Brevet FR2343261A1 — publié le 19770930

Les commutateurs détecteurs d'approche sont déjà connus en soi, et ce type de commutateur capacitif a déjà été décrit. Une capacité en parallèle y est alimentée, dans un circuit d'oscillateur au moyen d'un palpeur capacitif. Une modification de capacité est provoquée dans le circuit d'oscillateur lorsqutune personne rapproche du palpeur capacitif. Un relai est actionné par un montage évaluateur approprié qui peut, par exemple, travailler suivant le principe de générateur à battements. Les inconvénients des commutateurs détecteurs dlapproche connus jusqu'à présent, consistent en leur tendance aux dérangements et, en particulier, dans leur faible rayon d'action. C'est pourquoi, le but de l'invention est de créer un commutateur détecteur d'approche capacitif, à grand rayon d'action convenant pour la fabrication en série, que lton peut fabriquer à bon marché, et dtun fonctionnement sûr, Ce problème sera résolu selon l'invention en ce que la dimension des surfaces de plaques d'un condensateur à champ de fuites est choisie de telle sorte que la capacité propre du condensateur à champ de fuites est à peu près égale à sa capacité de dispersion, en ce que les plaques du condensateur à champ de fuites sont disposées à grand intervalle et en ce que les deux plaques de ce condensateur ne sont pas disposées parallèlement face à face, Selon une forme de réalisation de l'invention les deux plaques du condensateur à champ de fuites sont disposées dans un plan.Dans un autre exemple de réalisation, les deux plaques du condensateur se trouvent sur un support isolant. Dans un perfectionnement avantageux de l'invention, les deux plaques du condensateur à champ de fuites sont disposées sur deux supports séparés. Les perfectionnements avantageux obtenus grâce à l'invention consistent en ce qu'au moins un des supports des plaques du condensateur est monté de façon à pouvoir être tourné , et en ce que les deux plaques du condensateur sont fabriquées en une matière revêtue pour circuits imprimés. Dans une réalisation de l!invention, le diélectrique du condensateur à champ de fuites est principalement constitué par de l'air. Un perfectionnement consiste en ce qu'une couche de matière isolante se trouve devant les plaques du condensateur à champ de fuites. Les avantages de l'invention consistent en particulier en ce qu'entre l'émetteur haute fréquence et le récepteur, il est prévu un condensateur à champ de fuites. Par le concours de ------ l'émetteur haute fréquence, du condensateur à champ de fuites, du récepteur et du montage de compensation, et en particulier par la constitution suivant l'invention, du condensateur à champ de fuites, on obtiendra un très grand rayon d'action du commutateur détecteur d'approche. D'autre part l'exécution du condensateur à champ de fuites et de la bobine de compensation rend possible une fabrication en série à bon marché et seule une petite dépense pour l'ajustage est nécessaire. Contrairement aux solutions utilisées jusqu'à présent pour les commutateurs détecteurs d'approche, dans lesquels par exemple, la capacité du corps humain, ou la tension alternative de réseau existant dans le corps à l'état statique était utilisée pour déclencher le processus de commutation, dans le commutateur détecteur d'approche capacitif suivant l'invention, la modification d'un signal d'émetteur, par exemple, un affaiblissement conduit par le traitement dans un récepteur et dans un montage évaluateur monté à la suite, au déclenchement dtun processus de commutation. Cette modification du signal d'émetteur sera obtenue par le condensateur à champ de fuites, qui est branché entre ltémet- teur et le récepteur. Le commutateur détecteur d'approche suivant l'invention peut hêtre, par exemple, utilisé pour le montage d'une source lumineuse, dlun dispositif de surveillance, d'un sèche-mains, pour des interrupteurs magnétiques, etc. L'invention sera expliquée encore plus en détail cidessous à l'aide d'exemples de réalisation et de