électrique périodique à l’un des éléments conducteurs de chacun des premier et deuxième condensateurs,
- des moyens de mesure délivrant des premier et deuxième signaux de mesure représentatifs respectivement de première et deuxième capacités en cours des premier et deuxième condensateurs, et
- des moyens de traitement déterminant des premier et second déplacements du second cadre par rapport au premier cadre, suivant respectivement les première et seconde directions, en fonction du signal électrique périodique et des premier et deuxième signaux de mesure.
On dispose ainsi précisément du déplacement vectoriel (suivant les première et seconde directions) qui est imposé par le doigt à la paroi.
L’appareil selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- il peut comprendre un troisième condensateur ayant deux éléments conducteurs solidarisés respectivement aux premier et second cadres sur un troisième côté parallèle au premier côté, et un quatrième condensateur ayant deux éléments conducteurs solidarisés respectivement aux premier et second cadres sur un quatrième côté parallèle au deuxième côté. Dans ce cas, sa source d’excitation applique le signal électrique sinusoïdal à l’un des éléments conducteurs de chacun des troisième et quatrième condensateurs, ses moyens de mesure délivrent des troisième et quatrième signaux de mesure représentatifs respectivement de troisième et quatrième capacités en cours des troisième et quatrième condensateurs, et ses moyens de traitement déterminent les premier et second déplacements en fonction également des troisième et quatrième signaux de mesure ;
> ses moyens de traitement peuvent déterminer le premier déplacement en fonction du signal électrique périodique et d’une différence entre les premier et troisième signaux de mesure, et le second déplacement en fonction du signal électrique périodique et d’une différence entre les deuxième et quatrième signaux de mesure ;
- ses moyens de rappel élastique peuvent comprendre deux premières lames flexibles solidarisées au premier cadre et comportant chacune deux premières extrémités opposées arrondies, et deux secondes lames flexibles solidarisées au second cadre et comportant chacune deux secondes extrémités opposées arrondies et placées chacune en regard et à proximité de l’une des premières extrémités ;
> chacune des secondes lames flexibles peut constituer l’un des éléments conducteurs de l’un des premier et troisième condensateurs ;
- il peut comprendre des moyens de réglage solidarisés au premier cadre et contrôlables de manière à régler un espacement initial entre éléments conducteurs de chaque condensateur ;
- ses moyens de traitement peuvent déterminer un effort appliqué par le doigt sur la paroi en fonction des premier et second déplacements déterminés ;
- sa paroi peut être tactile ;
- sa paroi peut faire partie d’un écran d’affichage et être propre à afficher au moins une partie d’images ;
- il peut constituer un équipement de communication ;
- en variante, il peut constituer un tribomètre.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins un appareil du type de celui présenté ciavant.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue du dessus, un premier exemple de réalisation d’un appareil selon l’invention,
- la figure 2 illustre un schéma de principe d’un second exemple de réalisation d’un appareil selon l’invention, et
- la figure 3 illustre schématiquement et fonctionnellement une partie des moyens de mesure et moyens de traitement de l’appareil de la figure 1.
L’invention a notamment pour but de proposer un appareil AP, comprenant au moins une paroi PT pouvant être contactée et déplacée par un doigt DU d’un usager, éventuellement pour commander au moins une fonction, et agencé de manière à déterminer ce déplacement.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que l’appareil AP est un combiné central d’un véhicule, chargé d’afficher des images et des informations. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type d’appareil. Elle concerne en effet tout type d’appareil comprenant au moins une paroi pouvant être contactée par un doigt d’un usager, et notamment les tribomètres, les équipements de communication (téléphones intelligents, tablettes électroniques, ou ordinateurs), les tablettes graphiques, les terminaux de domotique, les souris intégrées d’ordinateurs, les consoles de jeux (éventuellement communicantes), les terminaux ou écrans (éventuellement d’ordinateur (fixe ou portable)), les organes de commande, et les appareils électroménagers.
