Brevet FR2777635A1 — publié le 19991022

La présente invention est relative à un dispositif de commande des fonctions d'un appareillage électrique, notamment mais non exclusivement d'un appareil de cuisson domestique, et plus particulièrement encore des foyers de chauffage d'une table de cuisson en verre vitrocéramique, ce dispositif comportant des touches sensitives actionnées par le simple contact, sur le dessus de la plaque au droit de chaque touche, du doigt d'un utilisateur de la table. L'invention vise à apporter un perfectionnement à un dispositif de commande connu de ce genre et en particulier à celui décrit dans la demande de brevet français n 90 01968 du 19 février 1990, désormais au nom de la Société demanderesse, et également illustré par le brevet européen délivré 0 443 924, demandé sous priorité de ce brevet français, selon lequel, dans une table de cuisson comportant un ensemble de foyers chauffants voisins et une plaque de verre vitrocéramique, recouvrant notamment toute la table, avec une pluralité de touches sensitives actionnées par l'approche du doigt d'un utilisateur au contact ou à proximité immédiate de la surface de la plaque, la caractéristique de ce dispositif consiste en ce que chaque touche est associée à un foyer déterminé et est constituée par les deux armatures métalliques disposées sensiblement dans le même plan d'un condensateur unique, porté par une plaquette de circuit imprimé appliquée sous la plaque à l'opposé de sa surface supérieure, le condensateur ayant sa première armature réunie à un générateur d'impulsions et sa seconde armature à un comparateur différentiel, la première armature, périphérique, ayant un profil général enveloppant entourant la seconde armature, centrale, de telle sorte que l'approche du doigt au droit du condensateur mais de l'autre côté de la plaque vers ou contre sa surface supérieure, modifie sa capacitance et provoque, à la sortie du comparateur différentiel, un changement d'état, propre à déterminer une variation de la tension électrique d'alimentation du foyer associé à la touche. 2 2777635 Dans la suite de la présente description, en particulier en relation avec la structure matérielle des touches sensitives envisagées et notamment avec la manière dont celles-ci sont constituées et fixées sous la plaque, on se référera au brevet antérieur précité, Comme également décrit en détail dans ce document, la touche sensitive considérée dans le cadre de la présente invention, est préférentiellement associée à un microprocesseur, apte à gérer l'ensemble des signaux issus de toutes les touches de l'appareil, en fonction de la demande et du réglage recherché des allures de chauffe des divers foyers. Notamment, ce microprocesseur peut être programmé de telle sorte que lorsqu'une touche quelconque est actionnée pendant un laps de temps déterminé, se produise un arrêt total de la commande des foyers, cette situation se présentant par exemple en cas de débordement d'un liquide sur le dessus de la plaque en verre vitrocéramique, ou encore lorsque l'utilisateur a, par inadvertance, placé sur une touche un objet quelconque, réalisant fictivement la commande de cette touche de la même manière que par le contact du doigt. En complément, la plaque en verre vitrocéramique peut comporter un capteur de température, prévu au voisinage des touches pour provoquer de la manière décrite la mise hors service des foyers en cas de surchauffe locale pouvant détériorer les circuits de commande. Un autre capteur peut également être prévu pour détecter la présence d'un récipient au contact des touches les actionnant intempestivement, ce capteur étant réuni à une alarme sonore qui avertit l'utilisateur lorsque le récipient est disposé trop près de la zone de commande o sont regroupées les touches sur la plaque et les circuits électroniques associés à ces touches. Selon le dispositif décrit et revendiqué dans le brevet précité, le signal émis par un générateur 3 2777635 d'impulsions est transmis à un circuit qui comporte un condensateur formé des deux armatures métalliques, l'une périphérique ayant notamment la forme d'un U, tandis que l'autre est disposée au centre entre les branches de ce dernier, ces armatures étant situées dans le plan de la plaquette de circuit imprimé appliquée et fixée sous la face inférieure de la plaque de verre vitrocéramique. Bien entendu, le dispositif selon le brevet antérieur n'est pas limité à cette forme particulière, pour autant que les deux armatures soient dans le plan de la plaquette. Dans tous les cas cependant, les armatures forment un condensateur dont le diélectrique est constitué par l'environnement de ces armatures, notamment par le matériau de la plaquette, la couche de résine isolante et la plaque de verre. Le signal issu du générateur est acheminé à l'une des armatures, la seconde étant réunie au comparateur différentiel par un circuit approprié de sorte que, lorsque la touche correspondante n'est pas activée, la sortie de ce comparateur soit au potentiel zéro. Dès lors, quand le doigt de l'utilisateur vient au contact ou à proximité immédiate de la plaque de verre, au droit de la touche considérée, il dévie du courant vers la terre, et modifie la constante diélectrique du condensateur, de telle manière que le potentiel à l'entrée du comparateur soit diminué. Dans ces conditions, la sortie de ce même comparateur passe de zéro à une valeur positive, qui peut être détectée par le microprocesseur qui gère l'ensemble des signaux provenant