WO2016058656A1 - Procédé de détection d'approche et/ou de contact et dispositif associé - Google Patents
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- WO2016058656A1 WO2016058656A1 PCT/EP2015/001720 EP2015001720W WO2016058656A1 WO 2016058656 A1 WO2016058656 A1 WO 2016058656A1 EP 2015001720 W EP2015001720 W EP 2015001720W WO 2016058656 A1 WO2016058656 A1 WO 2016058656A1
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- H03K2217/960705—Safety of capacitive touch and proximity switches, e.g. increasing reliability, fail-safe
Definitions
- the invention relates to an approach and / or contact detection method and an associated device.
- the invention more particularly applies to the approach detection method and / or contact of a user to a door handle of a motor vehicle.
- a capacitive presence sensor located in the handle, detects the presence of the hand of the user.
- This sensor is connected to the electronic computer of the vehicle (ECU: abbreviation for "Electronic Control Unit”) and sends him a presence detection signal.
- the electronic computer of the vehicle has previously identified the user as being authorized to access this vehicle, or alternatively, following the reception of this detection signal, he carries out this identification. For this, it sends via an antenna LF (abbreviation for "Low Frequency”, Low Frequency) a request for identification to the badge (or remote control) worn by the user.
- This LF antenna is also located in the door handle in which the capacitive presence sensor is located.
- the badge sends in response, by RF (low frequency) waves its identification code to the electronic computer of the vehicle. If the electronic computer recognizes the identification code as that allowing access to the vehicle, it triggers the opening of the door. If, on the other hand, the electronic computer has not received an identification code or if the identification code received is wrong, the opening is not done.
- RF radio frequency
- Such a capacitive sensor consists of an electrode 40 of capacitance Ce (see FIG. 1) integrated in the handle P of the vehicle door V (see FIG. 4) and a measuring device D of the variation of the capacitance What is in the form of a relaxation oscillator, that is to say an oscillator whose variation of frequency makes it possible to determine the value of the variation of the capacitance Ce.
- a measuring device D of the capacitance Ce is known to those skilled in the art and is described in the published patent application FR 2 999 833 A1.
- certain functions are activated even before the presence of the user is detected near the handle P by the capacitive sensor. These functions can be for example, the start of certain light devices, or the ignition of the dashboard as soon as a user has been authenticated using his badge by the vehicle V, that is to say say as soon as the identifier of the badge has been recognized by one or more antenna (s) LF of the vehicle V in a predetermined radius around said vehicle V.
- the antenna LF located in the door handle P of the vehicle V periodically scans the presence of a badge identifier compatible with the vehicle V thus emitting electromagnetic waves periodically, even before the approach of the hand M of the user is detected near the door handle P.
- the operation of the antenna LF generates false approach and / or contact detections by the capacitive sensor and thus inadvertent unlocking of the door of the vehicle V, especially when a compatible badge has been identified around the vehicle V .
- the invention proposes an approach and / or contact detection method that does not have the drawbacks of the prior art, in this case making the capacitive sensor insensitive to the operation of an LF antenna located at proximity of said sensor.
- FIG. 1 diagrammatically shows a device D of the capacity variation Ce of the prior art, using a relaxation oscillator
- FIG. 2 diagrammatically shows the variation of the voltage Vce at the terminals of the capacitor Ce during the charging cycles.
- FIG. 3 represents, according to the frequency of the relaxation oscillator, the number of false detections of the measuring device D,
- FIG. 4 shows a vehicle door handle V comprising a radiofrequency antenna, an electrode and a measuring device D.
- the measuring device D of the variation of the capacitor Ce shown in FIG. 1 comprises:
- a capacitor Ce in the form generally of an electrode 40, having a voltage Vce at its terminals,
- Charging means 101 and discharging 102 of the capacitor Ce which perform a predetermined number Ne of charging and discharging cycles of the capacitor Ce,
- Comparison means 200 in the form of two comparators,
- a first comparator 201 comparing the voltage Vce across the capacitance Ce with respect to a first reference value Vref ⁇ , and
- a second comparator 202 comparing the voltage Vce across the capacitors Ce with respect to a second reference value Vref + ,
- Control means 300 of the charging means 101 and the discharging means 102 which activate the charging means 101 and the discharging means 102 of the capacitor Ce as a function of the result of the comparisons made by the comparison means 200 (201, 202) and according to a detailed logic below,
- a counter 400 which measures the duration tmes2 necessary for the measuring device D to perform the predetermined number Ne of charging and discharging cycles of the capacitor Ce,
- the capacitance Ce is successively charged and discharged by the charging means 101 and the discharging means 102 according to a predetermined number Ne of charge and discharge cycles.
