Brevet FR2391519A1 — publié le 19781215

La présente invention concerne un dispositif de détection comprenant un circuit de contrôle associé à un capteur capacitif comportant une première armature conductrice fixe dans 1' espace et une seconde armature conductrice contintment maintenue à distance de la première armature et sur laquelle peut.agir, à l'encontre drupe force élastique, une force de déformation associée à un phénomène à détecter ayant pour effet de rapprocher les armatures De tels dispositifs de détection, incluant en outre un circuit pour le contrôle du capteur capacitif, sont connus et utilisés dans différents domaines, notamment pour déterminer l'intensité d'une force de deformation. Ainsi, des dispositifs connus de ce type disposés sur un passage permettraient d'apprécier le poids total des objets ou des personnes stationnant ou se déplaçant sur le capteur. Au contraire la présente invention se propose de fournir un dispositif permettant de déterminer si le nombre de personnes ou d'objets présents dans une zone contrôlée dépasse un nombre donné. Le dispositif de l'invention pourra ainsi permettre l!émission dtun signal d'alarme ou d'un ordre si plusieurs personnes se trouvent dans une zone eontr81ée, dans laquelle on veut interdire le-passsge ou le stationnement de-plus d'une personne. Ce dispositif est essentiellement caractérisé en ce que, d'une part, la seconde armature du capteur présente une déformabilité de surface telle que l'application d'une force de défor- mation sur une surface donnée de cette armature n'entralne un rapprochement des deux armatures que dans une zone sensiblement équivalente à cette surface donnée, et en- ce que, d'autre part, l'intensité de ladite force élastique est suffisamment faible pour que le rapprochement des deux armatures sous l'effet d'une force de déformation soit sensiblement indépendante de l'intensité des forces de déformation associées aux phénomènes que l'on veut détecter Par ces caractéristiques, le capteur élimine le facteur "intensité de la force de déformation" pour donner, par la modification de sa capacité, une information sur le facteur "surface d'application de la force de déformation", lequel est équivalent au facteur "nombre d'objets de surface unitaire donnée". D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite cidessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel La figure I est une vue en coupe d'un capteur utilisant les principes de l'invention, sur lequel est représenté, à échelle réduite, le pied d'une personne circulant ou stationnant sur ce capteur. La figure 2 est un schéma par bloc d'un circuit de contrôle utilisable en association avec le capteur de la figure 1. La figure 3 est. un diagramme représentant les signaux électriques circulant dans le circuit de la figure 2. Le dispositif de détection de l'invention, particulièrement adapté à la discrimination de présence, comprend le capteur capacitif 1 représenté sur la figure 1. Ce capteur capacitif 1 comporte une première armature conductrice 2, fixe dans l'espace, et une seconde armature conductrice 3. La première armature 2 est par exemple constituée d'une plaque de cuivre reposant sur le sol et électriquement reliée à la terre. La seconde armature 3 est contina-ent maintenue à distance de la première armature 2, par exemple par l'insertion d'une couche d'un matériau diélectrique 4. Une force de déformationj et notamment le poids de personnes, dont on veut, selon l'invention, déterminer si le nombre est ou non supérieur à un nombre donné, peut agir sur la seconde armature 3, à l'encontre d'une force élastique, pour rapprocher les deux armatures par mouvement de la seconde vers la première. Selon l'invention, la seconde armature 3 présente une déformabilité de surface telle que l'application d'une force de déformation sur une surface donnée de cette armature, correspondant par exemple à la surface d' un pied (fig. 1), n'entraine un rapprochement des armatures 2 et 3 que dans une zone 5 sensiblement équivalente à la surface d'application de la force de déformation. A cette fin, la seconde armature 3 peut être formée d'une feuille d'un matériau synthétique dont une surface 3 au moins est rendue conductrice par exemple par métallisation (dénommée "mylar"). En outre la force élastique s'opposant à la déformatian de la seconde