dessins. On voit Figure 1 un exemple de réalisation du condensateur à champ de fuites Figure, 3, 4 un autre exemple réglable de réalisation du condensateur à champ de fuites Figure 5 un exemple de réalisation de la bobine de compensation Figure 6 une bobine de compensation réglable Figure 7 un exemple de réalisation du commutateur détecteur d'approche suivant l'invention, avec un montage de compensation. Sur la figure 7 est représenté un exemple de réalisation du commutateur détecteur d'approche suivant l'invention. A un émetteur haute fréquence 1 correspond un récepteur 2. Ce récepteur est suivi d'un élément passe-haut 3, d'un amplificateur 4 et d'un étage de redresseur 5 par lequel est alimenté un condensateur de charge 6. Pour l'évaluation du signal de modification, sont bran- chés, dans l'exemple de réalisation de la figure 7, à la suite de l'étage de redresseur 5 et suivant le principe statique, un ampli- ficateur de tension continue 7, un trigger Schmitt 8 et un élément de réglage 9. L'émetteur haute fréquence 1 est constitué par un transistor 10, des condensateurs 11, 12, des résistances 13 et t4, une bobine d'émetteur 15 et une des plaques 16 d'un condensateur à champ de fuites. L'autre plaque 17 de ce condensateur à champ de fuites est un élément du récepteur 2. Ce récepteur comporte en outre un transistor à effet de champ 18 et des résistances 19, 20 et 21. L'élément passe-haut 3 monté à la suite du récepteur 2 comporte un condensateur 22, une résistance 23 et la résistance base-émetteur d'un transistor 24. L'amplificateur 4 monté à la aui- te de l'élément passe-haut 3 est constitué par un transistor 24, des résistances 25 et 26, ainsi que par le condensateur 27. Ua étage de redresseur 5 faisant suite à l'amplificateur 4 clOrte un transistor 28, des résistances 29 et 30 et le condensateur de charge 6.Un amplificateur de tension continue monté à la suite à l'étage de redresseur 5 est composé d'un transistor 31, de résis- tances 32 et 33. De même à la suite de l'amplificateur de tension continue est branché un trigger Schmitt 8 constitué par les transistors 34, 35 ainsi que par les résistances 36, 37, 38 t 3,. lu strigger Schmitt 8 se raccorde un élément de réglage 9, qui n'est pas représenté plus en détail. Le mode de fonctionnement de l'exemple de réalisation, suivant l'invention, d'un aommutatsur capacitif détecteur approche suivant figure 7, sera maintenant exposé encore plus en détail. Pour l'émetteur haute fréquence on peut utiliser un émetteur de la construction la plus simple. Sa constitution ne donne, par suite, pas lieu à critique et est réalisable avec des éléments bon marché, car la fréquence d'émission n'est pas critique, c'est-à-dire l'influence des écarts au-dessus ou au-dessous de la fréquence dris- sion prévue est à négliger car le fonctionnement du commutateur détecteur d'approche nten sera pas influencé. Les oscillations émises par l'émétteur haute fréquence 1 au moyen de la plaque 16 seront captées par le récepteur 2 au moyen de la plaque t7 du condensateur à champ de fuites. Par son transistor à effet de champ 18,le récepteur 2 constitue en même temps un amplificateur. Entre l'émetteur haute fréquence 1 et le récepteur 2, il existe donc, entre les plaques 16 et 17 du condensateur à champ de fuites, un champ lors de la transmission du signal d'émetteur au récepteur. La forme et le rayon de portée de ce champ dépendent et de la tension appliquée sur la plaque d'émetteur du condensateur à champ de fuites et, en proportions considérables, de la configuration des deux plaques de ce condensateur, ainsi que de leurs positions respectives l'une par rapport à l'autre.Des recherches approfondies ont montré que les grandeurs des surfaces des plaques 16 et 17 du condensateur à champ de fuites ainsi que l'intervalle entre ces plaques sont à choisir de telle sorte que la capacité propre du condensateur soit à peu près égale à sa capacité de fuites. La distance entre les plaques 16 et 17 du condensateur est, considérée relativement, très