Brevet FR2274174A1 — publié le 19760102

La présente invention concerne un interrupteur statique par détection de variation de capacité. On connaît déjà des interrupteurs statiques commandés par la variation de capacité due à l'approche ou au contact d'une partie du corps humain, notamment de la main. Un tel interrupteur comporte une touche qui porte l'une des électrodes d'un condensateur dont l'autre électrode est formée par la terre. La capacité d'un tel condensateur augmente lorsqu'on s'approche ou lorsque lton arrive au contact de ladite touche. Par ailleurs, ledit interrupteur comporte un oscillateur dans le circuit duquel est monté ledit condensateur de façon que la fréquence du signal émis varie avec la capacité dudit condensateur. Ainsi, la fréquence du signal de l'oscillateur est significative de l'actionnement ou du non actionnement de la touche. I1 en résulte qu'il est nécessaire de détecter la variation de fréquence à la sortie de l'oscillateur et que, à cet effet, ledit interrupteur doit comporter un démodulateur, ce qui augmente sa complexité et son cout. La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle concerne un interrupteur statique du type mentionné ci-dessus, de construction simple et bon marché, ne nécessitant pas de démodulateur. Selon l'invention, l'interrupteur statique per détection de variation de capecité, comportant d'une part une touche portant l'une des électrodes d'un condensateur dont l'autre électrode est formée par la terre et, d'autre part, un oscillateur auquel ladite touche est reliée pour agir sur la fréquence du signal émis par ce dernier lorsque la capacité dudit condensateur varie, est remarquable en ce qu'il comporte un circuit de filtrage dont ledit condensateur est un élément et qui bloque le fonctionnement de l'oscillateur lorsque la capacité du condensateur augmente au-de-ssus d'un certain seuil. Ainsi, lorsque l'interrupteur n' est pas actionné, c' est-à-dire lorsqu'aucune main n'est approché de la touche, la capacité du condensateur est faible et l'oscillateur fonctionne à une certaine fréquence. En revanche, lorsqu'une main est approchée de cette touche, la capacité du condensateur augmente et le circuit de filtrage bloque l'voscillateur. L'oscillateur peut être de tout type connu, par exemple du genre à circuit accordé, du genre multivibrateur, etc.. Toutefois, il est particulièrement avantageux qu'il soit du type à circuit accordé avec réaction entre entrée et sortie de l'élément amplificateur actif qu'il comporte. Dans ce cas, le circuit de filtrage peut simplement comporter, outre ledit condensateur monté entre l'entrée dudit élément et la terre, une résistance série, de préférence ajustable afin de régler le seuil de déclenchement de l'interrupteur. L'association de cette résistance et du condensateur forme, lors de l'augmentation de capacité de celui-ci par approche ou contact, un filtre passe-bas coupant la fréquence d'entretien de l'oscillateur. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'interrupteur comporte un transistor et un circuit oscillant relié à la base de ce dernier et couplé magnétiquement avec un enroulement monté dans le collecteur dudit transistor, la résistance du circuit de filtrage étant montée entre ledit circuit oscillant et ladite base, tandis que celle-ci est reliée à ladite touche. Le signal de sortie de l'oscillateur peut alors être prélevé aux bornes d'un enroulement couplé magnétiquement avec l'enroulement du collecteur du transistor. Lorsque l'on désire un signal de commande fugitif après actionnement de l'interrupteur selon l'invention, on peut disposer à la sortie de celui-ci, un basculeur monostable susceptible ds changer d'état lorsque l'oscillation de l'oscillateur cesse. Inversement, lorsqu'on désire un signal de commande durant tant que l'oscillateur est bloqué, on peut prévoir, à la sortie de l'interrupteur, un condensateur shunté par un transistor rendu conducteur par l'oscillation de l'oscillateur et empêchant la cherge de ce dernier tant que dure l'oscillation. Ainsi, la différence de potentiel aux bornes de ce condensateur est nulle lorsque l'oscillateur fonctionne et égale à une certaine valeur, déterminée éventuellement par une diode de Zener montée en parallèle sur le condensateur, lorsque l'oscil- lateur est bloqué. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 illustre schématiquement l'interrupteur conforme à l'invention. La figure 2 montre sn perspective très agrandie une portion de touche pour l'interrupteur conforme à l'invention. La figure 3 donne le schéma du mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 4 montre un exemple de circuit d'exploitation du signal de sortie de l'oscillateur. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments sembiables. L'interrupteur selon l'invention, montré schématiquement par la figure 1, comporte un élément amplificateur actif A comprenant un circuit résonnant parallèle L1, C1 dans son circuit d'entrée et un enroulement L2 dans son circuit de sortie. De façon connue, les enroulements L1 et L2 sont magnétiquement couplés pour que l'ensemble A, L1, C1, L2 forme un oscillateur à réaction. Pour qu'un tel ensemble oscille, on sait qu'il est nécessaire, d'une part que la phase du signal de réaction soit telle qu'après amplification le signal amplifié soit exactement en phase avec le signal de sortie et, d'autre part, que la nouvelle tension de sortie soit au moins égale à la tension de sortie initiale sans réaction. Ces deux conditions signifient que le gain de boucle réel du montage doit être au moins égal à 1. Entre le circuit résonnant L1, C1 et l'entrée de l'élément A est interposée une résistance R1, tandis que ladite entrée est reliée à une touche T.Comme le montre la fgure 2, cette touche T est composée d'une plaque isolante 1, par exemple en verre, en "plexiglas", etc... sur une des faces de laquelle (face qui porte la référence 2) est disposé un treillis ou trame métallique 3 électriquement relié à l'entrée de l'élément A. Ainsi, la trame métallique 3 de la touche T se comporte comme une armature de condensateur, dont l'autre armature est figurée par la terre. Le diélectrique de ce condensateur est constitué par la touche isolante 1 et par l'épaisseur de l'air se trouvant entre le sol et la trame 3. Normalement, la capacité d'un tel condensateur est très faible. En revanche, lorsqu'un utilisateur approche sa main de la face isolante 4 de la touche T (face opposée à la face 2 portant la trame 3) et la pose sur celle-ci, il provoque une variation de l'épaisseur du diélectrique en "rapprochant" électriquement l'armature e sol de l'armature 3, ce qui a pour conséquence d'augmenter la capacité apparente lu condensateur à une valeur C2. Conformément à l'invention, on utilise cette variation de capacité pour bloquer l'oscillateur. A cet effet, la résistance R1 et la capacité C2 sont choisies pour former un filtre passe-bas susceptible de couper la fréquence d'entretien de I'oscillateur. De préférence, pour pouvoir régler le seuil de déclenchement de l'interrupteur, la résistance R1 est réglable. La surface de la touche T et de la trame 3 détermine la capacité par rapport au sol, sa variation ainsi que la valeur de la fréquence du circuit oscillant L1C1. Cette surface peut être très variable, par exemple comprise entre t et 1000 cm2. La plaque I peut être transparente afin de pouvoir être éclairée par en dessous lorsqu'elle est sensibilisée. La figure 3 illustre un mode de réalisation de l'interrupteur de la figure 1. Cet interrupteur comporte un transistor Q1 de type NPN dont l'émetteur est relié à la masse à travers une résistance R2 et le collecteur à un point de potentiel +Vcc par l'intermédiaire de l'enroulement L2. Dans le circuit de base du transistor 91 sont montés, comme précédemment, la résistance variable R1 et le circuit résonnant L1C1, ladite base étant reliée à la touche T. La polarisation de cette base est assurée par un pont de résistance R3R4, branché entre le point de potentiel +Vcc et la masse, le point commun à ces résistances étant relié à la base à travers L1 et R1.Un condensateur de découplage C4 est en parallèle sur R4.Les enroulements L1 st L2 sont non seulement couplés entre eux, mais également à un enroulement L3, aux bornes 5 et 6 duquel on peut recueillir le signal de l'oscillateur. Un calcul simple permet de montrer que le gain de boucle G de l'interrupteur ds la figure 3 a pour valeur G R1.C2.p p+1 dans laquelle R1 et