Brevet FR2597682A1 — publié le 19871023

A 2597682 "Clavier pour appareil électrique". L'invention concerne un clavier pour appareil électrique, du type comportant plusieurs emplacements susceptibles de répondre à une excitation 5 locale, en provoquant une modification correspondante dans au moins un circuit électrique, par exemple un changement d'état. De tels claviers sont utilisés très largement en électronique et en informatique, par exemple sur les téléphones, les calculatrices de poche, les ordinateurs, les portiers de villas et immeubles par exemple. On connatt ainsi depuis très longtemps des claviers électromcaniques dits "à boutons poussoirs", 15 dans lesquels les emplacements mentionnés plus haut sont des touches et l'excitation est une pression exercée sur cellesci; le plus souvent, cette pression provoque un changement d'état du circuit électrique, à savoir une ouverture ou une fermeture du circuit selon 20 l'état initial de celui-ci, un interrupteur étant associé à chaque touche et lié mécaniquemnt à celle-ci; ces claviers sont sujets à des pannes mécaniques d es soit à une manipulation trop brutale, soit à une usure normale en cas d'usage intensif, et également à des pan25 nes électriques au niveau de leurscontacts;de plus, ils ne présentent pas une très grande résistance aux actes de vandalisme, du fait que les touches peuvent être relativement facilement coincées ou arrachées par exemple; également, à cause de la présence de pièces 30 mobiles accessibles de l'extérieur, ces claviers ont une tenue climatique médiocre, et une étanchéité difficile à assurer, particulièrement lorsqu'ils sont destinés à équiper des appareils extérieurs à des locaux tels que des "portiers" de villas ou d'immeubles; 35 il en résulte une durée de vie relativement réduite, pour des appareils d'un coft souvent élevé et par ailleurs de plus en plus nombreux dans notre environnement quotidien. Plus récemment, en vue de remédier au5 tant qu'il était possible à ces problèmes, sont apparus des claviers toujours électromécaniques, mais à élastomère, et des claviers à relais à lames souples, lesquels sont, comme les claviers classiques, des claviers dits "contactants",car ils exigent pour fonction10 ner, d'exercer une pression faible mais réelle, à un emplacement jouant le r8le de poussoir. Ces claviers sont plus fiables que les précédents, mais le grand nombre de piècesmobiles est encore cependant une source de pannes. Enfin, sont apparusdes claviers "non contactants", ou encore dits à touches "à effleurement" ou 'sensitives" parce qu'il n'est pas nécessaire d'exercer une pression sur elles pour provoquer l'ouverture ou la fermeture du circuit électrique as20 socié, le simple fait de les toucher ou même de les effleurer sans contact ayant ce résultat,par suite de la mise en oeuvre de phénomènes électrostatiques, électromagnétiques, dans des tores de ferrite par exemple, ou encore de l'effet Hall; dans ce cas, 25 l'ouverture et la fermeture du circuit électrique associé aux touches est avantageusement obtenue au moyen d'une commutation électronique. Ces claviers sont donc beaucoup moins sujets aux pannes mécaniques, et présentent une meilleure résistance au vandalisme, 30 dans la mesure o ils n'ont aucune pièce mobile accessible extérieurement. Néanmoins, ils sont encore sensibles aux conditions climatiques et également aux perturbations atmosphériques se traduisant électromagnétiquement par exemple. La présente invention a pour but de remédier & ces inconvénients et concerne à cet effet un clavier pour appareil électrique, du type comportant plusieurs emplacements susceptibles de répondre & une excitation locale en provoquant une modification correspondante dans au moins un circuit électrique, par exemple un changement d'état, clavier caractérisé en ce que, en face de chaque emplacement, est disposé au moins un détecteur branché dans un circuit électrique, ledit détecteur étant adapté à être parcouru par 10 un courant électrique variable entre deux valeurs différentes associées respectivement à deux niveaux d' excitation se traduisant par deux niveaux d'éclairement différents dudit détecteur par une onde incidente. Grace au fait que le dircuit électrique est commandé par des détecteurs tels que des détecteurs de lumière fonctionnant en réponse à une différence de niveau d'intensité lumineuse, on peut éviter tout émergence de la partie fonctionnelle du clavier hors du plan de son support. Il en résulte une protection efficace contre le vandalisme et une diminution sensible du nombre de cas o il est nécessaire de procéder à unremplacement onéreux d'éléments transmetteurs d'ordre ou de données. Selon une caractéristique de l'invention le détecteur est un composant semi-conducteur photosensible. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit associé au détecteur de lumière 30 est susceptible d'être parcouru par un courant dont l'intensité est variable entre deux valeurs dont l'une est pratiquement nulle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui 35re se rapportant des formes de réalisation va suivre se rapportant à des formes de réalisation préférentielles données. à titre d'exemple non limitatifs, illustrées sur les dessins cijoints, dans lesquels - la Fig. I est une vue de face schématique d'un clavier selon l'invention, - la Fig. 2 est une section du clavier de la figure 1 selon la ligne II-II de cette figure 1, - la Fig.3 est un schéma électronique 10 de principe d'une partiedes circuits lectroniquesdont est muni ce clavier, - la Fig.4 est une variante au schéma électronique de la figure 3. Le clavier représenté sur les figures 15 est un clavier solide non contactant transmetteur d'ordres ou de données au moyen d'impulsions électriques générées sous commande optique. Ce clavier peut recevoir d'Jnombrables applications, et étant particulièrement bien adapté 20 à résister aux intempéries, est susceptible d'être avantageusement utilisé dans les dispositifs de condamnation du verrouillage ou du déverrouillage des portes de bâtiments. En effet, sa base mécanique est une pla25 que métallique rectangulaire 1, munie dans l'une de ses faces, d'un logement lui-même rectangulaire dans lequel est encastré, sans dépasser du plan de la périphérie de la plaque métallique, une plaque de protection 2, transparente ou au moins translucide, pour 30 des détecteurs de lumière 3,4 insérés dans des cavités traversant la plaque métallique 1 de part en part. Les détecteurs de lumière, ici des phototransistors, ont leur surface sensible tournée vers la plaque de protection, laquelle est en verre 35 ou en matière plastique de quelque millimètres 2597682 d'épaisseur, et leurs conducteui de liaison, à l'opposé, sont soudés à une plaque de circuit imprimé 6. Dans l'exemple décrit, les phototransistors sont au nombre de quatorze; douze d'entre eux sont S des phototransistors d'analyse 3 répartis dans une disposition en matrice à quatre lignes et trois colonnes, et les détecteurs supplémentaires 4, de référence, sont dans l'alignement de la colonne centrale respectivement au-dessus et au dessous de la première et de la der10 nière lignes,ici à une distance de ces lignes égale à l'espacement entre deux lignes. Bien entendu, il n'y a aucune obligation que les détecteurs soient disposés en matrice, et on peut choisir toute autre disposition dictée par des considérations esthétiques ou par des impératifs techniques ou pratiques, éventuellement intégrée à un grahie particulier. La totalité des détecteurs 3,4 est disposée dans la partie de la plaque de base 1 qui est en regard de la plaque de protection 2, de telle sorte que tous ceux-ci puissent être excités 20 par toute lumière incidente, que ce soit la lumière du jour, ou celle d'un éclairage extérieur, ou encore une lumière d'appoint émise à proximité du clavier, à l'exception éventuellement de l'un des détecteurs 3 masqué par l'utilisateur, par exemple au moyen de l'extrémité de l'un de ses doigts. En face de chaque détecteur d'analyse 3 est inscrit un signe typographique, par exemple un chiffre de O à 9 ou une lettre. La plaque de circuit imprimé 6 porte l'électronique d'exploitation des signaux émis par les phototransistors 3,4. 30 Cette électronique comnporte notarmment d'une part autant de circuits d'analyse 7 que de détecteurs d'analyse 3, et un circuit de référence 8 correspondant aux deux détecteurs de référence 4 et destiné à fournir aux circuits d'analyse le niveau de référence, toute transition vers un niveau sensiblement diffé35 rent et correspondant à une lumière plus faible constituant donc un signal utile. Le circuit de référence 8 peut être envisagé sous plusieurs formes, deux d'entre elles étant représentées respectivement sur les figures 3 et 4. Sur la figure 3, les deux phototran5 sistors de référence 4 attaquent la même entrée d'un amplificateur opérationnel 81; a cet effet, ils sont alimentés chacun en montage émetteur commun par une source continue, leur collecteur étant relié au p8le positif de la source par l'intermédiaire d'une résis10 tance 82, et à l'entrée de 1 'amplificateur 81 par une autre résistance 83; le gain de l 'amplificateur opérationnel est réglé par une résistance de contre-réaction 84. C'est donc la somme des courants de sortie des phototransistors 4 qui attaque l'amplificateur (ce qui revient au mnme que la moyenne de ces courants). La sortie de l'amplificateur 81 est reliéeà chacun des circuits d'analyse 7. Sur la figure 4, les deux phototransistors 4, également en montage émetteur commun (collecteur relié au p8le positif de la source par une résistance 82), attaquent chacunune entrée différente de l'amplificateur opérationnel 81; la boucle de contre-réaction de chaque entrée de l'amplificateur 81 nnté en comaparateur coaorteen série une résistance 84, et pour l'entrée positive, l'espace émetteur-bas d'un tran25 sistor 85, et pour l'entrée négative,l'espace collecteur-base d'un autre transistor 86, le collecteur du premier transistor et l'émetteur du second étant connectésl'un à l'autre et reliésà chacun des circuits d'analyse 7. Il en résulte que c'est pratiquement le signal issu du phototransistor 4 le moins éclairé qui sert de référence auxcircuitsd'analyse 7. Chacun des circuits d'analyse 7 comporte un phototransistor 3 en montage émetteur commun (collecteur relié à une source positive par une ré35 sistance 71)dont le collecteur est par ailleurs relié à une entrée (négative) d'un