grande Si I compare celle-ci à Il intervalle des armatures d'un comdens- teur ordinaire, Alors que dans un condensateur normal, des surfaces d'armatures aussi grandes que possible sont à un intervalle aussi faible que possible, les plaques du condensateur à champ de fuites suivant 1'invention, ont entre elles une grande distance pouvant aller jusqu'à quelques dizaines de centimètres. Les deux plaques 16 et 17 du condensateur à champ de fuites ne sont pas disposées parallèlement face à face, c'est-à- dire les deux plaques 16 et 17 du condensateur ne se trouvent pas, eo- e dans un condensateur ordinaire, opposés et t11àlos, Les deux plaques 16 et 17 peuvent au contraire avoir n'importe quelle inclinaison l'une par rapport à l'autre. Les deux plaques 16 et 17 sont, dans exemple d'exécution suivant les figures 1, 2, 3 et 4, disposées dans un plan.Il est cependant possible à tout instant de placer les plaques 16 et 17 dans des plans diffé- rents, les plans pouvant bien être parallèles entre eux, mais les armatures de plaques tétant pas face à face, parce que les surfa- ces d'armatures sont décalées latéralement l'une par rapport à l'aure, de sorte que les deux armatures de plaques ne sont pas parallèles face à face. Une modification de la position angulaire des deux surfaces de plaques 16 et 17 l'une par rapport à l'autre entrain une modification en forme et en grandeur du champ 40 existant entre l'émetteur 1 ou la plaque 16 et le récepteur 2 ou la plaque 17. Contrairement au condensateur normal qui dispose de surfaces de plaques aussi grandes que possible la grandeur des surfaces de plaques 16 et 17 du condensateur à champ de fuites n'at 2 teint que quelques cm . Le choix aussi bien de la grandeur des sur- faces de plaques du condensateur à champ de fuites que leur intervalle réciproque sera fait de telle sorte que la capacité propre du condensateur soit à peu près égale à sa capacité de fuites. Le condensateur à champ de fuites est établi particulièrement à bon marché lorsqu'if est fabriqué avec des plaques de circuit imprimé. Il est alors simplement nécessaire de corroder les deux surfaces de plaques. Naturellement d'autres armatures de métal appropriées peuvent aussi constituer les deux plaques 16 et 17 du condensateur. Les armatures de plaques doivent simplement se trouver sur un support isolant. Un exemple d'exécution du condensateur à champ de fuites suivant l'invention est représenté dans la figure 1. Les deux armatures 16 et 17 sont sur un support isolant 41 de sorte qu'elles sont électriquement séparées L'une de l'autre.Lors de l'utilisation de plaques de circuit imprimé, il faut simplement établir l'intervalle souhaité entre les deux plaques 16 et 17 par corrodage de la matière de plaques conductrices. Les deux plaques 16 et 17 du condensateur peuvent se trouver sur un support comme montré dans la figure 1, ou sur deux support s séparés comme montré dans la figure 2. Ici les deux plaques 16 et 17 du condensateur sont sur les supports isolants 42 et 43. Par la disposition des deux plaques 16 et t7 sur des supports séparés, on a la possibilité de donner à au moins un support des plaques 16 et 17 du condensateur, la possibilité de tourner par rapport à l'autre plaque, comme on le voit sur la figure 2. Dans ce but, le support 42 avec l'armature de plaque 17 est par exemple, fixé au moyen d'une entretoise 44et d'une vis appropriée 45, sur une plaque de base 46. Naturellement la deuxième armature de plaque 16 et son support 43 peuvent être, de la même façon fixés mobiles en rotation sur la plaque de base 46. Cette possibilité de tourner l'une par rapport à l'autre des plaques 16 et 17 du condensateur permet d'accordeur les composantes capacitives de tension. En outre, par la modification de position par rotation d'une armature de condensateur par rapport à l'autre, la forme du champ 40 existant entre les deux plaques 16 et 17 est modifiée. La plaque de base 46 sert en même temps pour la disposition et comme support pour l'ensemble du montage du commutateur