Brevet FR2880700A1 — publié le 20060714

La présente invention concerne un dispositif de détection de présence de la main de l'opérateur sur une poignée de commande destinée en particulier à être utilisée dans un engin de travaux publics, un engin agricole, ou un engin de manutention. La réalisation d'une détection de présence de l'opérateur, correspondant à la préhension de la poignée par l'opérateur, est imposée, par le fabricant de l'engin ou la législation, dans le cas de fonctions dites de sécurité pouvant être remplies par la poignée de commande et qui exigent un contrôle de la part de l'opérateur. La commande du mouvement d'un organe d'un engin de travaux public peut constituer par exemple une telle fonction. II est connu de réaliser la détection de présence de l'opérateur en incluant une gâchette dans la poignée, la gâchette commandant un interrupteur électrique. Ainsi, l'opérateur actionne la gâchette et l'interrupteur électrique en en serrant la poignée. Cette première solution permet la détection de présence. Toutefois, elle requiert un effort de la part de l'opérateur, qui doit maintenir la préhension de la poignée. Il est également difficile de réaliser le maintien de l'étanchéité à l'eau de la poignée, car la gâchette est une pièce mobile par rapport au corps de la poignée. II est à noter que l'étanchéité de la poignée est particulièrement importante pour des cabines d'engins publics destinées à être lavées à l'eau, ou soumises aux intempéries, dans le cas de cabines ouvertes. En outre, cette solution ne permet pas de latitude dans le positionnement de la main sur la poignée, car la gâchette impose ce 25 positionnement. Selon un second mode de réalisation connu, des électrodes extérieures en tôles métalliques sont inclues dans les coques de la poignée, ces électrodes formant entre elles une ou plusieurs capacités. Ces capacités varient selon qu'il y ait ou non présence de la main de l'opérateur. Cette capacité est reliée à un circuit électronique qui autorise ou interdit la réalisation de la fonction de sécurité selon la présence ou non de la main. Cette seconde solution permet la détection de présence. Toutefois, le placement des électrodes sur la poignée se révèle difficile. En effet, les surfaces des pièces qui composent les poignées sont des surfaces gauches sur lesquelles il est difficile de fixer des électrodes en tôle. En conséquence, seules des électrodes de taille limitées peuvent être utilisées, ces électrodes présentant une faible sensibilité, une zone de détection limitée, et des mesures fortement perturbées par des éléments extérieurs autres que la main de l'opérateur. En outre, leur coût de montage sur la poignée est important et elles nuisent à l'apparence extérieure de la poignée. La présente invention a pour but de pallier aux inconvénients évoqués ci-dessus en fournissant un dispositif de détection de position ne requérant pas d'effort de la part de l'opérateur, permettant l'étanchéité de la poignée, et permettant une adaptation à la forme de la poignée. A cet effet la présente invention a pour objet un dispositif de détection de présence de la main de l'opérateur sur une poignée de commande destinée en particulier à être utilisée dans un engin de travaux publics, un engin agricole ou un engin de manutention, comportant une coque délimitant un espace intérieur, comportant: - au moins une électrode conductrice de mesure, comportant un matériau conducteur, et formant avec une référence au moins une capacité, et - des moyens de traitement reliés aux électrodes permettant de déterminer la présence ou l'absence de la main de l'opérateur à partir des signaux électriques provenant des électrodes, caractérisé en ce que l'une au moins des électrodes est réalisée au moins en partie sous forme d'un revêtement, destiné à être appliqué sur la paroi intérieure d'une partie de la coque de la poignée, et dont la forme est complémentaire à celle de la paroi après application. Ces dispositions permettent la mise en place facile sur une surface gauche, l'étanchéité à l'eau car la coque peut être complètement fermée, et ne nécessitent pas de dispositif de fixation à prévoir dans les coques constituant les poignées, permettant un investissement et un encombrement réduit. Ces dispositions permettent également d'augmenter la surface des électrodes et en conséquence d'éviter l'utilisation de gain électronique important, le dispositif étant ainsi moins sensible aux perturbations extérieures autres que celles de la main de l'opérateur. Selon une première possibilité, le matériau conducteur est constitué par une couche de conducteur souple. Selon un mode de réalisation, la couche de conducteur souple est constituée par un film de cuivre. Avantageusement, la couche de conducteur est fixée sur un support autocollant souple, lui-même destiné à être fixé sur la paroi