Brevet FR2485229A1 — publié le 19811224

La présente invention concerne un dispositif de détermination de coordonnées en x-y à fonctiOnnent élec- trique qui peut être utilisé dans de très nombreuses- appli- cations. Le dispositif de 1'inyention permet de détecter la position d'un objet, par exemple un style, et il trouye en particulier une application très intéressante dans la transformation de données analogiques en données numériques. Le dispositif de l'invention permet aussi bien un actionnement manuel que par l'intermédiaire de mécanismes extrêmement divers et les données qu'il permet d'établir peuvent être utilisées à des fins variables par exemple pour faire apparaStre des clichés successif s dans des snstalla- tions de reproduction d'images, notamment dans des appareils d'analyse de clichés radiographiques, cartographiques et analogues. Conformément à l'invention, le dispositif de ddterxiv nation de coordonnées en n-y à fonctionnement électrique comporte deux réseaux conducteurs parallèles croisés dont les parties conductrices sont séparées les unes des autres par une matière élastique déformable sous l'action d'une pression assurant une jonction électrique entre une partie au moins de chacun des deux réseaux. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une perspective illustrant de fanon schématique le dispositif dans l'un de ses modes de réali- sation. Les fig. 2 à 4 sont des perspectives illustrant trois variantes de réalisation de l'inventionR La fig. 5 est une coupe agrandie vus- sensIblement suivant la ligne V-V de la fig. 4. La fig. 6 est une coupe analogue à la fig. 5 d'une modification. La fig, 7 est une perspective d'un autre mode de réalisation. La fig, 8 est une coupe,. à plus grande échelle, illustrant un détail de la réalisation selon la fig, 7, La fig. 9. est une coupe d'un autre mo,de d'exécution-. La fig, 10 est un schéma vu de dessus' correspondant a la fig. 9, La fig.. 11 est une coupe analogue à la fig, 9 d'une variante. Les fig. 12, 13 et 14 sont des schémas illustrant des modes d'obtention caractéristique de données A la fig. 1, 1 désigne une feuille d'une matière devenant conductrice sous l'effet d'une pression, par exemple une feuille réalisée à partir d'un élastomère contenant des éléments conducteurs, notamment des partIcules de cuivre étamé ou argenté, I1 est connu que la densité et la répare tition des particules conductrices dans la matrice que cons- titue l'élastomère ou une autre matière de liaison peuvent être déterminées pour que la conductibillté prenne naissance entre deux conducteurs se trouvant de part et d'autre de la feuille 1 et appliqués sur ses deux faces opposées avec une très légère pression. Ces matieres sont dénommées dans ce qui suit "élasto- mère conducteur". Lorsque la densité des particules conductrices est plus faible, la résistance électrique ne décroit d'une matière significative que sous l'application d'une pression notable intéressant toute -l'épaiss.eur de -la matière, cette matière est dénommée "élastomère sensible à la pression" dans ce qui suit. La feuille 1 en élastomère sensible à la pression est disposée sur une plaque inférieure 2, rigide ou flexible, qui est revêtue sur sa face supérieure de conducteurs 3, par exemple de conducteurs imprimés pouvant être très fins dont l'épaisseur, la largeur et l'écartement dépendent uni quement de l'utilisation envisagée, Les conducteurs 3 sont reliés à tout dispositif appropriés par exemple à une source d'alimentation en courant électrique 4 à -une de leurs ex trémités et à un dispositif de traitement de données 5 à leur autre extrémité. Une feuille flexible 6 en matière isolante est disposée au-dessus de la feuille 1 et comporte sur sa face inférieure des conducteurs 7 reliés à un dispositif de traitement de données Sa, mais ces conducteurs ne sont pas reliés directement à la source de courant électrique 4.. Comme l'illustre le dessin, les conducteurs 3 s'étendent parallèlement dans une direction f-igurant par exemple des coordonnées d'axe y tandis que les conducteurs 6 s'étendent dans une autre direction figurant un axe de coordonnées x. Ainsi, dans un but de clarté, les conducteurs 3 sont désignés dans ce qui suit conducteurs d'axe- Z et les conducteurs 7 conducteurs d'axe x Comme cela ressort de la description qui précèdes la feuille d'élastomère conducteur 1 est disposée en sandwich entre la plaque inférieure 2 et la feuille flexible 6, les conducteurs de cette plaque et de cette dernière feuille étant en contact avec la feuille d'élastomère conducteur. La liaison peut être une simple liaison mécanique ou elle peut être permanente, ou par exemple réalisée au moyen d'une colle conductrice. Les conducteurs d'axe x