- the charging means 101 are, for example a first current source G1 connected to the supply voltage Vdd, associated with a first switch SW1 connected to the capacitor Ce.
- the capacitor Ce is electrically connected to the first current source G1 which charges it current i.
- the discharge means 102 are, for example a second current source G2 connected to the ground, associated with a second switch SW2 connected to the capacitor Ce.
- the second switch is closed (state 1), the capacitor Ce is connected to ground by the second current source G2 who discharges it from a current i.
- the first switch SW1 is closed (state 1)
- the second switch SW2 is open (state 0) and vice versa.
- the voltage Vce at the terminals of the capacitor Ce thus evolves according to the state of the first SW1 and the second switch SW2, that is to say according to whether the capacitor Ce is charging or discharging.
- This voltage Vce is compared to a first reference value Vref ⁇ and a second reference value Vref + respectively by the first and second comparators 201 and 202.
- a value of a first output S1 of the first comparator 201 is a function of the result of the comparison with the first reference value Vref ⁇ .
- the first output S1 takes the value 0 when Vce> Vref- and it takes the value 1 when Vce ⁇ Vref-.
- a value of a second output S2 of the second comparator 202 is a function of the result of the comparison with the second reference value Vref + .
- the second output S2 takes the value 0 when Vce ⁇ Vref + and it takes the value 1 when Vce> Vref + .
- the first and second outputs S1 and S2 are connected to the input of the control means 300.
- These control means 300 are typically, according to the prior art, a synchronous flip-flop logic circuit or also called "RS flip-flop".
- the first output S1 is connected to a first input, input S of the control means 300 and the second output S2 is connected to a second input, input R of the control means 300.
- An output Q of the control means 300 provides a signal of command S L of the first SW1 and second switch SW2, of value 0 (state 0: open switch) or 1 (state 1: closed switch) according to the values S1 and S2 received at the inputs S and R.
- the control means 300 activate the charging means 101 or the discharge means 102, that is to say more precisely the first SW1 and the second switch SW2 as a function of the values received at the inputs R and S in order to discharge or load the capacity This.
- FIG. 2 represents, according to the time t, the variation of the voltage Vce at the terminals of the capacitor Ce during the charges C + and during the discharges C- of the capacity Ce.
- the voltage Vce increases from the first reference value Vref ⁇ to the second reference value Vref + .
- the voltage Vce drops from the second reference value Vref + to the first reference value Vref ⁇ .
- the voltage Vce oscillates between the first reference value Vre / ⁇ and the second reference value Vref + .
- the charging duration is equal to the discharge duration of the capacitor Ce. This time (charge or discharge) will be called t1.
- the duration of a cycle T1 comprising a charge and a discharge is therefore equal to:
- T1 duration of a charge and discharge cycle (s)
- Vref + second reference value (V)
- Vref ⁇ first reference value (V)
- the frequency of (charging and discharging cycles of) the relaxation oscillator F c i is therefore equal to:
- T1 duration of a charge and discharge cycle (s)
- the transition from a charge C + to a discharge C- is controlled by the control means 300 from the result of the comparisons between the voltage Vce and each of the two reference values (Vref ⁇ , Vref + ).
- Table 1 illustrates the four possible configurations of the first SW1 and second switches SW2, according to the values received at the inputs R and S and the value of the corresponding output Q.
- Q i t means that the output Q retains the value of the previous time.
- the table refers to four points a, b, c, d in Figure 2:
- Vce ⁇ Vref ⁇ opening of the second switch SW2 (state 0) and closing of the first switch SW1 (state 1) to load the capacitor Ce.
- a voltage inverter INV situated upstream of the second switch SW2 between the control means 300 and the second switch SW2 makes it possible to invert the value of the control signal SL at the output Q, which gives a signal of opposite value SL to this second switch SW2. This allows the first SW1 and second SW2 switches to receive opposite setpoints (0, 1), corresponding to the values of Table 1 (see S 1, and SW2).
- the charge cycle C + and discharge C- thus described is repeated a predetermined number of times.
- the output Q of the control means 300 is therefore alternately either connected to the supply voltage Vdd (when the first switch SW1 is closed and the second switch SW2 open), or to ground (when the second switch SW2 is closed and the first switch SW1 is open).
- the output voltage Vc of the control means 300 is therefore equal to the supply voltage Vdd during the charge C + and is equal to 0 Volt during the discharge C- of the capacitor Ce.
- a counter 400 measures the time tmesl required for the measuring device D to perform this predetermined number Ne of charging and discharging cycles.