Terminaux de domotique, trackpad d’ordinateur ou tablette graphique
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la paroi PT est tactile. Mais cela n’est pas obligatoire. On notera que lorsque l’appareil AP comprend, un écran d’affichage (éventuellement tactile), sa paroi PT peut faire partie de cet écran d’affichage et être propre à afficher au moins une partie d’images.
De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que l’appareil AP fait partie d’un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. D’une manière générale, l’appareil AP peut faire partie de n’importe quel système à paroi(s) contactable(s) par un doigt, et notamment d’un véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien), d’une installation (éventuellement industrielle), d’un bâtiment, ou d’un équipement électronique (éventuellement électroménager).
Sur les figures 1 à 3, la direction X est une première direction perpendiculaire à des premier et troisième côtés de la paroi PT, et la direction Y est une seconde direction perpendiculaire à des deuxième et quatrième côtés de la paroi PT et à la première direction X.
On a schématiquement représenté sur la figure 1 un premier exemple de réalisation d’un appareil AP selon l’invention.
Comme illustré sur la figure 1, un appareil AP, selon l’invention, comprend au moins une paroi PT, un premier cadre CA1, un second cadre CA2, des moyens de rappel élastique MRE, une source d’excitation SE, des premier CD1 et deuxième CD2 condensateurs, des moyens de mesure MM et des moyens de traitement MT.
La paroi PT est contactable et déplaçable par un doigt DU d’un usager. Elle est solidarisée fixement au second cadre CA2 qui est mobile, comme on le verra plus loin.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure l’appareil AP ne comprend qu’une seule paroi PT. Mais il pourrait comprendre plusieurs (au moins deux) parois PT.
On notera également que la face externe de la paroi PT, destinée à être contactée par un doigt DU, n’est pas forcément plane. Elle pourrait en effet présenter au moins une courbure.
Par exemple, la paroi PT peut être réalisée en verre, ou en aluminium, ou encore dans une matière plastique rigide telle que le polycarbonate (ou PC) ou le poly-méthacrylate de méthyle (ou PMMA). Ce qui est important c’est qu’il n’y ait pas de couplage électrostatique de la paroi PT avec les condensateurs CD1 et CD2. Un matériau conducteur pourrait donc être utilisé en prévoyant un découplage avec les condensateurs CD1 et CD2.
Le premier cadre CA1 est fixe par rapport à l’appareil AP.
Le second cadre CA2 est monté mobile dans le premier cadre CA1 via des moyens de rappel élastique MRE.
Le premier condensateur CD1 comprend deux éléments conducteurs qui sont solidarisés respectivement aux premier CA1 et second CA2 cadres sur un premier côté suivant une première direction. Dans ce qui suit on considère à titre d’exemple illustratif que cette première direction est perpendiculaire à la première direction X. On comprendra que dans ce cas lorsqu’un doigt DU déplace la paroi PT suivant la première direction X, par exemple selon un sens qui réduit l’espacement initial entre les éléments conducteurs du premier condensateur CD1, la première capacité c1 de ce dernier (CD1) va augmenter du fait que l’espacement e1 devient inférieur à cet espacement initial. Inversement, lorsque le doigt DU déplace la paroi PT suivant la première direction X, selon un sens qui augmente l’espacement initial entre les éléments conducteurs du premier condensateur CD1, la première capacité c1 de ce dernier (CD1) va diminuer du fait que l’espacement e1 devient supérieur à cet espacement initial.
Le deuxième condensateur CD2 comprend deux éléments conducteurs solidarisés respectivement aux premier CA1 et second CA2 cadres sur un deuxième côté suivant une seconde direction différente de la première direction du premier condensateur CD1. Dans ce qui suit on considère à titre d’exemple illustratif que cette seconde direction est perpendiculaire à la seconde direction Y (et donc perpendiculaire à la première direction du premier condensateur CD1). Mais on pourrait envisager d’autres agencements. En effet, ce qui est important, c’est que les premier CD1 et deuxième CD2 condensateurs soient orientés suivant des axes différents pour effectuer des mesures suivant plusieurs dimensions. Par exemple on peut mettre trois paires de capacitances à 120° autour d’un cercle pour mesurer dans le plan avec une redondance d’information.
