Brevet FR2834788A1 — publié le 20030718

Capteur de pression réparti Domaine technique de l'invention L'invention concerne un capteur de pression en matériau souple, électriquement isolant. État de la technique On connaît (WO-A-0072239, EP-A-989509, WO-A-0106222) des capteurs de pression multicouches, qui peuvent être constitués de matériaux souples et servir de capteurs de position. Le document EP-A-989509, notamment, décrit un capteur de position en tissu constitué par deux plans électriquement conducteurs séparés par une grille isolante. L'application d'une pression provoque la mise en contact des plans conducteurs à travers la grille isolante. L'application d'une tension électrique aux bornes d'un des plans électriquement conducteurs permet de déterminer la position du contact. Un tel capteur de pression, multicouche, est complexe et onéreux. Objet de l'invention L'invention a pour but un capteur de pression ne présentant pas les inconvénients des capteurs connus et, plus particulièrement, un capteur de pression bon marché. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le capteur comporte des particules électriquement conductrices réparties sur toute la surface du capteur. Selon un développement de l'invention, le matériau souple est imprégné de particules électriquement conductrices par trempage ou par projection et collage. Les particules électriquement conductrices peuvent également être prises en sandwich entre deux surfaces constituées par le matériau souple. Selon un autre développement de l'invention, le capteur comporte des bornes destinées à être associées à des moyens de mesure d'une variation de la résistance électrique ou de la capacité du capteur. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente un circuit de détection associé à un capteur selon l'invention. Les figures 2 et 3 illustrent deux variantes de réalisation d'un capteur selon l'invention. Description de modes particuliers de réalisation. Le capteur est constitué par un matériau souple, de préférence par un tissu, tissé ou non tissé, imprégné de particules électriquement conductrices. Ainsi, la totalité de la surface du tissu peut constituer le capteur. Celui-ci peut être fabriqué au mètre, comme un tissu classique. Après imprégnation par des particules électriquement conductrices, le capteur, qui est un élément purement passif, peut être découpé aux dimensions désirées. Les particules peuvent être constituées par des particules métalliques, par exemple en aluminium, ou par des particules végétales, par exemple de type carbone actif. Les particules peuvent être déposées par projection et collage sur le tissu ou par trempage du tissu dans un milieu contenant les particules. Dans une variante de réalisation, le fil destiné à la fabrication du tissu est imprégné de particules avant tissage. Dans un autre mode de réalisation, les particules électriquement conductrices sont prises en sandwich entre deux surfaces constituées par un matériau souple, par exemple entre deux tissus. Dans tous les cas, lorsqu'une pression est exercée sur le capteur, les particules électriquement conductrices sont comprimées à l'emplacement correspondant et les propriétés électriques du capteur sont modifiées. Le contrôle des propriétés électriques du capteur, plus particulièrement de sa résistance ou de sa capacité, permet de détecter l'application d'une pression sur le capteur. À titre d'exemple, dans un mode particulier de réalisation, la résistance d'un capteur de pression constitué par un tissu imprégné de particules métalliques passe de 1 kQ en l'absence de pression à 200Q lorsqu'une pression est appliquée au capteur. Une telle variation de résistance est facilement détectable, par exemple au moyen d'un circuit de détection du type représenté à la figure 1. Comme représenté à la figure 1, le capteur 1 comporte, de préférence, deux bornes d'extrémité 2a et 2b, permettant de le connecter, en série avec une résistance R, aux bornes d'une tension d'alimentation Va. Les bornes 2a et 2b, en matériau électriquement conducteur, peuvent être constituées par des bandes cousues à deux extrémités du capteur. La tension d'alimentation Va peut être une tension alternative ou continue. La résistance R et le capteur 1 constituent ainsi un pont résistif alimenté par la tension d'alimentation Va. La tension V mesurée aux bornes du capteur 1 est représentative de la résistance du capteur. Dans un mode de réalisation préférentiel, seule la variation de la résistance du capteur est mesurée. Pour cela, la tension V est appliquée à l'entrée d'un filtre 3, de type passe-bas, dont la sortie est appliquée à l'entrée d'un circuit différentiateur 4 (dV/dt). La sortie du circuit différentiateur 4 est appliquée à une première entrée d'un comparateur 5. Une tension de seuil Vs, de valeur prédéterminée, éventuellement réglable, est appliquée à une seconde entrée du comparateur 5. Le signal S de sortie du comparateur 5, normalement à une première valeur binaire (par exemple 0), passe à une secondes valeur binaire (par exemple 1) lorsque la variation de la tension V mesurée aux bornes du capteur dépasse la tension de seuil Vs. Le passage à la seconde valeur binaire du signal S est ainsi représentatif de l'application au capteur 1 d'une pression dépassant un seuil prédéterminé et peut être utilisé pour servir d'alarme, éventuellement à distance. La présence du filtre passe-bas 3 permet d'éliminer les alarmes parasites. Dans un autre mode de réalisation, le circuit de détection permet de détecter une variation de la capacité du capteur, également représentative de l'application d'une pression au capteur. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le capteur de pression réparti 1 peut être utilisé comme capteur de présence. Le capteur 1 peut également être utilisé comme capteur de position. La localisation de l'impact peut alors se faire par des mesures croisées et extrapolation, par exemple avec un capteur 1 à quatre bornes (6a à 6d), situées au quatre coins du capteur comme représenté à la figure 2 ou par une mesure matricielle, séquentielle, par exemple avec un capteur 1 comportant des rangées de bornes (7a1 à 7a5 ; 7b1 à 7b5 ; 7c1 à 7c5 et 7d1 à 7d5) sur toute sa périphérie. Dans le mode de réalisation de la figure 2, des mesures sont effectuées entre les bornes prises deux par deux, c'est-à-dire respectivement entre les bornes 6a et 6b, entre les bornes 6b et 6c, entre les bornes 6c et 6d, entre les bornes 6d et 6a, entre les bornes 6a et 6c et entre les bornes 6b et 6d. Comme précédemment, chaque mesure permet de détecter une variation de résistance ou de capacité entre deux bornes, variation représentative de l'application d'une pression sur le capteur entre ces deux bornes. La pluralité de mesures effectuées permet, par extrapolation de localiser plus précisément le lieu d'application de la pression sur le capteur 1. Dans le mode de réalisation de la figure 3, des mesures de résistance ou de capacité sont effectuées de manière matricielle, entre deux bornes opposées, par exemple entre les bornes 7a1 et 7c1, entre les bornes 7a2 et 7c2, entre les bornes 7d5 et 7b5, etc... Le lieu d'application de la pression sur le capteur 1 est ainsi obtenu par détermination des bornes (définissant des lignes et des colonnes) entre lesquelles une variation de résistance ou de capacité a été mesurée. L'utilisation de particules électriquement conductrices imprégnant un tissu ou tout autre matériau souple électriquement isolant permet de réaliser un capteur bon marché de toute dimension. La fabrication d'un tel capteur ne nécessite ni usinage ni superposition de couches et le tissu peut être fabriqué de la manière habituelle, avant ou après imprégnation du matériau par les particules. La quantité de particules électriquement isolantes à ajouter au tissu dépend de la sensibilité que l'on veut donner au capteur 1. À titre d'exemple, un tel capteur peut être utilisé, sous forme de moquette, dans un édifice, musée ou banque par exemple, en dehors des heures d'ouverture, pour signaler une présence. Il peut également être utilisé dans une automobile pour signaler la présence d'une personne sur un siège et commander une alarme destinée à rappeler la nécessité de boucler la ceinture de sécurité correspondante. Un capteur de pression peut également être utilisé pour fabriquer les vêtements d'un gardien et signaler un impact de balle, un coup, etc... Le circuit de détection peut éventuellement être complété par des circuits de compensation, en fonction de la température ou de l'humidité par exemple, de manière à écarter les alarmes parasites éventuellement liées à ces facteurs. Revendications 1. Capteur de pression en matériau souple, électriquement isolant, capteur caractérisé en ce qu'il comporte des particules électriquement conductrices réparties sur toute la surface du capteur. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules sont des particules métalliques. 3. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules sont des particules végétales. 4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les particules sont en carbone actif. 5. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau souple est un tissu. 6. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau souple est imprégné de particules électriquement conductrices par trempage. 7. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau souple est imprégné de particules électriquement conductrices par projection. 8. Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les particules électriquement conductrices sont collées sur le matériau souple. 9. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un fil destiné à la fabrication du tissu est imprégné de particules électriquement conductrices avant tissage. 10. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les particules électriquement conductrices sont prises en sandwich entre deux surfaces constituées par le matériau souple. 11. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des bornes (2a, 2b ; 6a-6d ; 7a1-7a5, 7b1-7b5, 7c1-7c5, 7d1- 7d5) destinées à être associées à des moyens de mesure d'une variation de la résistance électrique du capteur. 12. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des bornes (2a, 2b ; 6a-6d ; 7a1-7a5, 7b1-7b5, 7c1-7c5, 7d1- 7d5) destinées à être associées à des moyens de mesure d'une variation de la capacité du capteur.