- Vref + second reference value (V)
- Ne predetermined number of charge and discharge cycles
- T1 duration of a cycle (without hand M present) of charge and discharge (s)
- T2 new duration of a cycle (with hand M present) of charge and discharge (s)
- T2 new duration of a cycle (with hand M present) of charge and discharge (s)
- the variation of the relaxation oscillator frequency (F c F c2) of the measuring circuit D measures the variation ACe and thus to detect the approach and / or the contact of the hand M of the user on the handle P of door of the vehicle V.
- the periodic operation of the antenna LF located beside said measuring device D disrupts the operation of the latter and creates false approach and / or contact detections.
- the method of approach and / or contact detection proposes to modify the frequency of the relaxation oscillator F c so as not to trigger any false approach and / or contact detections of the measuring device D.
- the detection method according to the invention proposes to set the frequency of the relaxation oscillator F c in a range of values between:
- n odd number
- the value of the frequency of the relaxation oscillator F c has a tolerance window, which depends inter alia on the tolerances of the components of the electronic circuit of the measuring device D. It can thus be difficult to set the tolerance window.
- the invention proposes that the frequency of the relaxation oscillator F c varies sequentially between two frequency values F c and F c2 , both included in the window [ ⁇ ": ⁇ ) ] -
- approach detection and / or contact of the user's hand M near the vehicle door handle P is validated only when the approach and / or the contact is detected at each of the two tested frequencies, Fc1 and Fc2 .
- the frequency of the relaxation oscillator F c i is dependent on the following parameters, the capacitance of the electrode Ce, the intensity of the current i, the first reference value Vref ⁇ and the second reference value Vre / + : of voltage.
- the invention proposes to modify either the value of the intensity of the current i, or the value of the first reference value Vref ⁇ , or the value of the second reference value Vref + : of voltage.
- Vref + : 2 V
- the invention thus makes it possible inexpensively to avoid false approach and / or contact detections of the capacitive sensor due to the operation of the nearby low frequency antenna, by appropriately adjusting the frequency of the measure D of the variation of the capacitance of the electrode constituting the capacitive sensor.
Landscapes
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Abstract
La présente invention a pour objet un procédé de détection d'approche et/ou de contact de la main (M) d'un utilisateur près d'une poignée (P) de portière de véhicule (V), la dite poignée (P) comprenant : une électrode (40) présentant à ses bornes une capacité (Ce), et un dispositif de mesure (D) de la variation de la dite capacité, sous la forme d'un oscillateur à relaxation dont la variation de fréquence (Fc) permet de déterminer la valeur de la variation de la capacité, une antenne basse fréquence (30) de fréquence d'émissions (FLF). située à proximité de l'électrode, les émissions de ladite antenne basse fréquence engendrant des perturbations de fonctionnement du dispositif de mesure, L'invention propose que, lorsque l'antenne basse fréquence émet à sa fréquence d'émissions, on règle la fréquence de l'oscillateur à relaxation (Fc) telle que sa valeur soit égale à : (A). Avec : n : nombre impair.
Description
Procédé de détection d'approche et/ou de contact et dispositif associé
L'invention concerne un procédé de détection d'approche et/ou de contact et un dispositif associé. L'invention s'applique plus particulièrement procédé de détection d'approche et/ou de contact d'un utilisateur vers une poignée de portière de véhicule automobile.
De nos jours, certains véhicules automobiles sont équipés d'accès « main libre » ; c'est-à-dire que l'utilisateur autorisé du véhicule n'a plus besoin d'une clé pour ouvrir les portières et autres ouvrants (capot, coffre, etc.) de son véhicule. Il possède à la place d'une clé, un badge d'identification (ou télécommande) avec lequel le système électronique de véhicule interagit.
Pour solliciter l'ouverture d'une portière, par exemple, l'utilisateur se rapproche de la poignée de la portière. Un capteur capacitif de présence situé dans la poignée, détecte la présence de la main de l'utilisateur. Ce capteur est connecté au calculateur électronique du véhicule (ECU : abréviation anglaise pour « Electronic Control Unit ») et lui envoie un signal de détection de présence. Le calculateur électronique du véhicule a, au préalable, identifié l'utilisateur comme étant autorisé à accéder à ce véhicule, ou alternativement, suite à la réception de ce signal de détection, il procède à cette identification. Pour cela, il envoie par l'intermédiaire d'une antenne LF (abréviation anglaise pour « Low Frequency », Basse Fréquence) une demande d'identification au badge (ou à la télécommande) porté(e) par l'utilisateur. Cette antenne LF est également située dans la poignée de portière dans laquelle se trouve le capteur capacitif de présence. Le badge envoie en réponse, par ondes RF (basse fréquence) son code d'identification vers le calculateur électronique du véhicule. Si le calculateur électronique reconnaît le code d'identification comme celui autorisant l'accès au véhicule, il déclenche l'ouverture de la portière. Si, en revanche, le calculateur électronique n'a pas reçu de code d'identification ou si le code d'identification reçu est erroné, l'ouverture ne se fait pas.