On comprendra que lorsque le doigt DU déplace la paroi PT suivant la seconde direction Y, par exemple selon un sens qui réduit l’espacement initial entre les éléments conducteurs du deuxième condensateur CD2, la deuxième capacité c2 de ce dernier (CD2) va augmenter du fait que l’espacement e2 devient inférieur à cet espacement initial. Inversement, lorsque ce doigt DU déplace la paroi PT suivant la seconde direction Y, selon un sens qui augmente l’espacement initial entre les éléments conducteurs du deuxième condensateur CD2, la deuxième capacité c2 de ce dernier (CD2) va diminuer du fait que l’espacement e2 devient supérieur à cet espacement initial.
On pourrait envisager que les condensateurs aient une forme de peigne afin d’augmenter la surface en regard sur une même largeur.
La source d’excitation SE est agencée de manière à appliquer un signal électrique périodique sinusoïdal à l’un des éléments conducteurs de chacun des premier CD1 et deuxième CD2 condensateurs. La forme de ce signal électrique périodique peut, par exemple, être sinusoïdale, ou triangulaire ou en créneaux. On obtient ainsi en sortie de chacun des premier CD1 et deuxième CD2 condensateurs, c’est-à-dire sur la borne de l’autre élément conducteur qui n’est pas excité, un courant électrique périodique, résultant du déplacement des charges électriques du fait de l’excitation par le signal électrique périodique, et ayant la même fréquence que ce dernier et une amplitude fonction de l’espacement en cours e1 ou e2 des éléments conducteurs considérés et donc de la capacité c1 ou c2 en cours du condensateur CD1 ou CD2 considéré.
Par exemple, le signal électrique périodique peut avoir une fréquence comprise entre 100 Hz et 200 Hz. Par exemple, cette fréquence peut être égale à 120 Hz. Mais on peut utiliser des fréquences plus élevées. On notera que la fréquence est préférentiellement choisie de manière à maximiser la réjection des bruits électromagnétiques.
Les moyens de mesure MM sont agencés de manière à délivrer des premier sm1 et deuxième sm2 signaux de mesure qui sont représentatifs respectivement des première c1 et deuxième c2 capacités en cours des premier CD1 et deuxième CD2 condensateurs. A titre d’exemple, les premier sm1 et deuxième sm2 signaux de mesure peuvent être des tensions résultant respectivement des conversions avec amplification des courants électriques périodiques sortant des premier CD1 et deuxième CD2 condensateurs. Ces conversions et amplifications peuvent, par exemple, être réalisées au moyen d’amplificateurs trans-impédance AT des moyens de mesure MM, comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3.
Les moyens de traitement MT sont agencés de manière à déterminer des premier d1 et second d2 déplacements du second cadre CA2 par rapport au premier cadre CA1, suivant respectivement les première X et seconde Y directions, en fonction du signal électrique périodique (généré par la source d’excitation SE) et des premier sm1 et deuxième sm2 signaux de mesure (délivrés par les moyens de mesure MM).
Ainsi, on dispose de façon très précise du déplacement vectoriel (suivant les première X et seconde Y directions) imposé par le doigt DU à la paroi PT, par rapport au premier cadre C1.
