Brevet FR2634926A1 — publié le 19900202

La présente invention est relative à un dispositif électrique de détection d'appui ou de passage. ses procédés de réalisation et ses applications à la détection de passage et de présence de véhicules et de piétons. et à la réali- sation de "télérupteurs" sensibles à la pression. ) * -Ce dispositif est constitué en partie de rubans conducteurs plans et de caoutchouc chargé de carbone à faible résistance électrique linéique. Il est connu par exemple de réaliser des mesures de détection de véhicules par des tubes pneumatiques à l'intérieur desquels on mesure la varia- tion de pression lors du passage des véhicules. De tels dispositifs ne sont généra- lerment sensibles qu'à la variation de pression. mais ne détectent pas une présence. ce qui en limite considérablement l'emploi. Il est également connu des dispositifs comportant deux lames métalliques déformables collées ou tenues par tous moyens à deux faces opposées d'un élément en caoutchouc. Ces deux éléments métalliques constituent un inter- rupteur rmécanique: lorsque l'on appuie sur un des deux support en caoutchouc. il se déforme et les lames métalliques viennent en contact. De tels dispositifs sont délicats à réaliser en raison des pro- blèImes de collage entre métal et caoutchouc et présentent des problèmes de fiabilité dans le temps en raison de leur non-homogénéité mécanique. Il est également connu des systèmes de mesure de variation de résistances de couches de mousse de caoutchouc chargée de carbone. Ces systèmes présentent l'inconvénient d'avoir des temps de réponse lents après une compression prolongée dans le temps. et ceci en raison de la faible résistance mécanique de ces mousses caoutchouc. La présente invention a pour objet la réalisation de dispositifs de détection utilisant la résistance superficielle de caoutchouc chargé de carbone. de dureté plus ou moins grande comprise entre 50 et 100 ShoresA. associé aux propriétés mécaniques des caoutchoucs. Elle a pour objet un dispositif de détection d'essieux ou de roues de véhicules sur une chaussée du type comportant d'un rmême côté du dispositif deux conducteurs fixes de grande longueur, placés en regard d'un élément en caoutchouc conducteur déformable également de grande longueur. L'ensemble pert avoir la forme d'un profilé de grande longueur pouvant être extrudé. Le profilé peut être rectangulaire ou trapézoïdal pour être fixé mécaniquement au sol. La présente invention a également pour objet la réalisation de "télérupteurs" de grande étanchéité caractérisé en ce qu'ils comportent un bloc de caoutchouc conducteur venant en contact sous l'effort d'un doigt avec 2 - des conducteurs placés par exemple sur un circuit imprimé. La présente invention a également pour objet la réalisation de tapis sensibles au passage ou au séjour d'un objet ou d'un piéton caractérisé en ce qu'un élément plat en caoutchouc conducteur se déforme au travers d'une plaque isolante pour venir en contact avec un ou plusieurs conducteurs, l'autre face de la plaque de caoutchouc étant. suivant les cas. électriquement isolée ou en contact avec un second conducteur. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va swuivre. Aux dessins donnés uniquement à titres d'exemples - les figures la et lb constituent une description du principe de base de l'invention. - la figure 2 est une vue schématique d'un système électro- nique permettant la détection du contact du caoutchouc chargé de carbone avec les 2 conducteurs. - la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un dispositif linéaire selon l'invention. - la figure 4 est une vue schématique de l'application d'un tel système à une sécurité de fermeture de portes coulissantes automatiques - les figures 5a. b. c. sont des vues schématiques en coupe d'un dispositif circulaire selon l'invention constituant une seconde variante de l'invention. - les figures 6a, b et c sont des vues schématiques d'une troisième variante selon l'invention. - les figures 7a. b et c sont des vues schématiques d'une quatrième variante selon l'invention. La figure 1 décrit le système de base selon l'invention qui comporte - un support rigide ou semi-rigide (1) - des conducteurs électriques (3) placés sur un matériau isolant (2) - le caoutchouc chargé de carbone (5) de dureté supérieure à 50 shores A. - Ce caoutchouc (5) est lié au support (1) par un système (4) rigie ou déformable. -3- Lorsque aucun effort n'est appliqué sur (5) dans le sens (5) vers (1). la résistance entre les conducteurs 31 et 32. ou 32 et 33 est infinie. Un effort faible et qui dépend de la rigidité mécanique du système formé par (4) et (5) va permettre la rmise en contact mécamnique du caoutchouc (5) avec les conducteurs 31. 