Un tel capteur capacitif est constitué d'une électrode 40 de capacité Ce (cf. figure 1 ) intégrée dans la poignée P de la portière du véhicule V (cf. figure 4) et d'un dispositif de mesure D de la variation de la capacité Ce qui se présente sous la forme d'un oscillateur à relaxation, c'est-à-dire un oscillateur dont la variation de fréquence permet de déterminer la valeur de la variation de la capacité Ce. Un tel dispositif de mesure D de la capacité Ce est connu de l'homme du métier et est décrit dans la demande de brevet publiée FR 2 999 833 A1 .
Cependant, pour certains véhicules V, certaines fonctions sont activées avant même que la présence de l'utilisateur soit détectée près de la poignée P par le capteur capacitif.
Ces fonctions peuvent être par exemple, la mise en marche de certains dispositifs lumineux, ou l'allumage du tableau de bord dès qu'un utilisateur a été authentifié à l'aide de son badge par le véhicule V, c'est-à-dire dès que l'identifiant du badge a été reconnu par une ou les antenne(s) LF du véhicule V dans un rayon prédéterminé autour dudit véhicule V.
Pour ces véhicules, l'antenne LF située dans la poignée P de portière du véhicule V scrute périodiquement la présence d'un identifiant de badge compatible avec le véhicule V en émettant donc des ondes électromagnétiques de façon périodique, avant même que l'approche de la main M de l'utilisateur ne soit détectée à proximité de la poignée P de portière.
Or, le fonctionnement de l'antenne LF génère des fausses détections d'approche et/ou de contact par le capteur capacitif et donc des déverrouillages intempestifs de la portière du véhicule V, surtout lorsqu'un badge compatible a été identifié autour du véhicule V.
Dans ce but, l'invention propose un procédé de détection d'approche et/ou de contact ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur, en l'occurrence en rendant le capteur capacitif insensible au fonctionnement d'une antenne LF située à proximité dudit capteur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1, représente schématiquement, un dispositif de mesure D de la variation de capacité Ce de l'art antérieur, utilisant un oscillateur à relaxation,
- la figure 2, représente schématiquement selon le temps t, la variation de la tension Vce aux bornes de la capacité Ce durant les cycles de charge
C+ et de décharge C- selon le dispositif D de la figure 1 ,
- la figure 3, représente selon la fréquence de l'oscillateur à relaxation, le nombre de fausses détections du dispositif de mesure D,
- la figure 4 représente une poignée P de portière de véhicule V comprenant une antenne radiofréquence, une électrode et un dispositif de mesure D.
Le fonctionnement d'un tel dispositif de mesure D de la variation de la capacité Ce de l'électrode 40, illustré à la figurel , est décrit ci-dessous.
Lorsque la main M de l'utilisateur se rapproche de la poignée P de la portière, c'est-à-dire lorsque l'utilisateur se rapproche de l'électrode 40, aux figures 1 et 4, la capacité Ce de l'électrode intégrée dans la poignée P augmente d'une valeur ACe. Cette variation ACe de la capacité Ce est mesurée à l'aide d'un dispositif de mesure D. Si la
valeur de la variation ACe franchit un seuil, cela entraine la validation de la détection de la présence de la main M près de la poignée P de la portière. En effet, cela signifie que la main M de l'utilisateur est suffisamment proche de la poignée P et qu'il demande l'accès au véhicule V.
Selon l'art antérieur, le dispositif de mesure D, de la variation de la capacité Ce représenté à la figure 1 comprend :
• une tension d'alimentation Vdd,
• une capacité Ce, sous la forme généralement d'une électrode 40, ayant une tension Vce à ses bornes,
· des moyens de charge 101 et de décharge 102 de la capacité Ce, qui effectuent un nombre prédéterminé Ne de cycles de charge et de décharge de la capacité Ce,
• des moyens de comparaison 200, sous la forme de deux comparateurs,
- un premier comparateur 201 , comparant la tension Vce aux bornes de la capacité Ce par rapport à une première valeur de référence Vref~, et
- un deuxième comparateur 202, comparant la tension Vce aux bornes de la capacité Ce par rapport à une deuxième valeur de référence Vref+,
• des moyens de contrôle 300 des moyens de charge 101 et de décharge 102 qui activent les moyens de charge 101 et de décharge 102 de la capacité Ce en fonction du résultat des comparaisons effectuées par les moyens de comparaison 200 (201 , 202) et selon une logique détaillée ci-dessous,
• un compteur 400 qui mesure la durée tmes2 nécessaire au dispositif de mesure D pour effectuer le nombre prédéterminé Ne de cycles de charge et de décharge de la capacité Ce,
· des moyens de calcul 500, qui calculent une variation de temps At entre cette durée tmes2 et une durée tmesl précédemment mesurée, At = tmes2— tmesl, la variation de temps At étant représentative de la variation ACe de la capacité Ce.