On notera que dans le second exemple de réalisation illustré sous la forme d’un schéma de principe sur la figure 2, l’appareil AP ne comprend que deux condensateurs CD1 et CD2 pour la détermination des premier d1 et second d2 déplacements suivant respectivement les première X et seconde Y directions. Par conséquent, le premier déplacement d1 (suivant X) est déterminé en fonction de la capacité en cours c1 du premier condensateur CD1, et le second déplacement d2 (suivant Y) est déterminé en fonction de la capacité en cours c2 du deuxième condensateur CD2. Mais un tel agencement nécessite une calibration initiale et peut faire l’objet d’une dérive des capacités nominales (ou initiales) des premier CD1 et deuxième CD2 condensateurs due, par exemple, à un échauffement et/ou à des déformations irréversibles.
Afin de s’affranchir de cette dérive, il est avantageux d’effectuer des mesures différentielles suivant les première X et seconde Y directions en utilisant des troisièmes CD3 et quatrième CD4 condensateurs en complément des premier CD1 et deuxième CD2 condensateurs, comme illustré dans le premier exemple de réalisation des figures 1 et 3.
Plus précisément, le troisième condensateur CD3 comprend deux éléments conducteurs solidarisés respectivement aux premier CA1 et second CA2 cadres sur un troisième côté parallèle au premier côté, et le quatrième condensateur CD4 comprend deux éléments conducteurs solidarisés respectivement aux premier CA1 et second CA2 cadres sur un quatrième côté parallèle au deuxième côté. Le troisième condensateur CD3 est similaire au premier condensateur CD1 et son espacement e3 varie de façon opposée à l’espacement e1 du premier condensateur CD1 (quand l’un augmente l’autre diminue et donc quand la capacité de l’un diminue, la capacité de l’autre augmente). De même, le quatrième condensateur CD4 est similaire au deuxième condensateur CD2 et son espacement e4 varie de façon opposée à l’espacement e2 du deuxième condensateur CD2 (quand l’un augmente l’autre diminue et donc quand la capacité de l’un diminue la capacité de l’autre augmente). Dans une variante de réalisation dans laquelle les condensateurs CD1 et CD2 sont parallèles à l’axe de déplacement c’est la surface en regard qui va varier. Dans une autre variante de réalisation dans laquelle les deux plaques conductrices font un angle par rapport à l’axe de déplacement on a un couplage de l’écartement entre les deux plaques et l’aire en regard des deux plaques.
Dans ce cas, la source d’excitation SE applique le signal électrique périodique précité à l’un des éléments conducteurs de chacun des troisième CD3 et quatrième CD4 condensateurs, et les moyens de mesure MM délivrent des troisième sm3 et quatrième sm4 signaux de mesure qui sont représentatifs respectivement de troisième c3 et quatrième c4 capacités en cours des troisième CD3 et quatrième CD4 condensateurs. De plus, les moyens de traitement MT déterminent les premier d1 et second d2 déplacements de la paroi PT en fonction du signal électrique périodique (généré par la source d’excitation SE) et des premier sm1, deuxième sm2, troisième sm3 et quatrième sm4 signaux de mesure (délivrés par les moyens de mesure MM).
A cet effet, les moyens de traitement MT peuvent, par exemple, déterminer le premier déplacement d1 (suivant X) en fonction du signal électrique périodique et de la différence entre les premier sm1 et troisième sm3 signaux de mesure, et le second déplacement (suivant Y) en fonction du signal électrique périodique et de la différence entre les deuxième sm2 et quatrième sm4 signaux de mesure. Cette solution est illustrée schématiquement et partiellement sur la figure 3, pour la partie des moyens de mesure MM et des moyens de traitement MT qui est dédiée à la détermination du premier déplacement d1 suivant la première direction X.
