Brevet FR2686147A1 — publié le 19930716

La présente invention se rapporte à un détecteur à touche optique pour la commande d'un appareil électrique. Cette touche optique fonctionne en détecteur de présence et trouve une application notablement intéressante dans le domaine de la commande d'un des foyers d'une table de cuisson dite vitro-céramnique. Le détecteur à touche optique selon l'invention fonctionne sous une paroi transparente et n'est pratiquement pas influencé par le degré de luminosité environnante. on connaît déjà plusieurs moyens de détection de présence utilisant le principe de la réflexion optique. Il s'agit, par exemple, de la détection de la fin de bande ou de la fin de papier sur une imprimante. Il existe entre le fond derrière le papier et la surface du papier une différence optique suffisante pour réaliser facilement une détection optique de présence par réflexion Par ailleurs, le volume intérieur est protégé de la lumière extérieure par un capot opaque. L'ensemble de ces moyens permet d'arriver à une détection systématique dans les meilleures conditions. De nombreux détecteurs optiques fonctionnent de façon simple par la modification d'éclairement d'un détecteur lumineux dans une cellule fermée au droit d'une fenêtre d'entrée constituant la zone sensible de la touche de commande. Le faisceau direct ou réfléchi émis est interrompu par un corps à détecter ou servant à une commande. La présente invention a pour but de permettre une détection efficace systématique à l'aide d'un détecteur à touche optique fonctionnant par réflexion derrière une plaque transparente, quelles que soient les conditions d'éclairage ambiant, même les plus défavorables, c'est-à-dire celles correspondant à une ambiance lumineuse perturbée ou sous une vitre à transparence réduite par des dépôts de toute sorte de matières non opaques notamment grasses. Ainsi, peu importe le niveau d'éclairement ambiant ou la perturbation de celui-ci Peu importe également, mais jusqu'à un certain degré, l'état de propreté de la zone de détection optique matérialisant la touche. Il faut ajouter à ces avantages, ceux propres à la détection lumineuse, c'est à dire l'indépendance totale par rapport à tous les parasites d'autre nature que lumineux. Les caractéristiques techniques et d'autres avantages de l'invention sont consignés dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution en référence aux dessins accompagnants dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en coupe montrant le couple émetteur-récepteur devant la zone sensible du détecteur à touche optique selon l'invention avec représentation du doigt d'activation; * la figure 2 est la représentation schématique du détecteur dans les deux états correspondant aux deux échantillonnages, et le graphique correspondant illustrant la séquence d'acquisition puis de mesure dans le cas d'une ambiance sombre ou de nuit; les figures 3 et 4 sont des représentations schématiques montrant deux valeurs du niveau haut de la valeur PIC pour deux positions du doigt d'activation respectivement en approche et en contact avec la surface sensible du détecteur en ambiance sombre ou de nuit. Le détecteur optique selon l'invention est formé d'un émetteur 1 d'un rayonnement lumineux visible ou invisible, par exemple infrarouge, et d'un récepteur 2 sensible à ce rayonnement lumineux formant un couple 3 émetteur-récepteur, disposés à proximité l'un de l'autre sous une étendue 4 d'une plaque 5 d'un matériau tel que verre, vitro-céramique ou autre, transparent au rayonnement lumineux visible ou invisible utilisé. L'étendue 4 située au droit du couple émetteur-récepteur 3 est une zone sensible d'activation ou fenêtre de détection 6 d'une touche optique désignée généralement par 7. L'émetteur 1 et le récepteur 2 sont placés l'un à côté de l'autre en face de la zone sensible ou fenêtre de détection 6 de la touche optique, dans une position et à une distance adaptées pour présenter le meilleur rendement de détection possible en fonction de leur angle d'ouverture d'émission ou de réception. Le récepteur 2 reçoit le faisceau lumineux réfléchi par les deux surfaces inférieure 8 et supérieure 9 de verre ou de vitro-céramique de la plaque 5, mais surtout par la surface supérieure la plus éloignée de la plaque 5, c'est-à-dire celle dont le dos constitue la zone sensible de détection La réflexion augmente lors de la commande en raison de la présence d'une forme quelconque en contact avec ou à proximité de la zone sensible du détecteur. Cette