La capacité Ce est successivement chargée et déchargée par les moyens de charge 101 et de décharge 102 selon un nombre prédéterminé Ne de cycles de charge et de décharge. Selon .l'art antérieur, les moyens de charge 101 sont, par exemple une première source de courant G1 connectée à la tension d'alimentation Vdd, associée à un premier interrupteur SW1 connecté à la capacité Ce. Lorsque le premier interrupteur SW1 est fermé (état 1 ), la capacité Ce est reliée électriquement à la première source de courant G1 qui la charge en courant i. Les moyens de décharge 102 sont, par exemple une deuxième source de courant G2 connectée à la masse, associée à un deuxième interrupteur SW2 connecté à la capacité Ce. Lorsque le deuxième interrupteur est fermé (état 1 ), la capacité Ce est connectée à la masse par la deuxième source de courant G2
qui la décharge d'un courant i. Lorsque le premier interrupteur SW1 est fermé (état 1 ), le deuxième interrupteur SW2 est ouvert (état 0) et inversement.
La tension Vce aux bornes de la capacité Ce évolue donc selon l'état du premier SW1 et du deuxième interrupteur SW2, c'est-à-dire en fonction du fait que la capacité Ce est en charge ou en décharge.
Cette tension Vce est comparée à une première valeur de référence Vref~ et à une deuxième valeur de référence Vref+ par respectivement les premier et deuxième comparateurs 201 et 202. Une valeur d'une première sortie S1 du premier comparateur 201 est fonction du résultat de la comparaison avec la première valeur de référence Vref~. Par exemple, la première sortie S1 prend la valeur 0 lorsque Vce > Vref— et elle prend la valeur 1 lorsque Vce < Vref—. De manière similaire, une valeur d'une deuxième sortie S2 du deuxième comparateur 202 est fonction du résultat de la comparaison avec la deuxième valeur de référence Vref+. Par exemple, la deuxième sortie S2 prend la valeur 0 lorsque Vce < Vref+ et elle prend la valeur 1 lorsque Vce > Vref+.
Les première et deuxième sorties S1 et S2 sont connectées à l'entrée des moyens de contrôle 300. Ces moyens de contrôle 300 sont typiquement, selon l'art antérieur, un circuit logique de type bascule synchrone ou appelée aussi « bascule RS ». La première sortie S1 est connectée à une première entrée, entrée S des moyens de contrôle 300 et la deuxième sortie S2 est connectée à une deuxième entrée, entrée R des moyens de contrôle 300. Une sortie Q des moyens de contrôle 300 fournit un signal de commande SL des premier SW1 et deuxième interrupteur SW2, de valeur 0 (état 0 : interrupteur ouvert) ou 1 (état 1 : interrupteur fermé) selon les valeurs S1 et S2 reçues aux entrées S et R.
Les moyens de contrôle 300 activent les moyens de charge 101 ou de décharge 102, c'est-à-dire plus précisément le premier SW1 et deuxième interrupteur SW2 en fonction des valeurs reçues aux entrées R et S afin de décharger ou de charger la capacité Ce.
Les cycles de charge et de décharge de la capacité Ce sont illustrés à la figure 2. La figure 2 représente selon le temps t, la variation de la tension Vce aux bornes de la capacité Ce lors des charges C+ et lors des décharges C- de la capacité Ce. Comme illustrée à la figure 2, lors d'une charge C+, la tension Vce augmente, de la première valeur de référence Vref~ à la deuxième valeur de référence Vref+. Lors d'une décharge C-, la tension Vce baisse de la deuxième valeur de référence Vref+ à la première valeur de référence Vref~. La tension Vce oscille donc entre la première valeur de référence Vre/~et la deuxième valeur de référence Vref+.