intérieure de la coque. Selon une seconde possibilité, le matériau conducteur est constituée par un revêtement, réalisé notamment sous forme d'une peinture conductrice ou par un dépôt galvanoplastique appliqué sur la coque. Avantageusement, le matériau conducteur est recouvert d'une couche isolante. Cette disposition permet de garantir le fonctionnement du dispositif, 10 même si l'étanchéité de la coque n'est plus assurée, et de prévenir les problèmes dus à la condensation à l'intérieur de la coque. Selon un mode de réalisation, la couche isolante est constituée par un vernis ou une résine. Selon encore une autre possibilité, l'électrode est constituée par un circuit souple, comportant des pistes conductrices noyées dans un support souple isolant constituant ainsi une superposition d'une couche de support isolant souple, une couche de métal, et une couche de support isolant souple. Avantageusement, au moins une électrode est multiple, composée de plusieurs électrode individuelles. Cette disposition permet d'adapter le dispositif à des formes particulière de la poignée, tout en conservant un montage simple sur la poignée et une surface importante de l'électrode. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend au moins une première et une seconde électrode de mesure. Selon une possibilité, le dispositif comporte au moins un couple d'électrodes comportant une électrode de mesure et une électrode de référence formant entre elles une capacité. Selon une autre possibilité, le dispositif comporte au moins une électrode de mesure formant une capacité avec la masse de l'engin sur lequel 30 est fixé le dispositif et la poignée. Avantageusement, les moyens de traitement permettent de combiner les signaux provenant des deux électrodes de mesure, afin de fournir en sortie un signal indiquant la détection lorsque les deux électrodes de mesure détectent une présence, ou lorsque l'une au moins des électrodes de mesure détecte une présence. Cette disposition permet de régler l'exigence de tenue de la poignée pour conclure à une détection de présence. Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement opèrent une calibration périodique permettant de tenir compte de changements des 5 conditions extérieures affectant les paramètres de détection. Cette disposition permet de tenir compte de l'humidité ambiante ou du port de gant par l'opérateur. Avantageusement, les moyens de traitement comporte des moyens de temporisation permettant de maintenir le signal de détection à une valeur donnée de détection ou de non détection, pendant un intervalle de temps déterminé après le changement des informations provenant des électrodes. Cette disposition permet d'éviter de bloquer la fonction de sécurité lorsque l'opérateur lâche la poignée pendant une durée non significative, par exemple pour reprendre en main la poignée, ou de débloquer la fonction de sécurité alors que l'opérateur à simplement touché la poignée par inadvertance, sans intention de la saisir. La présente invention a également pour objet une poignée de commande destinée en particulier à être utilisée dans un engin de travaux publics, un engin agricole ou un engin de manutention, comportant un dispositif de détection tel que décrit ci-dessus. Avantageusement, au moins une électrode de mesure est située dans la coque, au niveau de sa partie longitudinale. Selon un mode de réalisation, au moins une électrode de mesure est disposée dans la coque, au niveau de l'extrémité libre de la poignée. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, plusieurs modes de réalisation d'un dispositif et d'une poignée selon l'invention. La figure 1 représente une poignée d'engin de travaux public selon 30 l'invention, vue de l'extérieur. La figure 2 est une vue en coupe de la poignée de figure 1 illustrant la position des moyens de traitement, sous forme de carte électronique, à l'état monté. La figure 3 représente une poignée de figure 1 à l'état démonté, les 35 deux demi-coques de cette poignée ayant été séparées et laissant apparaître le dispositif de détection. La figure 4 est une vue de détail d'une électrode, en coupe selon IV-IV de figure 3, selon un premier mode de réalisation. La figure 5 est une vue de détail schématique de la carte électronique, montrant ses raccordements. La figure 6 représente le schéma électrique des composants de la carte électronique. La figure 7 est une vue de détail d'une électrode, selon un second mode de réalisation. La figure 8 est une vue de détail d'une électrode, selon un second 10 mode de réalisation. La figure 9 est une vue de détail schématique de la carte électronique, montrant ses raccordements, selon une variante du premier mode de réalisation. Selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 15 6, un dispositif 2 de détection de présence de la main de l'opérateur sur une poignée 3 de commande