forme, dans le cadre de l'utilisation, est constituée normalement par la sous-face 10 de l'extrémité d'un doigt 11 arrivant à faible distance de ou en contact avec la zone sensible 6. Elle représente une perturbation optique extérieure de réflexion augmentant suffisamment la réflexion, c' est-à-dire le nombre de rayons réfléchis, pour engendrer une détection systématique après les phases d'acquisition puis de traitement du signal de détection correspondant au mode d'exploitation décrit ci-après. Le mode d'exploitation utilisé est basé sur le procédé suivant, permettant de s'affranchir totalement des perturbations extérieures habituelles. Une détection élémentaire s'effectue pério- diquement par cycles élémentaires de détection CED répétés Chaque cycle comprend une séquence d'acquisition SA décomposée en deux phases d'acquisition P Al et PA 2 puis une phase de traitement PT sur une période d'une durée élémentaire faible, durée similaire au temps d'actionnement répété d'une touche mécanique. La prise en compte s'effectue après un nombre prédéterminé de cycles élémentaires de détection CED, par exemple égal à quatre. Un cycle, élémentaire de détection se décompose en deux phases d'acquisitions et en une phase de traitement. A PHASES D'ACQUISITION: P Al et PA 2 1 L'émetteur est activé: PAI En raison de la disposition et des caractéristiques du couple émetteur-récepteur 3, les rayonnements incidents reçus par le récepteur 2 proviennent aussi bien des rayonnements de l'émetteur 1 réfléchis sur la vitre que du rayonnement provenant de sources extérieures arrivant au récepteur 2. Un premier échantillon PE 1 de la valeur du signal est prélevé aux bornes du montage électronique d'acquisition et mis en mémoire pour traitement ultérieur. Encore inexploitable, cette valeur peut tout aussi bien être le résultat d'une réflexion de l'émetteur à laquelle s'ajoute le rayonnement direct en provenance d'une source extérieure parasite incontrôlable (par exemple le soleil, une lampe d'éclairage domestique) On appelle cette première valeur "REFLET". 2 L'émetteur est désactivé: PA 2 Un second échantillon PE 2 de la valeur du signal de détection est prélevé aux bornes du montage électronique d'acquisition Il constitue une bonne image instantanée de l'environnement lumineux dans lequel le couple émetteur-récepteur est plongé. On appelle cette seconde valeur "AMBIANCE". Elle est caractérisée par son niveau, à savoir: faible ou nul = AMBIANCE dite "de nuit"; moyen ou saturé = AMBIANCE dite "de jour". B PHASE DE TRAITEMENT: PT On calcule la différence D entre les deux valeurs des échantillons (D = REFLET AMBIANCE) pour isoler la partie utile du signal, qui caractérise la pure réflexion du rayonnement en provenance de l'émetteur. La valeur de cette partie utile peut être différentiée en deux états distincts du système: état inférieur appelé "REPOS" (touche non activée) état supérieur appelé "PIC" (touche activée). Après filtrage et pondération adaptée, pendant plusieurs cycles élémentaires de détection CED, on caractérise la valeur du "PIC" assimilable à une touche activée et indépendante de l'ambiance lumineuse dans laquelle elle est plongée. Selon le procédé utilisé, on met en mémoire, après un nombre prédéterminé de cycles élémentaires de détection CED, une valeur rendant compte de la différence D existant entre les séries de deux échantillons prélevés PE 1 et PE 2 en vue de la détermination d'un nouveau seuil de détection correspondant aux conditions optiques et d'éclairage du moment. On décrira maintenant le principe général de la prise en compte d'une touche dans le cas d'une ambiance de nuit et d'une ambiance de jour. A Ambiance de nuit. La valeur initiale de la différence mesurée n'est constituée pratiquement que de la réflexion de l'émetteur sur la vitre L'ambiance parasite est nulle ou faible (figure 2). "REPOS" = "REFLET" "AMBIANCE de nuit". Un doigt se présente, la réflexion augmente jusqu'à venir se stabiliser à la valeur dite PIC lorsque celui-ci se pose sur la surface extérieure de la vitre ou de la plaque de vitro-céramique. La prise en compte s'effectue après un nombre prédéterminé de cycles pour éviter l'incidence d'un événement furtif. La valeur PIC constitue la donnée utilisée pour la détermination du seuil de détection pour chaque cas. Celle-ci étant variable selon les conditions de réflexion et les particularités de forme (doigt) activant la touche, on réalise ainsi un véritable auto-ajustement du seuil de détection. B Ambiance de jour. Elle est caractérisée par