La valeur du courant i de charge étant égale à la valeur du courant i de décharge, la durée de charge est égale à la durée de décharge de la capacité Ce. On appellera t1 cette durée (de charge ou de décharge). La durée d'un cycle T1 comprenant une charge et une décharge est donc égal à :
Equation (1 ) :
T1 = 2 * ti = 2*Ce Vref+-Vren
i
Avec :
T1 : durée d'un cycle de charge et de décharge (s)
1 1 : durée d'une charge ou d'une décharge (s)
Ce : valeur de la capacité Ce (F)
Vref+: deuxième valeur de référence (V)
Vref~: première valeur de référence (V)
i : valeur absolue du courant de charge ou de décharge (A)
La fréquence de (cycles de charge et de décharge de) l'oscillateur à relaxation Fci est donc égale à :
Avec :
T1 : durée d'un cycle de charge et de décharge (s)
Le passage d'une charge C+ à une décharge C- (et inversement) est commandée par les moyens de contrôle 300 à partir du résultat des comparaisons entre la tension Vce et chacune des deux valeurs de référence (Vref~, Vref+).
Le tableau 1 ci-dessous illustre les quatre configurations possibles des premier SW1 et deuxième interrupteurs SW2, selon les valeurs reçues aux entrées R et S et la valeur de la sortie Q correspondante. Qt-i signifie que la sortie Q conserve la valeur de l'instant précédent. Le tableau fait référence à quatre points a, b, c, d de la figure 2 :
• point a : Vce > Vref~, la capacité Ce est en charge C+, le premier interrupteur SW1 est fermé (état 1 ) et le deuxième interrupteur SW2 est ouvert (état 0),
• point b : Vce > Vref+, ouverture du premier interrupteur SW1 (état 0) et fermeture du deuxième interrupteur SW2 (état 1 ) pour décharger la capacité Ce,
• point c : Vce < Vref+, la capacité Ce est en décharge C-, même configuration que pour le point b, le premier interrupteur SW1 est ouvert et le deuxième interrupteur SW2 est fermé,
· point d : Vce < Vref~ , ouverture du deuxième interrupteur SW2 (état 0) et fermeture du premier interrupteur SW1 (état 1 ) pour charger la capacité Ce.
Un inverseur de tension INV (figures 1 et 3) situé en amont du deuxième interrupteur SW2 entre les moyens de contrôle 300 et le deuxième interrupteur SW2 permet d'inverser la valeur du signal de commande SL à la sortie Q, ce qui donne un signal de valeur opposé SL à destination de ce deuxième interrupteur SW2. Ceci permet aux premier SW1 et deuxième SW2 interrupteurs de recevoir des consignes opposées (0, 1 ), correspondantes aux valeurs du tableau 1 (voir S 1 , et SW2).
Le cycle de charge C+ et de décharge C- ainsi décrit est répété un nombre prédéterminé Ne de fois.
La sortie Q des moyens de contrôle 300 est donc alternativement soit connectée à la tension d'alimentation Vdd (lorsque le premier interrupteur SW1 est fermé et le deuxième interrupteur SW2 ouvert), soit à la masse (lorsque le deuxième interrupteur SW2 est fermé et le premier interrupteur SW1 est ouvert).
Tableau 1
La tension de sortie Vc des moyens de contrôle 300 est donc égale à la tension d'alimentation Vdd pendant la charge C+ et est égale à 0 Volt pendant la décharge C- de la capacité Ce.
Un compteur 400 mesure la durée tmesl nécessaire au dispositif de mesure D pour effectuer ce nombre prédéterminé Ne de cycles de charge et de décharge.
Soit l'équation (2) :
tmesl = Ne * 7*1
Lorsque l'utilisateur approche sa main M de la poignée P, la capacité Ce augmente d'une valeur ACe (cf. figure 1 ). Cette variation ACe de capacité a pour effet d'augmenter le temps de cycle de charge et de décharge, et la nouvelle durée d'un cycle T2 (cf. figure 2, courbe en pointillés), lorsque la main M est présente, est plus grande que la durée de cycle T1 sans la présence de la main M. Il s'ensuit une nouvelle durée tmes2 plus grande pour effectuer le même nombre prédéterminé Ne de cycles (cf. figure 2) lorsque la main M est présente près du capteur capacitif.
La différence entre la nouvelle durée tmes2 et la durée tmesl précédemment mesurée est représentative de la variation ACe de la capacité Ce due à la présence de la main M. Selon l'art antérieur, la variation ACe est donnée par l'équation (3) suivante :
(tmes2-tmesl)*i
ACe =
2*(Vref+-Vref~)*Nc
Puisque, selon l'équation (2) :
tmesl = Ne * Tl
On a aussi :
tmes2 = Ne * 72
Avec :
ACe : variation de la capacité Ce (F)
tmes2 nouvelle durée (avec main M présente) pour effectuer un nombre prédéterminé Ne de cycles de charge et de décharge (s)
tmesl durée (sans main M présente) pour effectuer un nombre prédéterminé Ne de cycles de charge et de décharge (s)
Vref+: deuxième valeur de référence (V)
Vref-. première valeur de référence (V)
i : valeur absolue du courant de charge ou de décharge (A)
Ne : nombre prédéterminé de cycles de charge et de décharge
Et donc, on obtient l'équation (4) suivante :
(T2-Tl)*i
ACe =
2*(yref+-Vref~)
T1 : durée d'un cycle (sans main M présente) de charge et de décharge (s)
T2 : nouvelle durée d'un cycle (avec main M présente) de charge et de décharge (s)
Avec :
Fc2 : nouvelle fréquence de cycle (avec main présente) de charge et de décharge de l'oscillateur à relaxation,
T2 : nouvelle durée d'un cycle (avec main M présente) de charge et de décharge (s)
Plus la main M s'approche, plus cette variation ACe est grande. Lorsqu'elle dépasse un seuil, il est considéré que l'utilisateur souhaite accéder à son véhicule V et donc la détection de présence de l'utilisateur est validée.
