Brevet FR2913272A1 — publié le 20080905

Capteur à surface tactile La présente invention concerne un capteur à surface tactile utilisant des résistances sensibles à la pression (également connu sous le nom de capteur FSR pour :Force Sensing Resistor en anglais). L'invention s'applique également à un dispositif de commande électrique par surface tactile FSR, notamment pour les dispositifs de commande de véhicules automobiles tel qu'un mécanisme motorisé d'ouverture et/ou de fermeture d'au moins un ouvrant ou un organe électronique pour un écran multimédia ou un système de climatisation. On a proposé, plus récemment, d'utiliser pour ces commandes, des surfaces tactiles permettant de détecter un appui simple du doigt pour déclencher un type particulier d'action ou de commande, comme pour une commande d'organe de véhicule, en fonction de la position de l'appui détecté et/ou du déplacement ultérieur de cet appui sur la surface. Ces surfaces tactiles utilisent de plus en plus la technologie des résistances sensibles à la pression, qui devancent d'autres technologies équivalentes, comme par exemple des technologies capacitives ou encore optiques, grâce à sa facilité de mise en oeuvre et à sa robustesse. De tels capteurs sont par exemple connus sous le nom tablette digitalisante 20 (dénomination anglaise "Digitizer pad") et on cite comme art antérieur les documents suivants : US 4,810,992, US 5,008,497, FR 2683649 ou encore EP 0 541 102. Ces capteurs comprennent des couches semi-conductrices prises en sandwich entre par exemple une couche conductrice et une couche résistive. En exerçant une pression sur la couche FSR, sa résistance ohmique diminue, permettant ainsi, par 25 application d'une tension adaptée, de mesurer la pression appliquée et/ou la localisation die l'endroit où la pression est exercée. 8RT0051 (SFR 5098) Les coordonnées délivrées par le capteur sont exploitées pour la réalisation de la commande d'une fonction spécifique électrique associée à la zone touchée par la main d'un utilisateur. Dans certains cas où l'on souhaite détecter un mouvement du doigt de 5 commande en tracé fermé, tel qu'une boucle fermée, il est notamment prévu des capteurs présentant une surface tactile de forme circulaire se rebouclant sur elle-même. La figure 1 de l'état de la technique montre un tel capteur, comprenant une surface tactile 36 utilisant des résistances sensibles à la pression pour la détection d'un mouvement circulaire (flèche 38) d'un doigt de commande 40. 10 Les coordonnées du doigt de commande 40 sont obtenues par la détermination du barycentre des points d'appui de la zone d'appui du doigt 40. L'inconvénient de cette disposition du capteur est une erreur d'interprétation de localisation du doigt 40 survenant lorsque le doigt 40 est positionné à la jointure 42 des deux extrémités de la boucle formée par le capteur. 15 En effet, au moment où le doigt de commande chevauche les deux extrémités de la boucle du capteur, la réelle position du doigt ne correspond plus au barycentre des points d'appui, ce qui conduit à une interprétation erronée de localisation. Sur la figure 1, une position du doigt 40 sur l'interstice 42, c'est-à-dire à cheval sur les deux extrémités de la surface tactile 36, est interprété par le capteur comme une 20 position située au barycentre des deux extrémités du capteur, soit une position diamétralement opposée à la position réelle du doigt 40, schématisée par la croix 44. Le but de la présente invention est donc de proposer un capteur à surface tactile de type FSR permettant de détecter un mouvement en tracé fermé du doigt qui ne présente pas les inconvénients des capteurs surfaciques de l'art antérieur. 25 A cet effet, l'invention a pour objet un capteur à surface tactile comprenant une surface tactile utilisant des résistances sensibles à la pression dans une zone de commande formant au moins un tracé fermé, caractérisé en ce que la surface tactile BRT0051 (SFR 5098) comporte une première bande active susceptible de fournir un premier signal à une unité de traitement correspondant à une zone d'appui d'un doigt de commande appliqué sur ladite première bande, et au moins une deuxième bande active susceptible de fournir un deuxième signal à l'unité de traitement correspondant à une zone d'appui d'un doigt de commande appliqué sur ladite deuxième bande, lesdites bandes actives étant disposées de manière à pouvoir localiser un appui dans toute la zone de commande. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est un schéma du capteur de l'état de la technique commenté ci-dessus. - la figure 2 est une vue schématique désassemblée d'un capteur selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 3a est une vue schématique d'un second mode de réalisation du 15 capteur selon l'invention, - la figure 3b est une vue analogue à la figure 3a en perspective, les figures 4a, 4b, 5a, 5b, 6a et 6b sont des vues schématiques de dessus et en perspectives de variantes du second mode de réalisation du capteur selon l'invention, 20 la figure 7 est une vue schématique d'un troisième mode de réalisation du capteur selon l'invention, la figure 8 est un schéma d'une variante de réalisation. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. 25 La figure 2 illustre un capteur à surface tactile 1 selon l'invention, utilisant des résistances sensibles à la pression (également connu sous le nom de capteur FSR pour Force Sensing Resistor en anglais). Ce capteur 1 est notamment destiné à être intégré dans un dispositif de commande électrique par surface tactile de type FSR, notamment pour les dispositifs de commande 30 de véhicules automobiles tel qu'un mécanisme motorisé d'ouverture et/ou de fermeture BRT0051 (SFR 5098) d'au moins un ouvrant ou un organe électronique pour un écran multimédia ou un système de climatisation ou toute autre commande électrique de véhicule automobile comme une commande de siège électrique ou des commandes de lumière telles qu'une liseuse de plafonnier ou un éclairage d'ambiance. Le capteur à surface tactile 1 comprend une surface tactile utilisant des résistances sensibles à la pression dans une zone de commande 2 formant au moins un tracé fermé. La surface tactile comporte une première bande active 3 susceptible de fournir un premier signal 6a à une unité de traitement 8 correspondant à une zone d'appui d'un doigt de commande appliqué sur la première bande 3, et au moins une deuxième bande active 5 susceptible de fournir un deuxième signal 6b à l'unité de traitement 8 correspondant à une zone d'appui d'un doigt de commande appliqué sur la deuxième bande 5. Une zone d'appui correspond à une ;pression appliquée par un doigt de commande dans la zone de commande 2 modifiant la résistance ohmique de la bande active 3, 5. Par l'application d'une tension adaptée, l'unité de traitement 8 mesure le signal correspondant à la pression appliquée et/ou la localisation de l'endroit où la pression est exercée sur chaque bande active 3, 5 et détermine la localisation de la zone d'appui par le barycentre des signaux fournis pour chaque bande active 3, 5. L'unité de traitement 8 détermine ensuite la position correcte de la zone d'appui dans la zone de commande 2 en vérifiant la cohérence des deux signaux de mesure. Les bandes actives 3, 5 sont dites glissantes , c'est-à-dire que l'on détecte non seulement la zone d'appui d'un doigt de l'utilisateur, mais aussi son mouvement, en particulier la direction de déplacement d'un doigt de l'utilisateur pour une commande en mode dit automatique . Les bandes actives 3, 5 sont disposées de manière à pouvoir localiser un appui dans toute la zone de commande 2. Cette caractéristique peut être obtenue avec une zone de commande 2 comportant deux bandes actives 3, 5. Dans le premier mode de réalisation illustré par la figure 2, chaque bande active 3, 5 présente une forme annulaire ouverte par un interstice 10a, 10b, les bandes actives 3, BRT0051 (SFR 5098) 5 étant superposées de telle sorte que les interstices 10a, 10b sont angulairement décalés le:; uns des autres dans la zone de commande 2. Les bandes actives 3, 5 sont décalées d'un angle f3, tel que les interstices 10a, 10b des bandes actives 3, 5 superposées ne se chevauchent pas, de sorte qu'une zone d'appui ne puisse pas chevaucher simultanément deux interstices 10a, 10b et fournir simultanément deux signaux qui seraient mal interprétés par l'unité de traitement 8. Pour réduire l'encombrement et le nombre de pièces du capteur 1, on prévoit que deux bandes actives 3, 5 en regard possèdent une couche de support 12 en commun portant de part et d'autre une piste associée à chaque bande active 3, 5. Les pistes peuvent être en graphite et obtenues par sérigraphie. Les couches de chaque bande active 3, 5 peuvent être maintenues séparées entre elles par une entretoise 13a, 13b formée par deux rondelles concentriques. Ainsi, lorsque le doigt de l'utilisateur parcourt la zone de commande 2, il appui simultanément sur les bandes actives 3, 5 superposées, excepté lorsque le doigt 15 chevauche l'interstice 10a, 10b d'une bande active 3, 5. Pour chaque position du doigt de commande dans la zone de commande 2, chaque bande active 3, 5 fournit un signal 6a, 6b à l'unité de traitement 8 pour en déduire une localisation correcte de la commande. Par exemple, lorsque le doigt de commande est positionné dans la zone de 20 commande 2 à l'emplacement schématisé sur la figure 2 par la croix 15, le doigt appui à le fois sur la bande active 3 supérieure et la bande active 5 inférieure. Chaque bande active 3, 5 fourni un signal 6a, 6b à l'unité de traitement 8. Cette unité 8 détermine une position d'appui à partir