destinée en particulier à être utilisée dans un engin de travaux publics ou un engin agricole, comporte: - un premier couple et un second couple d'électrodes, chaque couple d'électrode comportant une électrode de mesure 4, 5 et une électrode 20 de référence 6, 7 reliée à la terre, les deux électrodes couplées formant un capteur capacitif. - des moyens de traitement 8, constitués par une carte électronique, reliée aux électrodes 4, 5, 6, 7 et permettant de déterminer la présence ou l'absence de la main de l'opérateur à partir des signaux électriques provenant des électrodes. Selon une variante de ce premier mode de réalisation, les électrodes 4 et 6 d'une part et 5 et 7 d'autre part, constituent deux électrodes multiples de mesure, qui forment une capacité avec la masse de l'engin, le couplage étant réalisé à travers l'opérateur. Cette variante reprend les éléments du premier mode de réalisation, à l'exception des raccordements de la carte électronique, qui seront détaillés ci-dessous. La poignée 3 comporte une coque en matière isolante formant une enveloppe allongée délimitant un espace intérieur, formée de deux 35 demicoques 9 et 10 destinées à être assemblée. La poignée 3 présente une forme allongée comportant une extrémité libre 12 et une extrémité de fixation 13 destinée à être fixée sur un support mobile non représenté, le mouvement de la poignée sur le support permettant de générer des signaux de commande vers des organes à commander pour réaliser la fonction de sécurité. Au niveau de l'extrémité de fixation 13, la poignée comporte une ouverture 14 par lesquels peuvent passer des fils conducteurs 15, 16, 17 destinés: à véhiculer les signaux issus des moyens de traitement 15 et 10 - à fournir une alimentation de courant 16, 17. Chaque électrode 4, 5, 6, 7 est reliée par l'intermédiaire d'un fil conducteur 18, 19, 20, 21 à la carte électronique 8. Les électrodes 4, 5, 6, 7 sont réalisées sous forme de revêtement comportant un matériau conducteur et sont chacune destinée à être fixée sur la partie intérieur d'une coque 9, 10 formant la poignée 3 en s'adaptant à sa forme. Ainsi que représenté sur les sur les figures 1 à 3, toutes les électrodes 4, 5, 6, 7 sont situées au niveau de la partie longitudinale de la poignée, et sont formées d'un revêtement en forme de rectangle allongé. Deux électrodes formant un couple, ou en variante une électrode multiple, sont disposées parallèlement à l'intérieur d'une même demi- coque. Comme le montre la figure 4, Dans ce mode de réalisation, chaque électrode est constituée par un revêtement souple, comportant un matériau conducteur souple, sous forme d'une couche souple de cuivre 23. Cette couche conductrice souple de cuivre 23 est fixée sur un support autocollant 24, qui permet de le fixer sur la paroi intérieure d'une demi-coque 9. La couche de cuivre 23 est recouverte d'un vernis 25 pour assurer l'étanchéité. En variante, le vernis peut être remplacé par une résine. En considérant les figures 5 et 6, nous détaillons à présent les composants de la carte électronique 8 et leur fonctionnement. La figure 5 illustre les raccordements de la carte 8, dans le cas de couples d'électrodes comprenant chacun une électrode de mesure et une 35 électrode de référence. Le raccordement de la carte 8 comprend: deux entrées El et E2, destinées à raccorder les fils conducteurs 18 et 19 reliés respectivement aux deux électrodes de mesure 4, 5 des deux couples d'électrodes, - deux entrées Elref et E2ref, destinées à raccorder les fils conducteurs 20 et 21 reliés respectivement aux deux électrodes de référence 6, 7 des deux couples d'électrodes, ces deux entrées étant reliées directement à la terre, deux entrées Al et A2 destinées à être respectivement raccordées aux fils conducteurs d'alimentation 16 et 17, l'entrée A2 étant reliés à la masse, une sortie O destinée à être raccordée au fil 18 de signal de sortie. La figure 9 illustre les raccordements de la carte 8, dans le cas de la variante comportant des électrodes multiples de mesure formant une 15 capacité avec la masse de l'engin. Le raccordement de la carte 8 comprend dans ce cas: - deux entrées El et E2, destinées à raccorder les fils conducteurs 18 et 20 d'une part et 19 et 21 d'autre part reliés respectivement aux deux électrodes de mesure multiples 4, 6 d'une part et 5 et 7 d'autre part, deux entrées Al et A2 destinées à être respectivement raccordées aux fils conducteurs d'alimentation 16 et 17, l'entrée A2 étant reliés à la masse, - une sortie O destinée à être raccordée au fil 18 de signal de sortie. La figure 6 représente de façon schématique les composants de la carte 8, reliés aux entrées et sortie décrites ci-dessus. La carte 8 comporte une puce;26 dédiée à la détection de contact. Il peut s'agir par exemple d'une puce de type QT320 de la société Quantum 30 Research Group Limited ou de