On voit par conséquent, que la variation de fréquence de l'oscillateur à relaxation (de Fc à Fc2) du circuit de mesure D permet de mesurer la variation ACe et
donc de détecter l'approche et/ou le contact de la main M de l'utilisateur sur la poignée P de portière du véhicule V.
Comme expliqué précédemment, le fonctionnement périodique de l'antenne LF située à côté dudit dispositif de mesure D perturbe le fonctionnement de ce dernier et crée de fausses détections d'approche et/ou de contact.
A la figure 3, est illustré le nombre de fausses détections N d'approche et/ou de contact vers la poignée P du dispositif de mesure D en fonction de la fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc.
Pour certaines valeurs de fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc, par exemple pour une fréquence égale à FCw, il y a 100 % de fausses détections, c'est-à-dire que le nombre de fausses détections est maximal et égal à NMAX.
Le procédé de détection d'approche et/ou de contact propose de modifier la fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc afin de ne plus déclencher de fausses détections d'approche et/ou de contact du dispositif de mesure D.
Pour cela, le procédé de détection selon l'invention propose de fixer la fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc dans une plage de valeurs comprises entre :
Avec :
Fc : fréquence de l'oscillateur à relaxation
FLF fréquence de l'antenne basse fréquence
n : nombre impair,
En effet, pour des valeurs de fréquences de l'oscillateur à relaxation Fc, comprises entre : [^;^]>[^LF;^]--- [÷; ^^]. Ie dispositif de mesure D ne présentent plus de fausses détections, cf. figure 3.
Cependant la valeur de la fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc possède une fenêtre de tolérance, qui dépend entre autres des tolérances des composants du circuit électronique du dispositif de mesure D. Il peut ainsi s'avérer difficile de fixer la
Fip valeur de ladite fréquence de l'oscillateur de relaxation Fc de façon précise entre—— et
(n)
FLF
(n+i)
Ceci est le cas, lorsque n est grand, par exemple n = 3 ou n = 5 et que la fenêtre de valeurs Fc = [^ ;^^] es* petite.
L'invention propose alors que la fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc varie séquentiellement entre deux valeurs de fréquence Fc et Fc2, toutes deux comprises dans la fenêtre [~": ^^)]- Dans ce mode de réalisation, la détection d'approche et/ou de
contact de la main M de l'utilisateur près de la poignée P de portière de véhicule V n'est validée que lorsque l'approche et/ou le contact est détectée à chacune des deux fréquences testées, Fc1 et Fc2.
Si l'approche et/ou le contact n'est détectée qu'à une seule des deux fréquences, par exemple Fc1, il s'agit alors probablement d'une fausse détection, du fait que la fréquence Fc1, à cause de sa tolérance, se trouve en dehors de la fenêtre
Et par conséa.uent' dans ce cas la- la détection d'approche et/ou de contact n'est pas validée.
Selon l'équation (1 ), la fréquence de l'oscillateur de relaxation Fci est dépendante des paramètres suivants, la capacité de l'électrode Ce, l'intensité du courant i, la première valeur de référence Vref~ et la deuxième valeur de référence Vre/+:de tension.
i 2*Ce*(vref+-Vref~)
-2- = 71 = 2 * £l = -
F ci 1
Afin de fixer la fréquence de l'oscillateur de relaxation Fci dans la fenêtre souhaitée, l'invention propose de modifier soit la valeur de l'intensité du courant i, soit la valeur de la première valeur de référence Vref~, soit la valeur de la deuxième valeur de référence Vref+:de tension.
Ainsi, par exemple, dans l'art antérieur :
Ce = 50 pF,
Vref+: = 2 V,
Vref~:= 0.5 V donc AV = 1.5 V, et
i = 4 μΑ,
Ce qui nous donne T1 = 37,5 ps soit une fréquence Fci = 27 kHz
Or FLF = 125 kHz et Fe1 est donc comprise entre = [25 Hz; 31,25 Hz];
qui est une zone de fréquence générant de fausses détections.