Plus précisément, dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 3, la partie des moyens de mesure MM dédiée à la détermination du premier déplacement d1 comprend deux amplificateurs trans-impédance AT synchrones et chargés de convertir en tensions amplifiées sm1 et sm3 les courants sortant respectivement des premier CD1 et troisième CD3 condensateurs. De plus, la partie des moyens de traitement MT dédiée à la détermination du premier déplacement d1 comprend, d’une première part, deux premiers filtres F1 synchrones et chargés de filtrer respectivement les première sm1 et troisième sm3 tensions amplifiées à la fréquence du signal d’excitation pour supprimer les fréquences parasites (ce qui fournit sm1’ et sm3’), d’une deuxième part, deux redresseurs RS synchrones et chargés de redresser respectivement les première sm1’ et troisième sm3’ tensions amplifiées et filtrées (ce qui fournit sm1” et sm3”), d’une troisième part, un amplificateur opérationnel AO chargé de soustraire la troisième tension amplifiée, filtrée et redressée sm3” de la première tension amplifiée, filtrée et redressée sm1” (ce qui fournit ss = sm1” - sm3”), et, d’une quatrième part, un second filtre F2, par exemple du premier ordre, chargé de lisser le signal ss de la soustraction pour fournir une valeur de tension finale vf qui est alors représentative du premier déplacement d1 (suivant X).
On réalise donc ainsi une modulation/démodulation synchrone qui permet de limiter le bruit au maximum. Mais on pourrait faire une mesure de capacitance par un autre moyen.
On comprendra que l’on utilise une autre partie des moyens de mesure MM et des moyens de traitement MT similaire à celle décrite ci-avant pour la détermination du second déplacement d2 suivant la seconde direction Y.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, les moyens de rappel élastique MRE peuvent comprendre deux premières lames flexibles L1 et deux secondes lames flexibles L2. Les deux premières lames flexibles L1 sont solidarisées au premier cadre CA1 et comportent chacune deux premières extrémités E1 opposées et arrondies. Les deux secondes lames flexibles L2 sont solidarisées au second cadre CA2 et comportent chacune deux secondes extrémités E2 opposées, arrondies et placées chacune en regard et à proximité de l’une des premières extrémités E1.
Ainsi, lorsque la paroi PT est déplacée par le doigt DU de sa position nominale (ou centrée) vers une position décentrée temporaire, une seconde extrémité E2 de l’une au moins des deux secondes lames flexibles L2 va pousser la première extrémité E1 de l’une au moins des deux premières lames flexibles L1. Par conséquent, dès que le doigt DU ne contacte plus la paroi PT, cette dernière (PT) revient automatiquement, par rappel élastique, dans sa position nominale (ou centrale) du fait qu’elle est repoussée par chaque première extrémité E1 ayant été poussée par une seconde extrémité E2 correspondante.
On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 3, que chacune des secondes lames L2 peut constituer l’un des éléments conducteurs de l’un des premier CD1 et troisième CD3 condensateurs.
Dans ce cas, les premier CD1 et troisième CD3 condensateurs comprennent chacun un autre élément conducteur EC3 solidarisé au premier cadre CA1 sur le premier ou troisième côté et en regard d’une partie de la seconde lame L2 correspondante. De leur côté, les deuxième CD2 et quatrième CD4 condensateurs comprennent chacun, d’une part, un premier élément conducteur EC1 solidarisé au premier cadre CA1 sur le deuxième ou quatrième côté, et, d’autre part, un second élément conducteur EC2 solidarisé au second cadre CA2 sur le deuxième ou quatrième côté et en regard d’une partie du premier élément conducteur EC1 associé. De la même manière que pour le premier axe, il est possible d’utiliser le second cadre (interne) CA2 comme élément conducteur en regard des éléments conducteurs fixes avec le premier cadre CA1.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 1, que l’appareil AP peut aussi comprendre des moyens de réglage MRG solidarisés au premier cadre CA1 et contrôlables de manière à régler l’espacement (ou écartement) initial entre les éléments conducteurs (EC1, EC2) ou (L2, EC3) de chaque condensateur CD1 à CD4.