toute autre puce équivalente. La puce permet de réaliser la détection selon deux canaux, qui correspondent aux deux électrodes de mesures. Elle donne en sortie pour chaque canal un signal numérique indiquant s'il y a ou non détection de présence en fonction de seuils de 35 détection pouvant être réglés de façon indépendante pour chaque canal. Le fonctionnement interne de la puce est connu et décrit dans la documentation de celle-ci, et ne sera donc pas repris en détail ici. La puce 26 comporte 8 pattes: - deux pattes S1A et S1B, qui constituent les entrées du premier canal - deux pattes S2A et S2B, qui constituent les entrées du second canal, - une patte OUT1, qui constitue la sortie du premier canal, fournissant un signal indiquant si il y a détection ou non par la première électrode de mesure, - une patte OUT2 qui constitue la sortie du second canal, fournissant un signal indiquant si il y a détection ou non par la seconde électrode de mesure, - deux pattes d'alimentation Vdd et Vss. La patte d'alimentation Vdd est reliée: - à l'entrée Al d'alimentation de la carte 8, - à la terre par l'intermédiaire d'un condensateur C4. La patte d'alimentation Vss est reliée à la terre. La patte S1A est reliée: - à l'entrée El de la carte 8 par l'intermédiaire d'une résistance R3, - à la patte S1B par un condensateur Cl, et - à la terre par l'intermédiaire d'un condensateur C3. La patte S2A est reliée: - à l'entrée E2 de la carte 8 par l'intermédiaire d'une résistance R4, - à la patte Si B par un condensateur Cl. Les pattes de sortie des deux canaux OUT1, OUT2 sont reliées, respectivement par deux résistances R1 et R2, à deux entrées d'un 30 composant 27, qui permet de réaliser une opération de ET ou de OU logique sur les deux signaux de sortie des premiers et second canaux de la puce pour fournir le signal de sortie de la carte sur la sortie O. Ce composant 27 permet de combiner les signaux provenant des deux électrodes de mesure, afin de fournir en sortie un signal indiquant la détection lorsque les deux électrodes de mesure détectent une présence, ou lorsque l'un au moins des électrodes de mesure détecte une présence. 10 et A titre d'exemple, les valeurs des tensions, des capacités et des résistances utilisées peuvent être les suivantes: - Vcc: 4,5 Vf - R1:1,5k) -R2:1,5kO - R3: 47 kO - R4:47kO - Cl: entre 2 nF et 100 nF - C2: entre 2 nF et 100 nF -C3: 5 pF - C4: 100 nF. De préférence, les condensateurs implantés sur la carte sont de type céramique NOP ou COG, ou de type film PPS ou de type céramique Y5E et X7R. Le type de circuit décrit ci-dessus est particulièrement adapté pour permettre d'augmenter la sensibilité de détection et de permettre celle-ci à travers l'épaisseur de la coque formant la poignée 3. La puce 26 est programmée pour être calibrée périodiquement pour tenir compte de changements des conditions extérieures affectant les 20 paramètres de détection. D'autre part, la carte 8 comporte des moyens de temporisation non représentés permettant de maintenir le signal de détection à une valeur donnée de détection ou de non détection, pendant un intervalle de temps déterminé après le changement des informations provenant des électrodes. Selon un second mode de réalisation, les mêmes éléments sont repris, la structure des électrodes étant toutefois différente. Ainsi que représenté sur la figure 7, dans ce mode de réalisation, les électrodes sont constituées par un circuit souple, comportant des pistes conductrices noyées dans un support souple isolant. Le circuit souple comporte une superposition d'une première couche de support isolant souple 28, une couche de métal 29, et une seconde couche de support isolant souple 30, le circuit souple pouvant être fixé sur la demi-coque par une couche de colle 32. Selon un troisième mode de réalisation, les mêmes éléments sont 35 repris, la structure des électrodes étant toutefois différente. Ainsi que représenté sur la figure 8, le revêtement constituant l'électrode comporte une couche conductrice constituée par un dépôt de matière 33, réalisé par sous forme d'une peinture conductrice ou en variante par un dépôt galvanoplastique. Ce dépôt de matière peut être appliqué directement sur la coque. Ce revêtement peut lui-même être protégé par une couche isolante 34, pour assurer l'étanchéité. Selon une variante, une électrode de mesure est disposée au niveau de l'extrémité libre de la poignée. Cette disposition permet de manipuler la poignée en ne la saisissant pas, mais en posant simplement la main sur son extrémité. Il est à noter que l'utilisation d'électrodes multiples, composées de plusieurs électrodes individuelles permet d'adapter le dispositif à des formes particulières de la poignée, tout en conservant un montage simple sur la poignée et une surface importante de l'électrode ainsi constituée. En particulier, cette disposition est