de toutes les touches, en fonction du réglage souhaité. En d'autres termes, lorsque l'on approche le doigt de la touche, on établit par l'intermédiaire du corps de l'utilisateur une liaison capacitive par rapport à la masse, qui provoque une chute de tension sur l'entrée du comparateur, la détection de cette chute permettant de valider ou non une action de commande de l'appareil. Or, pour satisfaire à certains règlements et en particulier à la norme internationale 1000-4-6, il est nécessaire de vérifier le bon fonctionnement des touches de 4 2777635 commande dans un environnement électromagnétique pouvant conduire à générer un courant électrique parasite, entre la masse de l'appareil et la terre. Cette injection de courant doit pouvoir être réalisée sans empêcher simultanément la mise en oeuvre des touches et la commande des fonctions de la plaque de cuisson qu'elles réalisent. Or, le courant ainsi injecté passe préférentiellement par le corps de l'utilisateur et augmente le potentiel mesuré lorsqu'il approche son doigt d'une des touches, alors que le circuit de commande attend de cette touche une diminution de tension de la manière explicitée plus haut. Le dispositif peut donc ne plus être opérationnel en présence d'une telle injection de courant. La présente invention a pour objet un perfectionnement apporté à un dispositif de commande du genre précité qui évite cet inconvénient, en permettant d'utiliser la capacité créée par le corps de l'utilisateur dont le doigt est appliqué sur la plaque de verre vitrocéramique au droit d'une touche de commande, pour augmenter et non plus diminuer la tension relevée à la sortie du circuit de mesure, afin d'agir en toute sécurité sur les moyens permettant d'actionner la fonction correspondante. A cet effet, le dispositif considéré, dans lequel chaque touche associée à un foyer déterminé est constituée par un élément conducteur réuni à une armature d'un condensateur électrique portée par une plaquette de circuit imprimé, appliquée sous la plaque à l'opposé de sa surface supérieure sur laquelle s'appuie le doigt de l'utilisateur, se caractérise en ce que l'élément conducteur est raccordé à un circuit électrique comportant un générateur d'impulsions à haute fréquence connecté à la seconde armature du condensateur, et un système de mesure, disposé entre la première armature du condensateur et la masse, fournissant une tension sensiblement continue qui augmente lorsque le doigt de l'utilisateur est en contact avec la touche, de telle sorte que, si ce doigt injecte dans le circuit un courant parasite, celui-ci provoque également un 2777635 accroissement de la tension de sortie, permettant de ne pas perturber le fonctionnement de la touche. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, l'élément conducteur constitue une des armatures du condensateur. En variante, l'élément conducteur est connecté au condensateur. Selon une autre caractéristique, le circuit comporte une résistance en série avec un ensemble formé par une diode et le condensateur, montés en parallèle. Selon une autre caractéristique également, le circuit de mesure comporte une résistance en série et un ensemble résistance-capacité, monté en parallèle entre la masse et la résistance en série. D'autres caractéristiques d'un dispositif de commande établi conformément à l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit de deux exemples de réalisation, donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - La Figure 1 est un schéma de principe du circuit associé à chaque touche du dispositif de commande, selon une première variante de réalisation. - La Figure 2 illustre une seconde variante de réalisation du circuit associé à chaque touche de commande. - La Figure 3 est une vue en coupe transversale partielle de la plaque de verre vitrocéramique, illustrant la disposition relative du circuit disposé sous cette plaque et appliqué contre sa surface inférieure. Sur la Figure 1, la référence 1 désigne schématiquement un signal alternatif émis par un générateur de tension approprié, les impulsions successives de ce signal, rectangulaires, présentant par exemple une tension variant de 0 à 5 volts, avec une fréquence comprise entre 1 et 4 MHz, et un rapport cyclique, c'est-à-dire celui de la durée des impulsions vis-à-vis de la période du signal, de l'ordre de 20 %. Ce signal est amené à l'entrée d'un circuit électronique 2 comportant une résistance électrique d'entrée 3, dont la valeur est dans l'exemple considéré de 6 2777635 l'ordre de 3,9 K ohms, et un ensemble constitué d'un condensateur 4 dont la capacité est égale à 2,2 pF, et d'un composant unidirectionnel 5, notamment d'une diode, par exemple du type 1N4148, montée en parallèle. La sortie de cet ensemble diode-condensateur est réunie à un élément conducteur 6, fixé sous la plaque de verre vitrocéramique constituant la partie supérieure d'une plaque de cuisson classique, de la manière schématisée sur la Figure 3, reprenant les dispositions déjà décrites dans la demande de brevet 90 01968 de la demanderesse déjà citée. Sur cette figure, la référence 7 désigne ainsi la plaque de verre sous laquelle est fixée par l'intermédiaire d'une couche d'une résine de collage 8 une plaquette isolante 9 constituant le support d'un circuit imprimé correspondant au circuit 2, les références 10 et 11 apparaissant sur la Figure 3 désignant certains des composants électroniques de ce circuit. Revenant à la Figure 1, la sortie du circuit 2, à laquelle est raccordé