Dans ce cas, et comme illustré, les moyens de réglage MRG peuvent, par exemple, comprendre des barres flexibles, installées chacune en regard de l’un des éléments conducteurs EC1 et EC3, et des vis installées parallèlement à la première X ou seconde Y direction et chargées chacune de pousser (plus ou moins selon les besoins) une partie centrale d’une barre flexible associée afin que cette dernière pousse (plus ou moins selon les besoins) l’élément conducteur EC1 ou EC3 associé pour définir son espacement nominal avec l’élément conducteur EC2 ou la seconde L2 lame associée. On peut ainsi définir très précisément les espacements nominaux e1 à e4 (ou seulement e1 et e2 dans le cas du second exemple de réalisation). Il est aussi possible d’utiliser le second cadre (interne) CA2 comme élément conducteur en regard des autres éléments conducteurs sur le premier cadre CA1.
On notera également que les moyens de traitement MT peuvent être également agencés de manière à déterminer un effort appliqué par le doigt DU sur la paroi PT en fonction des premier d1 et second d2 déplacements déterminés.
Pour ce faire, on peut considérer que les premier CA1 et second CA2 cadres sont liés par une liaison élastique définie par les moyens de rappel élastique MRE et suivant une première loi du type F1 = k1*d1 où F1 est la première composante suivant la première direction X de l’effort (ou force) appliqué(e) par le doigt DU sur la paroi PT et k1 (ou kx) est la raideur de la liaison élastique suivant la première direction X, et une seconde loi du type F2 = k2*d2 où F2 est la seconde composante suivant la seconde direction Y de l’effort (ou force) appliqué(e) par le doigt DU sur la paroi PT et k2 (ou ky) est la raideur de la liaison élastique suivant la seconde direction Y. Les moyens de traitement MT connaissant à l’avance les raideurs k1 et k2 et venant de déterminer les premier d1 et second d2 déplacements, ils peuvent alors 5 déduire les première F1 et seconde F2 composantes de l’effort au moyen des première et seconde lois. De telles déductions peuvent se faire facilement au moyen de composants électroniques (bien connus de l’homme de l’art) et/ou de modules logiciels (ou « software »).
L’invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels :
- elle permet d’obtenir des mesures très précises et très rapides du déplacement vectoriel de la paroi contactée, et éventuellement d’en déduire un effort appliqué sur cette paroi contactée qui est nettement moins bruité que celui déterminé avec les techniques de l’art antérieur. Cela peut notamment permettre d’utiliser les mesures d’effort pour contrôler des interfaces homme/machine haptiques (avec une réduction considérable de leurs aléas),
- elle permet une intégration plus simple et beaucoup moins coûteuse que lorsque l’on utilise des capteurs d’efforts précis du commerce.
REVENDICATIONS
Claims (10)
1. Appareil (AP) comprenant une paroi (PT) déplaçable par un doigt d’un usager, caractérisé en ce qu’il comprend en outre i) un premier cadre (CA1) fixe, ii) un second cadre (CA2) auquel est solidarisée fixement ladite paroi (PT) et monté mobile dans ledit premier cadre (CA1) via des moyens de rappel élastique (MRE), iii) un premier condensateur (CD1) ayant deux éléments conducteurs solidarisés respectivement auxdits premier (CA1) et second (CA2) cadres sur un premier côté suivant une première direction, iv) un deuxième condensateur (CD2) ayant deux éléments conducteurs solidarisés respectivement auxdits premier (CA1) et second (CA2) cadres sur un deuxième côté suivant une seconde direction différente de ladite première direction, v) une source d’excitation (SE) appliquant un signal électrique périodique à l’un des éléments conducteurs de chacun desdits premier (CD1) et deuxième (CD2) condensateurs, vi) des moyens de mesure (MM) délivrant des premier et deuxième signaux de mesure représentatifs respectivement de première et deuxième capacités en cours desdits premier (CD1) et deuxième (CD2) condensateurs, et vii) des moyens de traitement (MT) déterminant des premier et second déplacements dudit second cadre (CA2) par rapport audit premier cadre (CA1), suivant respectivement lesdites première et seconde directions, en fonction dudit signal électrique périodique et desdits premier et deuxième signaux de mesure.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend i) un troisième condensateur (CD3) ayant deux éléments conducteurs solidarisés respectivement auxdits premier (CA1) et second (CA2) cadres sur un troisième côté parallèle audit premier côté, et ii) un quatrième condensateur (CD4) ayant deux éléments conducteurs solidarisés respectivement auxdits premier (CA1) et second (CA2) cadres sur un quatrième côté parallèle audit deuxième côté, en ce que ladite source d’excitation (SE) applique ledit signal électrique périodique à l’un des éléments conducteurs de chacun desdits troisième (CD3) et quatrième (CD4) condensateurs, en ce que lesdits moyens de mesure (MM) délivrent des troisième et quatrième signaux de mesure représentatifs respectivement de troisième et quatrième capacités en cours desdits troisième (CD3) et quatrième (CD4) condensateurs, et en ce que lesdits moyens de traitement (MT) déterminent lesdits premier et second déplacements en fonction en outre desdits troisième et quatrième signaux de mesure.