amplificateur opérationnel 72 monté en comparateur de niveau dont l'autre entrée (positive) est reliée au circuit de référence 8 de la manière qui est décrite plus haut 5 pour en recevoir un signal électrique correspondant au niveau de la luminosité générale. La sortie des circuits d'analyse 7 attaque les étages suivants en cascade comme cela est classique. De la sorte, les détecteurs de référence 4 captent la lumière ambiante ou la lumière 10 émise par une source d'appoint associée au clavier, et prennent en compte le niveau lumineux de cette lumière en tant que niveau de référence. On dispose donc d'un niveau de référence en permanence, et l'on peut ainsi s'affranchir de l'exis15 tance d'une ombre portée par la main lors de l'utilisation, de même que de toutes les variations de luminosité ambiante, que le clavier soit placé sur une porte de sécurité d'un local, dans un bâtiment ou sur une porte d'entrée d'immeuble. Ainsi, l'occultation d'une cavité 5 et du détecteur 3 qui y est logé, par l'extrémité d'un doigt de l'utilisateur, rempli la même fonction que la pression ou l'effleurement d'une touche d'un clavier standard: le détecteur d'analyse 3 occulté subit une tran25 sition de courant qui est appliquée à l'entrée négative du comparateur d'analyse 72 correspondant; ce comparateur 72 ayant son autre entrée (positive) attaquée par le signal de référence issu du circuit de référence 8, effectue la comparaison des signaux à ses entrées et présente donc à sa sortie un signal sous la forme d'un état logique tout ou rien (O ou 1) en fonction de 1' occultation ou non de la cavité 5 au droit du détecteur 3; ce signalpeut être exploité 1.20 * selon les techniques utiliséeshabituellement dans le domaine des claviers connus, et 1' oultati/n succe8sive de plusieurs cavités déclenche optiquement une séried'impulsions -électriques pouvant servir par exemple au déverrouillage d'une porte pallière ou d' immeuble, ou encore à un verrouillage, à une condamnation quelconque ou à un autre usage tel qu'une transmission d'ordre (s) ou de donnée(s) à un système électronique ou informatique comme n'importe quel autre clavier contactant ou non contactant, avec tous les avantages résultant de l'utilisation de l'électronique tels qu'une signalisation sonore ou une visualisation lumineuse de contrôle ou de résultat d'une action comparable à la manipulation d'une touche. On peut noter que bien que la description se réfère à un montage utilisant des transistors NPN, elle s'applique également mutatis mutandis à des transistors PNP. Bienientendu, l'invention n'est pas liuitée aux formes de réalisation cidessus décrites et représentées, et on pourra prévoir d'autres formes de réalisation sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1i. Clavier pour appareil électrique, du type comportant plusieurs emplacements susceptibles de répondre à une excitation locale en provo5 quant une modification correspondante dans au moins un circuit électrique, par exemple un changement d'état, clavier caractérisé en ce que, en face de chaque emplacement, est disposé au moins un détecteur (3,4) branché dans un circuit électrique (7,8), 10 ledit détecteur (3,4) étant adapté à être parcouru par un courant électrique variable entre deux valeurs différentes associées respectivement à deux niveaux d'excitation se traduisant par deux niveaux d'éclairement différents dudit détecteur par uneonde inci15 dente. 2 . Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (3,4) est un détecteur de lumière. 3 . Clavier selon la revendication 2, caractérisé 20 en ce que le détecteur de lumière (3,4) est un ocmposant semiconducteur photosensible tel qu'un phototransistor. 4 . Clavier selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des détecteurs d'analyse (3) reliés chacun à 25 un circuit d'analyse (7) dont le signal de sortie est fonction de l'excitation du détecteur (3) correspondant, et des détecteurs de référence (4) reliés à un circuit de référence (8) relié lui-même à chaque circuit d'analyse (7) pour leur fournir un 30 signal de référence. . Clavier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les détecteurs (3,4) sont logés dans des cavités (5) creusées dans une plaque de base (1). 6 . Clavier selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de base (1) munie d'un logement dans lequel est encastré une plaque de protection (2) pour les détecteurs (3,4), laquelle plaque de détection est encastrée sans dépasser du plan de la plaque de base. 7o. Clavier selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de référence (8) comporte un amplificateur (81) dont une entrée est reliée aux deux détecteurs (4) par l'intermédiaire d'une résistance respective (83),pour fournir en sortie un signal fonction de la somme des courants de sortie des détecteurs (4). 8 . Clavier selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de référence (8) comporte un amplificateur monté en comparateur, dont deux entrées sont branchées respectivement aux deux détecteurs (4) de référence, pour fournir en sortie un signal fonction du courant de sortie du détecteur (4) le moins excité. 94. Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte de. 3 détecteurs disposés en matrice. 25