et les conducteurs d'axe Z sont tous séparés par la feuille en élastomère conducteur mais il ne se produit pas de court-circuit entre ces conducteurs meme s'ils sont en permanence sous tension puisque la feuille en élastomère conducteur n'est conductrice que sous l'effet d'une pression. Par contre et comme l'illustre la fig. 12, si l'on exerce une pression au moyen d'un style 8 en un point quelconque de la feuille flexible 6, la partie correspondante de la feuille en élastomère conducteur 1 est rendue conductrice et, par conséquent, le courant parcourant le conducteur 3a (fig. 12) est appliqué à travers la feuille 1 au conducteur 7a de la feuille 6. Le passage du courant dans le conducteur 7a est détecté par le dispositif 5a tandis que le dispositif 5 détecte de son côté une modification de la tension ou de l'intensité du courant parcourant initialement le conducteur 3a. I1 s'ensuit que l'on détecte de cette façon un point de coordonnées x-y. L'information ainsi obtenue peut ensuite être utilisée pour commander un processus de travail quelconque. Si le style 8 est déplacé, par exemple vers la droite du dessin, il atteint par exemple le conducteur 3b tout en restant au-dessus du conducteur 7a (fig, 13). Ainsi, l'information antérieure peut être conservée et une nouvelle information donnée, ce qui permet par exemple de déterminer le sens de déplacement du style par les informations fournies par les dispositifs 5, 5a de traitement de données. La fig. 14 montre que le style 8 peut éventuellement agir sur quatre intersections de fils 3a, 3b, 7a et 7b. Si l'on choisit un style de dimension plus petite, seulement une information pourra être obtenue à chaque intersection de conducteurs x-y et ainsi il devient possible de transformer une information analogique en l'occurrence le déplacement continu du style 8 en une information numéri- que fournie par les dispositifs de traitement de données 5, 5a. Lorsqu'on utilise des courants faibles comme cela est le plus fréquent dans les techniques de l'électronique, il est possible de réaliser la plaque 2 et les feuilles 1 et 6 en matière transparente, les conducteurs 3 et 7 étant extrêmement fins comme ceux réalisés dans certains circuits imprimés et il devient alors possible, par exemple, de mettre en place le complexe que constituent la plaque 2 et les deux feuilles 1 sur l'écran d'un tube cathodique et de commander un appareil à partir des informations de coordonnées x-y fournies par le complexe. En particulier, une image, par exemple une image radiologique, peut tout d'abord apparaître sur l'écran, puis l'observateur désirant explorer de façon plus précise une certaine partie de l'image peut déterminer au moyen d'un style les coordonnées de la partie d'image qu'il veut examiner de façon plus précise, de sorte que les informations de coordonnées x-y qu'il transmet au dispositif de traitement de données permettent de faire apparaître ensuite une image agrandie, Une telle utilisation peut être dune grande utilité en ce qui concerne des explorations médicales, des analyses cartographiques, etc, La fig, 2 illustre une variante Selon laquelle on met en oeuvre une plaque 21 constituée par une alternance de bandes 9 en matière isolante, par exemple en caoutchouc, et de bandes 10 en élastomère conducteur. La plaque 21 est fixée comme précédemment à une feuille 1 en élastomère sensible à la pression et la feuille 1 est elle-même recouverte par une feuille 61 constituée par une alternance de bandes isolantes 9a et de bandes en élastomère conducteur 10a, Conne le montre le dessin! les bandes en élastomère conducteur 10 peuvent par exemple devenir les abscisses x tandis que les bandes lOa peuvent devenir les ordon- nées y.En utilisant un élastomère conducteur, il est pos- sible d'assurer la liaison entre les bandes de cet élastov mère et un dispositif de traitement de données, tel que le dispositif Sa, simplement en engageant les bornes conductrices 11 de ce dispositif dans l'élastomère conducteur, ce qui permet de réaliser des montages successifs variables. La fig. 3 illustre une variante dans laquelle des conducteurs 12 et 13 constitués par des fils et disposés suivant deux nappes croisées s'étendent à deux niveaux différents et sont moulés dans une plaque 14 en élastomère sensible à la pression, Ainsi, les conducteurs sont mis en contact électrique mutuel uniquement lors de l'application d'une pression en un ou plusieurs points déterminés de la surface de la plaque 14. Les fig, 4 et 5 illustrent une variante selon laquelle une plaque isolante 15 élastique, par exemple en caoutchouc, est percée de trous 16 qui sont remplis d'une pâte formant des plots conducteurs 17. Les plots 17 sont, par exemple, en