Pour modifier cette fréquence aux environs de 90 kHz, c'est-à-dire dans une fenêtre de fréquence Fc ne générant pas de fausses détection, plus précisément dans la fenêtre [^LFÎ ^T]; '· faut i = 13.5 μΑ ce qui donne T1 ' = 1 1 ps soit une fréquence
Fcr = 90 kHz.
L'invention permet donc de façon peu coûteuse d'éviter les fausses détections d'approche et/ou de contact du capteur capacitif dues au fonctionnement de l'antenne basse fréquence située à proximité, ceci en réglant de manière appropriée la fréquence du dispositif de mesure D de la variation de la capacité de l'électrode constituant le capteur capacitif.
Claims
1. Procédé de détection d'approche et/ou de contact de la main (M) d'un utilisateur près d'une poignée (P) de portière de véhicule (V), la dite poignée (P) comprenant :
• une électrode (40) présentant à ses bornes une capacité (Ce), et
• un dispositif de mesure (D) de la variation de la dite capacité (Ce), sous la forme d'un oscillateur à relaxation dont la variation de fréquence (FC) permet de déterminer la valeur de la variation de la capacité (Ce) que l'on souhaite mesurer,
• une antenne basse fréquence (30) de fréquence d'émissions (FLF), située à proximité de l'électrode (40), les émissions de ladite antenne basse fréquence (30) engendrant des perturbations de fonctionnement du dispositif de mesure (D) de la variations de la capacité,
le procédé étant caractérisé en ce que lorsque l'antenne basse fréquence (30) émet à la fréquence d'émissions FLF, on règle la fréquence de l'oscillateur à relaxation (FC) telle que sa valeur soit comprise dans la fenêtre suivante :
Avec :
FC : fréquence de l'oscillateur à relaxation
FLF : fréquence de l'antenne basse fréquence
n : nombre impair,
afin de détecter l'approche et/ou le contact de la main (M) de l'utilisateur prés de la poignée (P) de portière.
2. Procédé de détection d'approche et/ou de contact selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la valeur de la fréquence de l'oscillateur à relaxation (FC) varie séquentiellement entre deux valeurs (FC1 > FC2) comprises dans la fenêtre :
Avec :
FC : fréquence de l'oscillateur à relaxation
FLF : fréquence de l'antenne basse fréquence
n : nombre impair,
la détection d'approche et/ou de contact étant validée, lorsque l'approche et/ou le contact sont détectées aux deux valeurs (FC , FC2) de fréquence testées.
3. Poignée (P) de véhicule automobile comprenant :
· une électrode (40) présentant à ses bornes une capacité (Ce) et un dispositif de mesure (D) de la variation de la dite capacité, sous la forme d'un oscillateur à relaxation dont la variation de fréquence (FC) permet de déterminer la variation de valeur de capacité Ce que l'on souhaite mesurer,
• une antenne basse fréquence (30) de fréquence d'émissions (FLF), située à proximité de l'électrode (40), les émissions de ladite antenne basse fréquence (30) engendrant des perturbations de fonctionnement du dispositif de mesure (D) de la variation de la capacité (Ce),
• ladite poignée (P) caractérisé en ce que la valeur de la fréquence de l'oscillateur à relaxation (FC) est comprise dans la fenêtre suivante :
Avec :
FC : fréquence de l'oscillateur à relaxation
FLF fréquence de l'antenne basse fréquence
n : nombre impair,
4. Véhicule (V) automobile comprenant une poignée (P) de portière selon la revendication précédente.
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FR1459914A FR3027400B1 (fr) | 2014-10-16 | 2014-10-16 | Procede de detection d'approche et/ou de contact et dispositif associe |
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Publication Number | Publication Date |
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PCT/EP2015/001720 WO2016058656A1 (fr) | 2014-10-16 | 2015-08-21 | Procédé de détection d'approche et/ou de contact et dispositif associé |
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Cited By (2)
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FR3059499A1 (fr) * | 2016-11-29 | 2018-06-01 | Continental Automotive France | Procede de detection d'approche et/ou de contact de la main d'un utilisateur pres d'une poignee de portiere de vehicule automobile, capteur capacitif et module de detection associes |
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- 2014-10-16 FR FR1459914A patent/FR3027400B1/fr active Active
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- 2015-08-21 WO PCT/EP2015/001720 patent/WO2016058656A1/fr active Application Filing
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---|---|
FR3027400A1 (fr) | 2016-04-22 |
FR3027400B1 (fr) | 2016-11-25 |
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