capacitif détecteur d'approche c'est-à-dire de l'émetteur 1, du récepteur 2, de l'élément passehaut 3, de l'amplificateur 4, de l'étage de redresseur 5, de l'amplificateur de tension continue 7, du trigger Schmitt 8 et de l'élément de réglage 9. Toutefois, pour plus de clarté, la disposition de ces éléments de construction sur la plaque de base 46 n'a pas été représentée dans les figures 2, 3 et 4. Pour la plaque de base 46 on choisira, suivant le but envisagé, une forme rectangulaire, circulaire ou une autre forme appropriée. Entre émetteur haute fréquence 1 et le récepteur 2 et l'amplificateur 4 monté à la suite, est en outre prévu un montage de compensation. Au moyen de ce montage de compensation, une partie de la tension d'émetteur est envoyée au récepteur 2 et à l'am- plificateur 4 monté à la suite. Le concours de l'émetteur haute fréquence 1, du condensateur à champ de fuites, du récepteur 2 et du montage de compensation est alors très important pour le mode de fonctionnement du commutateur détecteur d'approche. La tension alternative de l'émetteur 1 reçue par la plaque 17 du condensateur à champ de fuites atteint sa valeur la plus élevée lorsque le champ de ce condensateur entre ses deux plaques 16 et 17 n'est pas troublé.Ce champ s'étend perpendiculairement aux deux plaques de condensateur 16 et 17 comme le montre la figure 2. Le rayon de portée de ce champ peut, avec une constitution appropriée, du condensateur à champ de fuites et avec une tension appropriée sur les deux plaques du condensateur, atteindre quelques dizaines de centimètres. Si l'on introduit un corps dans le champ entre les deux plaques de condensateur 16 et 17, la répartition des lignes de champ est troublée, c'est-à-dire si l'on introduit dans le champ un corps qui ne soit pas très isolant, une surface de main par exemple, le champ sera affaibli. Par suite, le signal de 1 émetteur 1 reçu par le récepteur au moyen de la plaque 17 du condensateur sera aussi affaibli. Ainsi, le condensateur à champ de fuites sert, au moyen de sa plaque 16 à l'émission du signal d'émetteur et, au moyen de sa plaque 17 à la réception du signal d'émetteur par le récepteur, et deuxièmement il sert en même temps à capter une modification du signal d'émetteur en raison de l'approche d'un corps. Le fonctionnement du montage de compensation consiste en ce que lorsque l'allure des lignes de champ du condensateur n'est pas troublée, la tension sur l'étage redresseur 5 est égale à zéro, car la composante capacitive de tension du condensateur à champ de fuites est neutralisée par la composante inductive de tension de la bobine de compensation. La modification de signal sera donc traitée par le montage d'évaluation, lorsque le champ du condensateur sera affaibli par un corps s'approchant. Cette tension de uo- dification est, comparée au signal total sur les plaques 16 et 17 du condensateur, beaucoup plus petite de sorte que pour la conception du montage d'évaluation les exigences techniques et finan cières sont en conséquence plus petites.Lorsqu'un corps s'appro- che dans le champ du condensateur, seule la composante capacitive est affaiblie ; par suite la composante inductive est prépondérante, la tension croit et donne un signal pouvant être traité. La bobine de compensation 47 affectée à la bobine d'émis- sion 15 peut, par exemple, être exécutée en circuit imprimé sur une plaque conductrice doublée 52, comme on peut le voir dans les figures 5 et 6. La gravure de la bobine de compensation sur une plaque de circuit imprimé permet une fabrication, particulièrement favorable au point de vue prix de la bobine dé compensation, au cours de l'établissement de la platine conductrice pour le montage d'évaluation.L'ajustage des composantes inductives de tension peut être fait par un noyau de ferrite 31 pouvant tourner au centre de la bobine de compensation et à l'autre extrémité duquel est enroulée la bobine d ' émIssion 15. Dans "* autre forme de réalisation, les bobines d'émetteur et de compensation sont