élastomère conducteur. Les' trous 16 sont remplis de la pâte d'élastomère conducteur avant son durcis sement, le durcissement provoquant un retrait qui fait que la surface des plots 17 se trouve en dega de la surface de la plaque 15.La plaque 15 est ensuite mise en place entre la plaque 2 et la feuille 6 de la fig, 1 ou entre la plaque 21 et la plaque 61 de la fgr 2, Les mêmes effets que décrits ci-dessus peuvent être obtenus, La fig. 6 illustre une variante selon laquelle les plots 171 sont en élastomère sensible a la pression mais sont traversés par les fils conducteurs 12 formant une nappe, Les fig, 7 et 8 illustrent une autre réalisation suivant laquelle on juxtapose deux feuilles 22 et 62 en matière isolante, par exemple en caoutchouc ou réseau synthétique de préférence transparente, dans lesquelles sont for- mées des encoches longitudinales 18, 19 (f ig, 8),. Les eno coches 18, 19 contiennent les nappes de fils 12 et 13, fils dont le diamètre est légèrement plus petit que la profondeur des encoches. De cette manière, en exerçant une pression ponctuelle, on réalise un contact entre un fil de la nappe 13 et un fil de la nappe 12, Ce mode de réali- sation peut permettre de fabriquer un complexe partiçuliereb ment peu épais. En effet, les encoches 18, 19 peuvent être très peu profondes, de l'ordre du poème de millimètre ou moins, et les nappes de fils 12, 13 peuvent être réalisées par impression, dépôt sous vide ou autre procédé connu dans la technique, notamment dans la technique des circuits intégrés. Les fig, 9 à 11 illustrent une autre réalisation qui comporte, aux fig, 9 et 10, une plaque 20 en matière isolante présentant des trous 21 dont la paroi est métallisée et est en contact électrique avec des conducteurs 22, par exemple s'étendant dans la direction des axes des Z qui sont rendus adhérents. à la face inférieure de la plaque 20, D'autres conducteurs 23 de coordonnées Kx sont rendus adhérents à l'autre face de la plaque 20 et présentent des trous 24 de diamètre légèrement plus grand que celui des trous 21 de la plaque isolante 20.Un élastomère conducteur 25 remplit les trous 21, En déplaçant un style ou autre élément conducteur sur la face supérieure de la plaque isolante 20, on relie électriquement certains conducteurs 23 de coordonnées x avec certains des plots 25 en élastomère conducteur, ce qui permet d'obtenir les mêmes informations que dans les autres modes de réalisation, Selon la variante de la fig, 11, la paroi des trous 21 n'est pas métallisée. Les conducteurs 25 sont continus et les conducteurs 23 sont réalisés de même façon avec des trous 24; les trous 21 sont également remplis d'élas tomère conducteur 25. On donne ci-après quelques exemples de réalisation du dispositif de détermination de coordonnées en x-y décrit dans ce qui précède. Exemple 1 Pour réaliser le dispositif selon la fig. 1, on utilisa une plaque de résine phénolique rigide de 1 d 6 mm dgé- paisseur présentant des éléments conducteurs en cuivre, de 2,54 mm de largeur disposés parallèlement, les éléments conducteurs étant espacés de 0,5 mm les uns des autres. Cette plaque fut utilisée pour constituer la plaque désignée par 2 à la fig. 1. La feuille 6 fut constituée de la même manière mais les éléments conducteurs de 2,54 mm de largeur espacés de 0,5 mm étaient déposés sur un support en polyester de 75 microns d'épaisseur , les conducteurs en cuivre présentant eux-mêmes une épaisseur de 35 microns. Des feuilles de ce type se trouvent dans le commerce sous la dénomination Drouet-Diamond Type Isoprint CT 35-75. La plaque et la feuille ci-dessus furent collées à.un élastomère sensible à la pression constitué à partir de poudre métallique de cuivre étamé formant des particules de dimension inférieure à 40 microns. 2,5 parties en volume de cette poudre furent mélangées a 2 parties en volume d'un silicone non corrosif adhésif durcissant à la température ambiante. Avant mélange de la poudre dans le silicone constituant la matrice, cette poudre fut saturée avec du trichlo réthylène qui constitue un solvant du silicone, L'épaisseur de la feuille 1 fabriquée à partir des constituants ci-dessus étant de 0,5 mm et cette feuille fut placée entre la plaque 2 et la feuille 6 avant son durcissement.La résistance électrique de la feuille de 0,5 mm d'élastomère sensible à la pression était supérieure à 10 M # et une pression de 5 g appliquée sur cette feuil- le par une bille de 1 mm de diamètre fit tomber la résis tance à - 1 o; . Dès que la pression de la bille était re- lâchée, la resistance était ramenée à sa valeur initiale. En appliquant au conducteur 3 une tension de 5 volts et en déplaçant la bille sur la feuille 6 en faisant exercer sur celle-ci une pression