armature, par exemple exercée par la couche de diélectrique 4 constituée au moins partiellement d'une. mousse de caoutchouc, a une intensité suffisamment faible pour que le rapprochement des deux armatures sous l'effet d'une force de déformation soit sensiblement indépendante de l'intensité des forces de déformation associées aux phénomènes que l'on veut détecter.Ainsi, dans l'exemple du contrôle du nombre de personnes adultes ayant donc un poids d'au moins 40 kg, présente la surface du capteur, on peut prévoir que l'écrasement du diélectrique 4, et donc le rapprochement des armatures, atteindra déjà sa valeur maximum pour un poids de 30 kg rappliqué sur une surface équivalente à celle de deux pieds de taille moyenne, la variation de la capacité du capteur 1 devenant ainsi indépendante du poids des personnes adultes présentes à sa surface. Le dispositif de l'invention comprend en outre lln circuit de contrôle associé au capteur 1. Ce- circuit de contrôle peut entre de tout type approprié, le circuit représenté sur la figure 2 étant cependant particulièrement adapté à coopérer avec le capteur 1 dans le dispositif de l'invention. Ce circuit de contrôle comprend un circuit IZEF générateur de signaux de référence élaborant, à partir de signaux A fournis par un circuit de base de temps PS, des signaux de référence Q de largeur constante (en fonction du temps t), un circuit ECH générateur de signaux d'échantillonnage recevant les signaux A fournis par la base de temps TPS et incluant le capteur 1 en vue de produire des signaux Q dont-la largeur dépend de la capacité du capteur I, et un circuit de comparaison COMP connecté aux circuits générateurs ECH et REF pour comparer les largeurs des signaux Q et 5. Les circuits REF et ECH comprennent chacun une bascule monostable ESC dont l'état est modifié dans le temps en fonction de la constante de temps d'un réseau d'impédance, comprenant une résistance variable Ro et un condensateur Co pour le circuit REF et une résistance fixe R et le capteur 1 pour le circuit ECH. Les signaux Q et Q de sortie des circuits REF et ECH, de signes opposés traverse une porte ET du circuit COMP qui déclenche, au moyen d'uns ,une bascule monostable à redéclenchement BSCR, 2nséée dans ce circuit lorsque les signaux Q et 5 n'ont pas la m8me durée. La bascule 3SCR élabore un signal de sortie D dont la durée est fonction de la constante de temps d'un réseau d'impé dance Rt. Ct associé à cette bascule~ESCR. Le signal D amplifié par l'amplificateur AMPLI peut actionner une alarme. La base de temps TPS peut être constituée par un circuit 7413 (norme AFKOR), les bascules ESC par un circuit 74121 et la bascule BSCR par un circuit 74122. Le fonctionnement et la mise en place du dispositif de l'invention sont les suivants Le capteur 1 est soumis à la surface maximale de déforma tion que l'on veut tolérer (par exemple, présence d'une personne sur le capteur). La valeur de la capacité du capteur qui en résulte définit une largeur Ox du signal Q. La résistance Ro du circuit REF est ajustée à une valeur telle que la largeur e du signal 5 soit très légèrement supérieure à la largeur ex, de sorte que toute augmentation de la déforma tion de l'armature 2 du capteur 1, c'est-à-dire toute augmentation de Q entraîne une supériorité- de Gx- sur 80 #o (apparition du signal). A titre indicatif, la fréquence de la base de temps peut être de 1000 Hz et la capacité du capteur I atteindre un ou plusieurs nanofarads. Le dispositif de l'invention, qui présente l'avantage de mettre en évidence la valeur absolue d'une modifi cation de la capacité du capteur, peut aisément détecter des différences de capacité de l'ordre de 10pF. Le capteur 1 peut comprendre une enveloppe souple et étanche 6 protégeant les deux armatures et le diéiectrique'des agents extérieurs pouvant faire varier la capacité du capteur 1, tels que-poussière et humidité. Un câble coaxial relie le circuitjde contrôle au capteur 1 de très faible épaisseur, qui peut être dissimulé sous un revê- tement de sol quelconque mais souple (moquette par exemple). il convient de noter que, par la conception électrique du circuit de contrôle, il est possible de lui relier soit un capteur de surface quelconque soit plusieurs capteurs en parallèle. Ce sont là deux moyens d'augmenter la surface contrôlée. Le dispositif s'applique, au prix