32 33 alors la résistance mesurée entre ces conducteurs sera de plusieurs centaines de rmilliers d'Ohrns. Lorsque l'effort s'accroit. la résis- tance électrique mesurée entre les conducteurs 31. 32' ou 32 et 33 chute très rapidement pour devenir inférieure à quelques rmilliers d'Ohmrs. Un circuit électronique de détection très sirmple peut être réalisé dans lequel la résistance du système (8) est comparée à celle d'un poten- tiomrètre (9) par un comparateur (10). La réponse (12) est sortie de ce comparateur (10) sera instantanée. Un système de temporisation peut être ajouté: alors le signal en 13 n'apparaîtra qu'après que (12) ait été rmaintenu pendant un termps supérieur à la temporisation définie par (11). La présente invention s'applique à la mesure du passage de véhicules sur une chaussée à l'aide d'une pièce de grande longueur et faible largeur. déformrable en caoutchouc chargé de carbone qui vient en contact avec deux conducteurs et dont on mesure la résistance à l'aide d'un circuit électronique plus ou moins sophistiqué. les deux éléments étant reliés par un câble à deux conducteurs non représenté. Suivant l'exemple représenté au. figures 3a et 3b. une pièce en caoutchouc conducteur (14) du dureté supérieure ou égale à 50 Sho- resA. de faible section et de grande longueur, comnporte une cavité (19) dans laquelle sont placés les deux conducteurs (16 et 17) sur un isolant électrique (18). Les deux conducteurs (16 et 17) peuvent être plats ou bormbés. Il peuvent être laminés et collés sur un support isolant. L'ensemble du support isolant (18) et des deux conducteurs (16 et 17) peut égalerment se présenter sous la forme d'un circuit irmprimé souple ou "flex-rigide". L'ensermble formé par les deux conducteurs et leur support isolant adhère à la surface inférieure du profilé (14) par tous moyens connus. tels que colle à froid. à chaud, adhésif double face, adhérisation chimique du caoutchouc... Le profilé (14) est implanté dans un système mécanique (15) lui-mêrme scellé dans la chaussée (20). Lorsqu'une roue passe sur le profilé qui est implanté cormme décrit cidessus. elle exerce une pression (21) sur le bourrelet et déforme le profilé (14); la partie supérieure de la cavité (19) vient en contact avec les deux conducteurs (16 et 17) et appuie fortement sur ces conducteurs: la résistan( e mesurée entre les deux conducteurs (16 et 17) passe donc de l'infini à une valeur de quelques milliers d'Ohms qui est détectée par un système électronique du -4 - type de celui décrit à la figure 2. Les propriétés dynamiques et statiques d'un tel système peu- vent être ajustées en faisant varier. soit la dureté du caoutchouc entre 50 et Shores A. utilisé pour réaliser le profilé (14). soit la forme de la cavité (19). soit la distance au repos (22) entre face supérieure de la cavité (19) et face supérieure des conducteurs (16 et 17). Un tel système de détection peut avoir d'autres applications, telles que détection de fermeture de porte par exemple dans les voitures ferro- vialres. ou de Métropolitain, ou pour les portes de grilles motorisées. Ce système est décrit à la figure 4 o un élément sensible (23) du type de celui décrit à la figure 3 est placé sur la face latérale d'une porte coulissante (24). Tout objet (26) sera facilement détecté lors de la fermeture de la porte (24) dans le sens (25) de manière à éviter tout accident. En variante. on peut réaliser des systèmes de détection souples de petite dimension parfaitement étanches et pouvant aisément remplacer les interrupteurs à distance. Le dispositif suivant les figures 5a. b. c et d. est réalisé par rmoulage ou moulage et collage d'un ou deux blocs de caoutchouc (27) dans lequel est placé un circuit imprimé souple ou non (28) sur lequel figurent deux conducteurs (29 et 30) disposés par exemple en