tnroulles ensemble sur un corps de bobine.L'ajustage des composantes indics tives de tension peut être fait en enroulant en sens inverse les dernières spires de la bobine de compensation. L'extrémité de bo- bine sera alors, en vue dtajustage, simplement rectifiée j'usqu'à ce que soit atteinte la composante inductive souhaite de tension Une autre possibilité d'ajustage est donnée par le condensateur à champ de fuites. Comme on peut le voir dans les figures 2 à 4 un des supports au moins 42 ou 43 des plaques 16 et 17 du condensateur peut être tourné. Un ajustage des composantes capacitives peut être réalisé par cette modification de position des plaques du condensateur.L'ajustage du commutateur détecteur d'ap- proche capacitif a lieu sur un diélectrique du condensateur & champ de fuites qui est principalement constitué par l'air. Pour l'ajus- tage du commutateur détecteur d'approche on peut cependant déjà tenir compte à la fabrication de ce que ce commutateur se trouvera ultérieurement dans un bottier en matière synthétique par exemple. Cette couche de matière isolante 53 peut soit être appliquée directement sur les plaques 16 et 17 du condensateur, soit se trouver à une certain. distance de ces plaques0 Ce dernier cas est représent dans la figure 4. D'une façon générale, on peut dire que grive aux mesures exposées d'ajustage, la mise au point, soit au moyen du condensateur à champ de fuites, soit au moyen de la bobine de compensation, est très simple et bon marché. On peut, en outre, tenir compte, déjà dans le processus de fabrication de l'influence, devant les plaques du condensateur à champ de fuites, d'un. couche de matière isolante. REVENDiCATiONS 1.- Commutateur détecteur d'approche, caractérisé en ce que la dimension des surfaces de plaques d'un condensateur à champ de fuites est choisie de telle sorte que la capacité propre du condensateur est à peu près égale à sa capacité de fuites, en ce que les plaques (16, 17) du condensateur sont disposées avec une grande distance entre elles, et en ce que les plaques (16, 17) ne sont pas situées parallèlement face à face. 2.- Commutateur détecteur d'approche suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux plaques (i6, 17) du condensateur à champ de fuites sont disposées dans un plan. 3.- Commutateur détecteur d'approche, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux plaques (16, 17) du condensateur à champ de fuites se trouvent sur un support isolant (41). 4.- Commutateur détecteur d'approche, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux plaques (i6, 17) du condensateur à champ de fuites se trouvent sur deux supports séparés (42, 43). 5.- Commutateur détecteur d'approche, suivant 1 'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, au moins un des supports (42, 43) des plaques (16, 17) du condensateur est monté pouvant tourner. 6.- Commutateur détecteur d1approche, suivant l'une quelconque des revendications 5 à 5, caractérisé en ce que les deux plaques (16, 17) du condensateur sont fabriquées avec des plaques de circuit imprimé. 7.- Commutateur détecteur d'approche, suivant l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce que le diélectrique du condensateur à champ de fuites est surtout constitué par l'air. 8.- Commutateur détecteur d'approche, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il se trouve une couche de matière isolante devant les plaques (16, 17) du condensateur à champ de fuites. 9.- Commutateur détecteur d'approche suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la bobine de compensation (47) est exécutée sous forme de circuit imprimé sur une plaque conductrice. 10.- Commutateur détecteur d'approche, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la bobine de compensation (47) peut être accordée au moyen d'un noyau de ferrite (51). 11.- Commutateur détecteur d'approche suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la bobine de compensation est construite de telle sorte que les dernières spires sont enroulées en sens Qpposés.