C2 sont respectivement les valeurs de la résistance R1 et du condensateur formé entre la touche T et le sol et p la variable de la transformation de Laplace. Le gain G est donc une fonction passe-bas du premier ordre et, pour une valeur bien définie de R1. C2, il est inférieur à 1, c 'esta-dire qu'alors une des conditions de l'oscillation n'est plus réalisée. La résistance R1 et la touche T sont alors choisies pour que G soit inférieur à 1, lorsque le condensateur entre la touche T et la terre prend sa valeur C2 pour laquelle un utilisateur approche ou est au contact de la touche r. On remarquera par ailleurs que le gain G peut salement être ajusté par la résistance R2. ,Ainsi, normalement l'oscillateur de la figure 3 oscille et son signal apparaît entre les bornes 5 et 6. Lorsquton sensibilise la touche T, le signal entre les bornes 5 et 6 disparaît. Pour exploiter ce signal, on peut utiliser le circuit de la figure 4. I1 comprend un transistor q2 de type NPN dont la base est reliée à la borne 5 par une résistance R5, shuntée par un condensateur C5, tandis que son émetteur est directement réuni à la borne 6, celle-ci étant mise à la masse. Le collecteur du transistor Q2 est relié, d'une part, au point de potentiel +Vcc par I'intermédiaire d'une résistance R6 et, d'autre part, à l'émetteur par un condensateur C6, shunté par une diode de Zener Z. Lorsque le signal de l1oscillateur est présent aux bornes 5 et 6, le transistor Q2 est conducteur et son trajet collecteur-émetteur shunte le condensateur C6 qui ne peut se charger. La tension aux bornes de celui-ci est donc nulle. En revanche, lorsque l'oscillateur est bloqué, le transistor Q2 n'est pas conducteur et le condensateur C6 peut se charger à partir du point de potentiel +Vcc, jusqu'à une valeur déterminée par la diode de Zener Z. Le blocage de l'oscillateur entraîne donc l'apparition d'une tension de valeur déterminée aux bornes du condensateur C6, tension qui peut servir à toute commande désirée. On remarquera que cette tension subsiste tant que la touche T est sensibilisée. Dans le cas o l'on aurait besoin d'un signal de commande fugitif, le dispositif de la figure 4 pourrait être remplacé par un basculeur monostable. RrsVENDiCATTONS l.- Interrupteur statique par détection de variation de capacité, comportant d' une part une touche portant l'une des électrodes d'n condensateur dont l'autre électrode est forée par la terre et, d'autre part, un oscillateur auquel ladite touche est reliée pour agir sur la fréquence du signal mis par ce dernier lorsque la capacité dudit conden satear varie, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de filtrage dont ledit condensateur est un élément et qui bloque le fonctionnement de l'oscillateur lorsque la capacité du condensateur augmente au-dessus d'un certain seuil. 2.- Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur est du type à circuit accordé avec réaction entre entrée et sortie de l'élément amplificateur actif qutil comporte. 3.- Interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de filtrage comporte, outre ledit condensateur monté entre l'entrée dudit élément amplifi cateur actif et la terre 3 une résistance série, de maniere a former un filtre passe-bas de coupure de la fréquence d'entretien de l'oscillateur. 4.- Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite resistance série est ajustable. 5.- Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un transistor et un circuit oscillant relié à la base de ce dernier et couplé magnétique- ment avec un enroulement monté dans le collecteur dudit transistor, la résistance de circuit de filtrage étant montée entre ledit circuit oscillant et ladite base, tandis que celle-ci est reliée à ladite touche. 6.- Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un basculeur monostable disposé à la sortie dudit oscillateur. 7.- Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte, à la sortie dudit oscillateur un condensateur shunté par un transistor rendu conducteur par l'oscillation de l'oscillateur et empechant la charge de ce dernier tant que dure cette oscillation. 8.- Interrupteur selon la revendication 7, caractérisé- en ce qu'une diode de Zener est montée en parallèle sur ledit condensateur.