3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (MT) déterminent ledit premier déplacement en fonction dudit signal électrique périodique et d’une différence entre lesdits premier et troisième signaux de mesure, et ledit second déplacement en fonction dudit signal électrique périodique et d’une différence entre lesdits deuxième et quatrième signaux de mesure.
4. Appareil selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique (MRE) comprennent deux premières lames flexibles (L1) solidarisées audit premier cadre (CA1) et comportant chacune deux premières extrémités (E1) opposées arrondies, et deux secondes lames flexibles (L2) solidarisées audit second cadre (CA2) et comportant chacune deux secondes extrémités (E2) opposées arrondies et placées chacune en regard et à proximité de l’une desdites premières extrémités.
5. Appareil selon la revendication 4 en combinaison avec l’une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que chacune desdites secondes lames flexibles (L2) constitue l’un des éléments conducteurs de l’un desdits premier (CD1) et troisième (CD3) condensateurs.
6. Appareil selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de réglage (MRG) solidarisés audit premier cadre (CA1) et contrôlables de manière à régler un espacement initial entre éléments conducteurs de chaque condensateur (CD1-CD4).
7. Appareil selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (MT) déterminent un effort appliqué par ledit doigt sur ladite paroi (PT) en fonction desdits premier et second déplacements déterminés.
8. Appareil selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite paroi (PT) est tactile.
9. Appareil selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite paroi (PT) fait partie d’un écran d’affichage et est propre à afficher au moins une partie d’images.
10. Véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un appareil 5 (AP) selon l’une des revendications précédentes.
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| FR1850450A FR3077172B1 (fr) | 2018-01-19 | 2018-01-19 | Appareil a moyens de mesure de deplacements imposes par un doigt a une paroi |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1850450A FR3077172B1 (fr) | 2018-01-19 | 2018-01-19 | Appareil a moyens de mesure de deplacements imposes par un doigt a une paroi |
| FR1850450 | 2018-01-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR3077172B1 FR3077172B1 (fr) | 2021-07-02 |
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ID=63557532
Family Applications (1)
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| FR1850450A Active FR3077172B1 (fr) | 2018-01-19 | 2018-01-19 | Appareil a moyens de mesure de deplacements imposes par un doigt a une paroi |
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| Country | Link |
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| FR (1) | FR3077172B1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080078590A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Sequine Dennis R | Pointing device using capacitance sensor |
| WO2012088549A1 (fr) * | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Frederick Johannes Bruwer | Pavé tactile capacitif compact |
| JP2013040869A (ja) * | 2011-08-18 | 2013-02-28 | Oga Inc | 力検出装置 |
| EP2741064A2 (fr) * | 2012-12-05 | 2014-06-11 | Samsung Electronics Co., Ltd | Capteur tactile capacitif |
-
2018
- 2018-01-19 FR FR1850450A patent/FR3077172B1/fr active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3077172B1 (fr) | 2021-07-02 |
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