utilise lorsque la coque comprend un fus de vissage 35, comme représenté sur les figures 2 et 3, qui ne permet pas de fixer simplement une électrode de surface suffisante en une seule partie sur la coque. Comme il va se soi, l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation préférentielles décrites ci-dessus, à titre d'exemples non limitatif; elle en embrasse au contraire toutes les variantes dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dispositif (2) de détection de présence de la main de l'opérateur sur une poignée de commande (3) destinée en particulier à être utilisée dans un engin de travaux publics, un engin agricole ou un engin de manutention, comportant une coque (9, 10) délimitant un espace intérieur, comportant: au moins une électrode conductrice (4, 5, 6, 7) de mesure, comportant un matériau conducteur, et formant avec une référence au moins une capacité, et - des moyens de traitement (8) reliés aux électrodes (4, 5, 6, 7) permettant de déterminer la présence ou l'absence de la main de l'opérateur à partir des signaux électriques provenant des électrodes, caractérisé en ce que l'une au moins des électrodes (4, 5, 6, 7) est réalisée au moins en partie sous forme d'un revêtement, destiné à être appliqué sur la paroi intérieure d'une partie de la coque (9, 10) de la poignée, et dont la forme est complémentaire à celle de la paroi après application. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau conducteur est constitué par une couche de conducteur souple (23) . 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche de conducteur souple (23) est constituée par un film de cuivre. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la couche de conducteur (23) est fixée sur un support autocollant souple (24), lui-même destiné à être fixé sur la paroi intérieure de la coque (9, 10). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau conducteur est constituée par un dépôt de matière (33), réalisé notamment sous forme d'une peinture conductrice ou par un dépôt galvanoplastique appliqué sur la coque (9, 10). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce 30 que le matériau conducteur (23, 33) est recouvert d'une couche isolante (25, 28, 34). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche isolante est constituée par un vernis (25) ou une résine. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 35 l'électrode est constituée par un circuit souple, comportant des pistes conductrices (29) noyées dans un support souple isolant (30, 28) constituant ainsi une superposition d'une couche de support isolant souple (28), une couche de métal (29), et une couche de support isolant souple (30). 9. Dispositif selon l'une des revendication 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins une électrode est multiple, composée de plusieurs électrode 5 individuelles. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une première (4, 6) et une seconde (5, 7) électrode de mesure. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un couple d'électrodes comportant une électrode de mesure (4, 5) et une électrode de référence (6, 7) formant entre elles une capacité. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une électrode de mesure (4, 5, 6, 7) formant une capacité avec la masse de l'engin sur lequel est fixé le dispositif et la poignée. 13. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les moyens de traitement (8) permettent de combiner les signaux provenant des deux électrodes de mesure (4, 6, 5, 7), afin de fournir en sortie (0) un signal indiquant la détection lorsque les deux électrodes de mesure détectent une présence, ou lorsque l'une au moins des électrodes de mesure détecte une présence. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les moyens de traitement (8) opèrent une calibration périodique permettant de tenir compte de changements des conditions extérieures affectant les paramètres de détection. 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les moyens de traitement (8) comporte des moyens de temporisation permettant de maintenir le signal de détection à une valeur donnée de détection ou de non détection, pendant un intervalle de temps déterminé après le changement des informations provenant des électrodes. 16. Poignée de commande destinée en particulier à être utilisée dans un engin de travaux publics, un engin agricole ou un engin de manutention, comportant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 15. 17. Poignée de commande selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'au moins un couple d'électrode est situé dans la coque (8, 9), au niveau de sa partie longitudinale. 18. Poignée de commande selon l'une des revendications 16 et 17, caractérisée en ce qu'au moins une électrode de mesure est disposée dans la coque (8, 9), au niveau de l'extrémité libre (12) de la poignée.