de 5 g, le déplacement peut être mesuré facilement en utilisant des micro-ampèrec mètres en tant que dispositifs 5, 5a de traitement de données. Exemple 2 Pour réaliser un élastomère sensible à la pression permettant de fabriquer la feuille 1, 3 parties en volume d'une poudre de cuivre étamé ayant une granulométrie inférieure à 40 microns et 2 parties en volume du silicone de l'exemple 1 furent préparées. Les particules de métal futent incorporées au silicone constituant la matrice de liaison mais sans au préalable mouiller les particules métalliques de solvant. Les plaques 2 et feuilles 6 de la réalisation suivant la fig. 1 furent assemblées à la feuille 1 en élas tomère sensible à la pression avant durcissement de celle-ci, la feuille 1 présentant une épaisseur de 1 mm. La pression nécessaire pour obtenir une résistance de 1 ln~ entre les circuits x et y était légèrement supérieure à celle de l'exemple 1, c'est-à-dire de l'ordre de 10 g avec une bille de 1 mm de diamètre. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentés et décrits en détail, car diverses mo- difications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de déterminatiqn de coordonnées en x-y à fonctionnement électrique, caractérisé entre qu'il comporte deux réseaux conducteurs parallèles croisses dont les parties conductrices sont séparées les unes des autres par une ma tière élastique déformable-sous l'action d'une pression provoquant une jonction électrique entre une partie au moins de chacun des deux réseaux. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé sé en ce que la matière élastique séparant les deux réseaux est une matière devenant elle-même conductrice sous l'action d'une pression. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les réseaux sont constitués par des conducteurs disposés parallèlement sur des plaques ou feuil les de support isolantes séparées par une feuille en matière devenant conductrice sous l'action d'une pression vers les faces de laquelle les parties conductrices des réseaux sont tournées. 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les réseaux conducteurs sont constitués par des feuilles ou plaques comportant en alternance des bandes isolantes et des bandes conductrices rendues adhérentes à une feuille intermédiaire en matière conductrice de l'électricité sous l'action d'une pression. 5 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque inférieure rigide formant un premier réseau dont les parties conductri- ces sont tournées vers le haut, une feuille intermédiaire en matière conductrice sous l'action d'une pression et une feuille supérieure en matière souple dont les parties conductrices sont tournées vers le bas, l'ensemble étant rendu adhérent en constituant la feuille intermédiaire par un élas tomère sensible à la pression interposé avant son durcissement, 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les parties conductrices des deux réseaux sont constituées par des fils formant deux nappes se croisant qui sont moulées dans une plaque en élastomère sensible à la pression. 7 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les réseaux sont formés par deux nappes de conducteurs parallèles formés ou disposés dans des encoches croisées de feuilles en matière isolante dont les encoches sont plus profondes que l'épaisseur des conducteurs. 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la feuille est constituée par une feuille en caoutchouc percée de trous suivant des rangées parallèles, lesdits trous contenant une matière devenant conductrice sous l'action d'une pression, 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les réseaux sont formés par des conducteurs parallèles déposés sur les deux faces d'une feuille isolante présentant des rangées de trous coïncidant avec lesdits conducteurs et remplis au moins partiellement d'une matière conductrice. 10 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'un des réseaux est constitué par des fils noyés dans une feuille en matière isolante et traversant des trous au moins partiellement remplis d'une ma tière rendue conductrice par l'action d'une pression pour former des plots coïncidant avec les parties conductrices du second réseau. ll - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la matière constitutive des réseaux de la partie conductrice et de la feuille élastique les séparant est choisie pour être transparente. 12 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les parties conductrices des-réseaux sont reliées à des sources d'alimentation en courant électrique et à des dispositifs de traitement de données résultant du passage du courant de l'un à l'autre réseau sous l'action d'une pression exercée par un style.