d'un capteur de dimensions adéquates, à la discrimination de la présence d'un ou deux véhicules (ou plus) passant ou stationnant sur une voie. Le dispositif peut en outre constituer un système de protection contre le vol d'objets disposés à la surface de la zone protégée. Cette Zone peut être'lue sol ou un plan de pose quelconque pour autant que ces objets reposent sur-la surface protégée en y exerçant un certain poids. En pareil cas, le circuit de contrôle agit à l'inverse du processus décrit ci-dessus, c'est-à-dire que le fait d'enlever un ou plusieurs objets disposés sur cette surface provoque une diminution de-capacité du capteur. Le circuit de contrôle ainsi informé déclenche alarme pour une diminution de la valeur de capacité au lieu d'une augmentation. Une disposition adéquate d'un tel dispositif peut permettre de détecter une tentative-de fraude-à l'entrée d'un parking. Cette fraude consiste à tenter de faire rentrer (et sortir) deux véhicules (courts) pare-choc contre-pare-choc au prix d'un seul ticket ou une seule carte d'abonné, les détecteurs électromagnétiques actuels identifiant ces deux véhicules pour un seul. Il-est du reste bien entendu que le mode de réalisation décrit ci-dessus a été donné à titre d'exemple et que des modifications accessibles à l'homme de l'art peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. -REVENICATI0NS- 1. Dispositif de détection comprenant un circuit de contrôle associé à un capteur capacitif comportant une première armature conductrice fixe dans l'espace et une seconde armature conductrice continûment maintenue à distance de la première armature et sur laquelle peut agir, à l'encontre d'une force élastique, une force de déformation associée à un phénomène à détecter ayant pour effet de rapprocher les armatures, caractérisé en ce que, d'une part, la seconde armature 3 du capteur 1 présente une déformabilité de surface telle que l'application d'une force de déformation sur une surface donnée de cette armature n'entrain un rapprochement des deux armatures que dans une zone 5 sensiblement équivalente à cette surface donnée, et en ce que, d'autre part, l'intensité de ladite force élastique est suffisamment faible pour que le rapprochement des deux armatures sous l'effet d'une-force de déformation soit sensiblement indépendante de l'intensité des forces de déformation associées aux phénomènes que l'on veut détecter. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite force élastique est exercée par un diélectrique 4 disposé entre les deux armatures et- constitué d'un matériau élastique. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit matériau élastique est au moins partiellement constitué par une mousse de caoutchouc. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde armature 3 est formée d'une feuille d'un matériau synthétique dont une surface 3a au moins est rendue conductrice. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les deux armatures et le diélectrique sont enrobés dans une enveloppe 6 souple et étanche. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de contrôle comporte un circuit REF générateur de signaux de référence Q de largeur constante, un circuit ECH générateur de signaux d'échantillonnage incluant le capteur 1 pour produire des signaux Q dont la- largeur dépend de la capacité du capteur, et un circuit de comparaison COMP connecté aux circuits générateurs de signaux de contrôle et d'échantillonnage pour comparer les largeurs des signaux de référence et d'échantillonnage. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'un au moins desdits circuits générateurs de signaux comprend une bascule monostable ESC fournissant, à partir de signaux A issus dtun circuit de base de temps TOPS, des signaux dont la largeur dépend de la constante de temps d'un réseau d' impédance résistance-condensateur. 8. Dispositifsuivant la revendication 6, dans lequel les deux circuits générateurs de signaux sont conformes à la revendication 7, caractérisé en ce que les signaux Q, Q produits par ces circuits générateurs sont de signes opposés et en ce que le circuit de comparaison COMP comprend une porte EU reliée à une bascule BSCR monostable à redéclenchement. 9. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes au contrôle du nombre de personnes ou d'-objets présents dans une zone déterminée.