spirale. Le fait d'appuyer sur la surface supérieure du bloc (27) permet- tra de mettre en contact mécaniquement le caoutchouc chargé de carbone avec les conducteurs (29 et 30). La détection de pression sera toujours effectuée avec un système du type de celui décrit à la figure 2. En variante, le dispositif peut être réalisé en plaçant les conducteurs de chaque côté du caoutchouc chargé de carbone conmme le montre les figures 6a. b et c. o la plaque de caoutchouc chargé de carbone (34) est en contact d'un côté avec une plaque conductrice (36) solidaire d'un support rigide (32) et de l'autre avec une feuille de matériau isolant percé de trous. Une autre plaque conductrice (33) solidaire d'un autre support rigide (32) est placée sur la plaque isolante. Au repos, la résistance entre les deux plans conduc- teurs (33 et 36) est infinie: si on applique un effort de compression. le caoutchouc se déforme au travers des perçages de la plaque (35) pour entrer en contact avec le plan conducteur supérieur (33), le système électronique décrit à la figure 2 détectera ce contact. En variante. et comme indiqué à la figure 7, on peut disposer les deux conducteurs (33) et (36) sur une seule face du caoutchouc con- ducteur (34) en les isolant de celui-ci par la plaque (35). Lorsque l'on exerce un pression sur (34) par l'intermédiaire d'une plaque (37). le caoutchouc se déforme au travers des trous pour venir en contact mécanique avec les deux conducteurs (33) et (36) de manière à permettre la détection. De telles plaque peuvent être utilisées pour la détection et la localisation d'objet pondéreux. de piéton à l'approche de traversée de chaussée. de personnes à proximité de zones ou se déplacent les robots ou engins autornati- ques. -6 - REVENDICATIONS 1/ Dlspositif de détection d'appui sur une surface caractérisé en ce qu'il comporte un élément en caoutchouc déformable. de dureté shore supérieure à 50 ShA. chargé de carbone (5) venant en contact mécanique avec deux conducteurs électriques (3) isolés entre eux. en faisant passer la résistance électrique entre ces deux conducteurs de l'infini à quelques milliers d'Ohms: la chute de la résistance est détectée par un système de comparateur électronique (10) par rappo- à une résistance ajustable (9). 2/ Dispositif suivant la revendication I caractérisé en ce qu'il est formé d'un profilé creux en caoutchouc chargé de carbone. de grande longueur et faible section (14) comportant d'un côté de la cavité et dans la grande longueur. deux conducteurs (16 et 17) isolés (18) du caoutchouc et placé en regard de l'autre face en caoutchouc de la cavité. celle-ci vient en contact mécanique avec les deux conducteurs lorsqu'un effort (21) est appliqué à la surface extérieure du profilé. la chute de résistance entre les deux conducteurs permet la détection de l'appui (21) sur la surface externe du profilé. 3/ Dispositif suivant revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le profilé (14) est placé dans une chaussée (20) directement ou par l'inter- médialre d'une pièce métallique (15) perpendiculairement au sens de déplacement des véhicules pour déterminer le passage ou la présence des essieux. 4/ Dispositlf suivant revendication 1. caractérisé en ce que le couple formé par l'isolant (18) et les conducteurs (16 et 17) est constitué par un circuit imprimé souple ou rigide. / Dlspositif suivant revendication 1. caractérisé en ce que sa faible dimension le rend comparable à un bouton poussoir: la chute de résis- tance étant provoquée par la déformation d'une cavité en caoutchouc chargé de carbone (27) dont une face vient en contact mécanique avec deux conducteurs (29 et 30) placés sur un support isolant à l'opposé de la face d'appui de l'effort. 6/ Dispositlf suivant revendîcat:zi 1. caractérisé en ce que le caoutchouc chargé de carbone (34) se déforme au trzaver5 d'ouvertures pre- -7 tiquées dans une plaque de matériaux isolants (33) pour venir en contact avec les surfaces conductrices (33 et 36) de l'électricité entre lesquelles est constatée la chute de résistance. 7/ Dispositif suivant revendications 1 et 6. caractérisé en ce que les surfaces conductrices sont placées soit d'un seul cbté du caoutchouc chargé de carbone. soit des deux côtés du caoutchouc chargé de carbone.