Brevet FR2719726A1 — publié le 19951110

La présente invention concerne un dispositif de touche sensitive et un clavier mettant en oeuvre de tels dispositifs. Le dispositif de touche sensitive selon l'invention est entièrement électronique et ne comporte aucune pièce mécanique mobile. On connaît de tels dispositifs de touches sensitives qui sont alimentés par un générateur haute fréquence, qui comportent une touche sensitive alimentée par le générateur haute fréquence qui dissipe une partie de l'énergie qu'elle reçoit lorsqu'elle est effleurée par un utilisateur. L'énergie dissipée, ou plutôt l'énergie restante, est mesurée après redressement par comparaison à une tension de référence. De tels dispositifs ont déjà été décrits, par exemple dans le brevet FR-2.596.542 et dans la demande de brevet européen EP-91.400.935.2. Les dispositifs décrits dans ces deux publications antérieures donnent satisfaction dans la majorité des situations, il est toutefois apparu qu'ils peuvent être améliorés de façon à pouvoir être utilisés dans des conditions d'environnement particulièrement exigeantes, en particulier dans des gammes de température très étendues, dans une ambiance à taux d'humidité élevé ou en présence de champs magnétiques intenses, éventuellement variables, ou lorsque la tension d'alimentation n'est pas stabilisée. Le but de l'invention est de procéder à ces améliorations tout en conservant un dispositif simple, éventuellement même plus simple que ceux connus ou utilisés jusqu'à présent. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de touche sensitive comportant un générateur haute fréquence, une touche sensitive alimentée par le générateur haute fréquence et dissipant une partie de l'énergie qu'elle reçoit, lorsqu'elle est effleurée par un utilisateur, des moyens de redressement redressant la tension après la touche sensitive, des moyens de référence fournissant une tension redressée de référence et un comparateur comparant la tension redressée après la touche sensitive à la tension de référence. Selon l'invention, les moyens de référence sont alimentés par le générateur, ils comportent des moyens de redressement analogues aux moyens de redressement de la tension après la touche sensitive et comportent un pont de résistances à la sortie des moyens de redressement, le point intermédiaire du pont de résistances fournissant la tension de référence. Dans différents modes de réalisation préférés, l'invention comporte de plus les caractéristiques suivantes, prises selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles - les moyens de redressement de la tension comportent une diode et un filtre intégrateur, - une résistance d'entrée et une diode placée en parallèle sur celle-ci sont interposées entre le générateur haute tension et la touche sensitive, - le générateur haute fréquence comporte un oscillateur, un amplificateur équipé d'un potentiomètre permettant de régler le niveau de sortie et un transformateur, - les moyens de référence comportent une résistance d'entrée, et leurs moyens de redressement comportent une diode et un filtre intégrateur, - les moyens de référence comportent un amplificateur. L'invention concerne également un clavier à touches sensitives, comportant plusieurs dispositifs à touche sensitive, tels que celui présenté plus haut. Dans un mode de réalisation préféré, ce clavier comporte un générateur haute fréquence unique et une partie au moins des moyens de référence sont communs à toutes les touches sensitives. Les moyens de référence comportent avantageusement un pont de résistances pour chaque touche sensitive. L'invention sera décrite ci-après en détail en référence au dessin annexé comportant une Figure unique représentant un schéma électronique d'un clavier selon l'invention. Sur ce schéma, l'ensemble 1 est un dispositif de touche sensitive. Le circuit 2 comportant la touche sensitive 21 permet de commander, par effleurement de cette touche sensitive 21, la borne d'utilisation 22. La touche 21 est alimentée par un générateur haute fréquence 4 qui fournit sur l'entrée 24 du comparateur 23 une tension modifiée lorsque la touche 21 est approchée, c'est-à-dire fait l'objet d'un effleurement. Cette tension est comparée à la tension fournie par le circuit de référence 5 sur la deuxième entrée 25 du comparateur 23. Le générateur haute fréquence 4 comporte un oscillateur 41, dont le signal est amplifié par le transistor 42 qui est relié à la masse 43 par l'intermédiaire d'un potentiomètre de réglage 44 et à une tension d'alimentation positive par le primaire 45 d'un transformateur 46. Le secondaire 47 de ce transformateur 46 est relié d'une part à la masse 48 et fournit d'autre part le signal haute fréquence alimentant les différents circuits de touches 2, 3... et le circuit de référence 5. Le circuit de touche sensitive 2 comporte, en parallèle, une résistance 26 et une diode 27 interposée entre le générateur haute fréquence 4 et la touche sensitive 21. Ainsi, les changements d'état de la touche sensitive 21 produits par leur effleurement n'agissent pas sur le générateur haute fréquence 4 et ne risquent donc pas de perturber le signal d'alimentation. Le choix de la valeur de la résistance 26 permet d'ajuster la sensibilité du dispositif. Après la touche sensitive 21, une diode 28 associée à un filtre intégrateur 29 relié à la masse assure le redressement du signal haute fréquence et génère la tension de mesure sur la première entrée 24 du comparateur 23. Le circuit de référence 5 présente la même structure générale que le circuit de touche 2 et peut être considéré comme un circuit de touche fictive. En effet, il comporte une résistance d'entrée 56, une diode 58 et un filtre intégrateur 59. Toutefois, il comporte également un transistor amplificateur 51 dont la sortie est reliée par un pont de résistances 52 à la masse 53. Cette amplification permet d'éviter tout risque de surcharge de la sortie du générateur haute fréquence 4. Le point intermédiaire 54 du pont de résistances 52 fournit la tension fixe, de référence, sur la deuxième entrée 25 du comparateur 23. Ainsi, en choisissant la valeur de chacune des deux résistances constituant le pont 52, il est possible de déterminer la valeur de la tension sur la deuxième entrée 25, de manière à l'adapter à la tension de mesure fournie à la première entrée 24 du comparateur qui dépend elle-même de l'ensemble des paramètres de construction et d'environnement du dispositif à touche sensitive. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. En régime permanent, en l'absence d'effleurement ou de contact, la touche sensitive 21 du dispositif fournit au comparateur 23, sur son entrée 24, une tension légèrement supérieure à la tension de référence appliquée sur la deuxième entrée 25, ce qui a pour effet que le comparateur 23 fournit un premier état à la borne d'utilisation 22. Ce rapport des tensions sur les deux entrées du comparateur 23 peut être établie avec fiabilité et stabilité, car le générateur haute fréquence 4 est en commun au circuit de touche sensitive 2 et au circuit de référence 5, les fluctuations de la tension haute fréquence n'ont qu'un effet secondaire et en fait minime sur la comparaison qui doit être opérée. De plus, nombre de composants se retrouvent à l'identique dans le circuit de référence 5 et dans le circuit de touche sensitive 2. On comprend dès lors que cette disposition permette un équilibrage simple et stable du dispositif. Enfin, la mise en oeuvre du pont de résistances 52 permet, comme nous l'avons déjà indiqué, une adaptation précise des deux tensions qui doivent être comparées par un choix, lors de la conception, des valeurs de chacune des résistances constituant ce pont. L'équilibre ainsi réalisé est détruit lorsque la touche sensitive 21 est effleurée, ce qui l'entraîne à absorber une partie de l'énergie qui lui est fournie. Dès lors, la tension fournie à la première entrée 24 du comparateur 23 est modifiée et fait donc ressortir un déséquilibre entre les tensions fournies aux deux entrées du comparateur 23, ce qui entraine le basculement de la borne d'utilisation 22 sur son deuxième état. La description qui a été faite plus haut concerne une touche sensitive 21 unique. On comprend toutefois que la multiplication de ces touches par adjonction de touche 31,... et du circuit 3,... de touche sensitive identique au circuit 2 permet la réalisation d'un clavier comportant de multiples touches sensitives. Sur la Figure, les références 31 à 39 désignent, sur le circuit 3, les mêmes éléments que ceux désignés par les références 21 à 29 sur le circuit 2. Un tel clavier comporte avantageusement un seul générateur haute fréquence 4 commun à l'ensemble des circuits de touches sensitives et du circuit de référence 5. Des diodes antiretour 27, 37... sont interposées entre chaque touche sensitive et le générateur haute fréquence 4. Chaque touche sensitive 21, 31... et leur circuit 2, 3... sont avantageusement associés à un pont de mesure particulier 52, 62,..., ce qui permet d'adapter la tension de référence au contexte particulier à chaque touche. Le transistor amplificateur 51 fournit l'énergie suffisante au circuit de référence 5 pour qu'il puisse alimenter un grand nombre de circuit de touches sensitives. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de touche sensitive comportant - un générateur (4) haute fréquence, - une touche sensitive (21) alimentée par le générateur (4) haute fréquence et dissipant une partie de l'énergie qu'elle reçoit, lorsqu'elle est effleurée par un utilisateur, - des moyens de redressement (28, 29) redressant la tension après la touche sensitive (21), - des moyens de référence (5) fournissant une tension redressée de référence, - un comparateur (23) comparant la tension redressée après la touche sensitive (21) à la tension de référence, caractérisé en ce que les moyens de référence (5) sont alimentés par le générateur (4), comportent des moyens de redressement (58, 59) analogues aux moyens de redressement (28, 29) de la tension après la touche sensitive (21) et qu'ils comportent un pont de résistances (52) à la sortie des moyens de redressement (58, 59), le point intermédiaire (54) du pont de résistances fournissant la tension de référence. 2. Dispositif de touche sensitive selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de redressement de la tension comportent une diode (28, 58) et un filtre intégrateur (29, 59). 3. Dispositif de touche sensitive selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une résistance d'entrée (26) et une diode (27) placée en parallèle sur celle-ci sont interposées entre le générateur (4) haute tension et la touche sensitive (21). 4. Dispositif de touche sensitive selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le générateur (4) haute fréquence comporte un oscillateur (41), un amplificateur (42) équipé d'un potentiomètre (44) permettant de régler le niveau de sortie et un transformateur (46). 5. Dispositif de touche sensitive selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de référence (5) comportent une résistance d'entrée (56), et que leurs moyens de redressement comportent une diode (58) et un filtre intégrateur (59). 6. Dispositif de touche sensitive selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de référence (5) comportent un amplificateur (51). 7. Clavier à touches sensitives, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs dispositifs à touches sensitives selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Clavier selon la revendication 7, caractérisé en ce que le générateur (4) haute fréquence et une partie au moins des moyens de référence (5) sont communs à toutes les touches sensitives (2, 3...). 9. Clavier selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de référence (5) comportent un pont de résistances (52, 62...) pour chaque touche sensitive (21, 31...).