un éclairage d'intensité notable extérieur au détecteur, par exemple une lampe à filament alimentée sous la tension du secteur à 50 Hz. Dans cette ambiance lumineuse perturbée de façon non négligeable, la valeur de la différence donnée par: "REPOS" = "REFLET" "AMBIANCE de jour" reste semblable à celle initialement connue en ambiance de nuit. Une tentative d'activation de la touche donne lieu au même état final de prise en compte du rayonnement réfléchi en provenance de l'émetteur. En effet, le doigt qui se présente au-dessus de la zone sensible forme une ombre qui atténue la puissance lumineuse directe de la source lumineuse parasite extérieure. La figure 2 a pour but d'illustrer le procédé d'établissement du seuil de détection. Les figures 3 et 4 montrent deux valeurs PIC, respectivement pour une position d'approche et de contact du doigt d'activation. On expliquera ci-après le fonctionnement général permanent. Dès que le montage électronique d'exploi- tation est alimenté, les phases d'acquisition et de traitement se déroulent automatiquement en vue de déterminer un seuil de détection adapté à l'ambiance. En l'absence de commande, ce seuil est celui dit de repos correspondant à l'état inférieur de la différence: D = REFLET AMBIANCE Lors d'une variation lumineuse extérieure, ce seuil se modifiera automatiquement lors de la séquence d'acquisition et de traitement suivant immédiatement le début de cette variation. Il s'auto-ajustera à chaque modification des conditions optiques et d'éclairage du milieu environnant. Ceci s'applique également à la modification engendrée par l'activation d'une touche par un doigt. L'approche du doigt modifiera le degré de luminosité extérieure et introduira, dans le champ de détection, une surface de réflexion. La vitesse d'approche du doigt n'étant normalement pas élevée par rapport à la périodicité du cycle de détection, il se déroulera plusieurs cycles élémentaires de détection pendant son approche. Une détection pourra, dans certains cas, avoir déjà eu lieu pour une position rapprochée mais non de contact du doigt d'activation de la touche. Les figures 3 et 4 ont pour but de montrer la hauteur du niveau PIC respectivement pour une position rapprochée et une position de contact du doigt d'activation de la touche. Il peut donc se produire une détection avant la position de contact si le niveau PIC dépasse déjà le seuil de détection correspondant aux conditions lumineuses du moment. On a ainsi créé, pour une table de cuisson à plaque vitro-céramique, un détecteur à commande par touche optique présentant un seuil autoajustable à chaque modification du degré de luminosité environnante ou des conditions optiques du milieu environnant. REVENDICATIONS 1 Détecteur à touche optique de commande pour un des foyers d'une table de cuisson à plaque transparente, notamment en matériau du type vitrocéramique, servant de support de cuisson, caractérisé en ce qu'il est formé d'un émetteur ( 1) d'un rayonnement lumineux visible ou invisible, d'un récepteur ( 2) sensible à ce rayonnement lumineux formant un couple ( 3) émetteur-récepteur, disposés à proximité l'un de l'autre sous une étendue ( 4) de la plaque transparente constituant une zone sensible ( 6) d'une touche optique ( 7) destinée à être activée par la sous-face de l'extrémité d'un doigt ( 11), ledit détecteur étant relié à un circuit électronique d'acquisition suivi d'un circuit électronique de traitement. 2 Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayonnement lumineux est le rayonnement infrarouge. 3 Procédé de détection utilisant le détecteur selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on procède, avant la prise en compte, à un nombre prédéterminé de cycles élémentaires de détection CED successifs comprenant chacun une séquence d'acquisition SA décomposée en deux phases d'acquisition P Al et PA 2 suivies d'une phase de traitement PT, et en ce que l'on prélève pendant la première phase d'acquisition P Al une valeur de détection lumineuse, émetteur activé, que l'on prélève pendant la deuxième phase d'acquisition PA 2 une autre valeur de détection lumineuse, émetteur désactivé, que l'on effectue la différence D entre ces deux valeurs pendant la phase de traitement PT pour obtenir un état REPOS ou PIC et que l'on met en mémoire cet état après un nombre prédéterminé de cycles élémentaires de détection. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le nombre prédéterminé de cycles élémentaires de détection CED avant mise en mémoire est égal à quatre.