l'élément conducteur 6, est reliée en parallèle à un ensemble de décharge 12 comportant une résistance électrique 13, dont la valeur est voisine de 220 K ohms, la sortie de cette résistance étant réunie à la masse 14 par l'intermédiaire d'un montage comportant un condensateur 15 dont la capacité est voisine de 47 nF, disposé en parallèle avec une résistance 16 de 2,2 M ohms. En l'absence de contact du doigt de l'utilisateur avec la surface supérieure de la plaque 7 de verre vitrocéramique, au droit de l'élément conducteur 6 monté dans le circuit 2 imprimé sur la plaquette 9, le condensateur 15 se charge lorsque les impulsions issues du générateur sont au niveau de + 5 volts, à travers la résistance 3, la résistance 13 et la diode 5, ce condensateur se déchargeant ensuite lorsque les impulsions sont ramenées au niveau de 0 volts à travers la résistance 3, la résistance 13, le condensateur 4 et la résistance 16. Compte tenu des valeurs importantes des constantes RC vis-à-vis de la fréquence du signal, on obtient en sortie 7 2777635 du circuit 2 une tension sensiblement continue dont la valeur dépend directement de la fréquence du signal, de son rapport cyclique et de la valeur de la capacité du condensateur 4. Lorsque l'utilisateur applique son doigt sur la plaque 7 au droit de l'élément conducteur 6, il ramène entre la masse 14 et cet élément conducteur une capacité complémentaire qui va accroître la valeur de la tension de sortie du circuit de mesure. Dans ces conditions et contrairement à la solution envisagée dans le brevet antérieur précité, o l'application du doigt au droit de la touche provoque une chute de la tension, celle-ci est au contraire amenée à augmenter. Dès lors, si l'on injecte dans la plaque un courant pour pratiquer un essai conformément à la norme 1000-4-6, qui accroit le potentiel mesuré en sortie du circuit, l'actionnement de la touche ne s'oppose plus à cette augmentation de potentiel comme dans la solution antérieure, mais l'accompagne de telle sorte que le système n'est plus bloqué, le contrôle de la mise en oeuvre des touches pouvant être effectué, même en présence d'une telle injection de courant. A titre indicatif, avec les valeurs indiquées pour les divers composants du circuit, les variations de tension réalisées peuvent être supérieures à 500 mV. Les variations de tension peuvent être exploitées par un microprocesseur, comme dans le brevet antérieur déjà mentionné, notamment pour adapter le dispositif aux variations possibles de son environnement en cours de fonctionnement. Cette adaptation peut être réalisée sur chaque touche. Le condensateur 4 peut être un condensateur discret ou bien être imprimé directement sur la plaquette 9 du circuit, comme représenté sur la figure 2 sur laquelle on retrouve les composants 3, 5 et 13 à 16 comme dans l'exemple précédent, le condensateur 4, qui se charge et se décharge en fonction des niveaux du signal pouvant 8 2777635 comporter une armature centrale 17, une armature périphérique 18 comme dans l'exemple décrit dans le brevet antérieur, l'armature centrale 17 constituant directement l'élément conducteur actionné par le doigt de l'utilisateur appliqué du côté opposé de la plaque de verre vitrocéramique 7. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation plus spécialement décrits ci-dessus en référence aux dessins annexes; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. 9 2777635 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande des fonctions d'un appareillage électrique, notamment des foyers de chauffage d'un appareil de cuisson comportant une table formée d'une plaque de verre vitrocéramique (7), au moyen de touches sensitives actionnées par le doigt d'un utilisateur venant au contact de cette plaque, au droit de chaque touche, dans lequel chaque touche associée à un foyer déterminé est constituée par un élément conducteur (6) réuni à une armature de condensateur électrique (4) porté par une plaquette de circuit imprimé (9), appliquée sous la plaque à l'opposé de sa surface supérieure sur laquelle s'appuie le doigt de l'utilisateur, caractérisé en ce que l'élément conducteur (6, 17) est raccordé à un circuit électrique (2) comportant un générateur d'impulsions à haute fréquence (1) connecté à la seconde armature du condensateur (4), et un système de mesure (13, 15, 16), disposé entre la première armature du condensateur et la masse (14), fournissant une tension sensiblement continue qui augmente lorsque le doigt de l'utilisateur est en contact avec la touche, de telle sorte que, si ce doigt injecte dans le circuit un courant parasite, celui-ci provoque également un accroissement de la tension de sortie, permettant de ne pas perturber le fonctionnement de la touche. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un composant unidirectionnel (5) est disposé en parallèle sur le condensateur (4). 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément conducteur (6) constitue une des armatures du condensateur (4). 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément conducteur (6) est connecté au condensateur (4). 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit comporte une résistance (3) en série avec un ensemble formé 2777635 par une diode (5) et le condensateur (4), montés en parallèle. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de mesure comporte une résistance en série (13) et un ensemble résistancecapacité (15, 16), monté en parallèle entre la masse (14) et la résistance en série.