de chaque signal 6a, 6b reçu. Si les positions obtenues par les deux signaux 6a, 6b concordent, la position d'appui est 25 validée et peut être exploitée par la suite par une commande comme décrit ci-dessus. Dans le cas où une différence apparaît entre les deux positions obtenues, l'unité de traitement 8, qui a mémorisé la position de barycentre obtenue lorsque l'on appui sur les deux extrémités, peut rejeter cette mesure par vérification de la cohérence avec l'autre signal de mesure 6a, 6b dont la position sera validée. E3RT0051 (SFR 5098) Prenons maintenant l'exemple où le doigt de commande est positionné à l'emplacement schématisé par la croix 17. Le doigt est positionné dans l'interstice 10a, appuyant sur deux extrémités 3a, 3b de la bande active 3 supérieure ainsi que sur la bande active 5 inférieure. L'unité de traitement 8 est programmée pour reconnaître ce cas de figure et déterminer quelle est l'interprétation correcte de la localisation du doigt de l'utilisateur. Ce mode de réalisation présente l'avantage de couvrir complètement la zone de commande 2 de sorte que celle-ci ne comporte pas de zone morte. D'autre part, ce mode de réalisation n'occasionne pas de ressenti pour l'utilisateur au passage du doigt sur les interstices 10a, 10b. Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 3a et 3b, les bandes actives 3, 5 s'assemblent en série dans au moins un tracé fermé de commande pour localiser un appui dans la zone de commande 2. Dans ce mode de réalisation, la zone de commande 2 peut présenter une forme polygonale, circulaire ou quelconque. Les bandes actives 3, 5 présentent alors des formes complémentaires adaptées pour s'assembler et couvrir toute la zone de commande 2. On considère que la zone de commande 2 est couverte même si elle comporte au moins deux interstices 10a, 10b entre les bandes actives 3, 5 successives. Les figures 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, représentent des formes de réalisation pour lesquelles la zone de commande 2 possède une forme circulaire. Dans ce cas, au moins unie bande active 3, 5 présente avantageusement une forme d'arc de cercle. Ainsi, lorsque le doigt de l'utilisateur parcourt la zone de commande 2, il appui successivement sur les bandes actives 3, 5, en chevauchant parfois un interstice 10a, 10b. Pour chaque position du doigt de commande, chaque bande active 3, 5 fournit un signal 6a, 6b à l'unité de traitement 8 qui en déduit la localisation de la zone d'appui. Par exemple, lorsque le doigt de commande est positionné dans la zone de commande 2 à l'emplacement schématisé sur la figure 3a par la croix 15 (figure 3a), le doigt de commande appui sur la bande active 5 et n'appui pas sur la bande active 3. BRT0051 (SFR 5098) La bande active 5 renvoi un signal 6b correspondant à la zone d'appui du doigt et la bande active 3 ne fournit pas de signal ou un signal 6a correspondant à l'absence d'appui. L'unité de traitement 8 n'a alors aucun mal à déterminer la position correcte du 5 doigt de commande. Dans un second exemple, le doigt de commande est positionné à l'emplacement schématisé par la croix 17 de la figure 3a, dans l'interstice 10a, et appui simultanément sur deux extrémités 3a, 5a des bandes actives 3 et 5. La bande active 3 renvoi un signal 6a correspondant à la zone d'appui sur 10 l'extrémité 3a et la bande active 5 renvoi un signal 6b correspondant à la zone d'appui sur l'extrémité 5a, ce qui permet à l'unité de traitement 8 de déterminer la position correcte du doigt de commande. Ce second mode de réalisation présente l'avantage d'être peu couteux et facile à réaliser. 15 Pour faciliter encore la réalisation et le traitement du signal des deux modes de réalisation précédents, on peut prévoir que les bandes actives 3, 5 sont sensiblement identiques, comme illustré sur les figures 2, 3b et 5b. Les figures 6a et 6b représentent deux autres formes de réalisation pour lesquelles les bandes actives 3, 5 s'assemblent en série dans une zone de commande 2 formant un 20 tracé fermé de forme quelconque. Alternativement, selon un troisième mode de réalisation, la zone de commande 2 du capteur tactile 1 forme au moins deux, de préférence exactement deux tracés fermés, les bandes actives 3, 5 présentant des formes sensiblement symétriques. La figure 7 illustre ce troisième mode de réalisation pour une zone de commande 25 2 formant deux tracés fermés. La zone de commande 2 comporte deux bandes actives 3, 5. Chaque bande active 3 comporte trois extrémités 3a, 3c, 3d pour s'assembler avec les trois extrémités 5a, 5c, 5d de l'autre bande active 5 formant trois interstices 10a, 10b et 10c. BRT0051 (SFR 5098) Avantageusement, les interstices 10a, 10b, 10c entre bandes actives 3, 5 possèdent une largeur sensiblement inférieure à la largeur d'une zone d'appui d'un doigt de commande, ce qui permet de limiter la création de zones mortes. A cet effet, l'invention prévoit dans la variante de réalisation illustrée sur les figures 4a, 4b, 5a, 5b et 6a qu'au moins deux extrémités 3a, 3c, 5a, 5c de bandes actives 3, 5 sont mises bout à bout de manière à ce qu'elles soient sensiblement parallèles entre elles et obliques par rapport à une direction 19 évoluant depuis le centre du tracé fermé. Alternativement et/ou plus particulièrement et comme illustré sur les figures 5a et 5b, au moins deux extrémités 3a, 3c, 5a, 5c d'une même bande active 3, 5, sont sensiblement parallèles entre elles. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 8, au moins deux extrémités 3a, 5a de bandes actives 3, 5 mises bout à bout présentent une forme de chevron. Un tel capteur 1 dont la surface tactile comporte une première bande active 3 et au moins une deuxième bande active 5, susceptibles de fournir un signal 6a, 6b à une unité de traitement 8 correspondant à une zone d'appui d'un doigt de commande appliqué sur la bande active 3, 5 concernée, les bandes actives 3, 5 étant disposées de manière à pouvoir localiser un appui dans toute la zone de commande 2, permet de déterminer facilement le barycentre des points d'appui d'une zone d'appui du doigt de commande situé dans un interstice 10a, 10b, 10c, à partir du barycentre lu par chaque bande active 3, 5, du capteur 1, ce qui permet de supprimer les interprétations erronées de commande. BRT0051 (SFR 5098) REVENDICATIONS 1. Capteur à surface tactile (1) comprenant une surface tactile utilisant des résistances sensibles à la pression dans une zone de commande (2) formant au moins un tracé fermé, caractérisé en ce que la surface tactile comporte une première bande active (3) susceptible de fournir un premier signal (6a) à une unité de traitement (8) correspondant à une zone d'appui d'un doigt de commande appliqué sur ladite première bande (3), et au moins une deuxième bande active (5) susceptible de fournir un deuxième signal (6b) à l'unité de traitement (8) correspondant à une zone d'appui d'un doigt de commande appliqué sur ladite deuxième bande (5), lesdites bandes actives (3, 5) étant disposées de manière à pouvoir localiser un appui dans toute la zone de commande (2). 2. Capteur à surface tactile (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bande active (3, 5) présente une forme annulaire ouverte par un interstice (10a, 10b), les bandes actives (3, 5) étant superposées de telle sorte que les interstices (10a, 10b) sont angulairement décalés les uns des autres dans la zone de commande (2). 3. Capteur à surface tactile (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux bandes actives (3, 5) en regard possèdent une couche de support (12) en commun portant de part et d'autre une piste associée à chaque bande active (3, 5). 4. Capteur à surface tactile (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes actives (3, 5) s'assemblent en série. 5. Capteur à surface tactile (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone de commande (2) présente une forme polygonale. 6. Capteur à surface tactile (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone de commande (2) présente une forme circulaire. 7. Capteur à surface tactile (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins une bande active (3, 5) présente une forme d'arc de cercle. 8. Capteur à surface tactile (1) selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que les bandes actives (3, 5) sont sensiblement identiques. SRT0051 (SFR 5098) 2913272 IO 9. Capteur à surface tactile (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de commande (2) forme au moins deux tracés fermés et en ce que les bandes actives (3, 5) présentent des formes sensiblement symétriques. 10. Capteur à surface tactile (1) selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que la zone de commande (2) comporte deux bandes actives (3, 5). 11. Capteur à surface tactile (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les interstices (10a, 10b, IOc) entre bandes actives (3, 5) possèdent une largeur sensiblement inférieure à la largeur d'une zone d'appui d'un 10 doigt de commande. 12. Capteur à surface tactile (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins deux extrémités (3a, 3c, 5a, 5c) de bandes actives (3, 5) sont mises bout à bout de manière à ce qu'elles soient sensiblement parallèles entre elles et obliques par rapport à une direction (19) évoluant depuis le 15 centre du tracé fermé. 13. Capteur à surface tactile (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins deux extrémités (3a, 3c, 5a, 5c) d'une même bande active (3, 5) sont sensiblement parallèles entre elles. 14. Capteur à surface tactile (1) selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce qu'au moins deux extrémités (3a, 5a) de bandes actives (3, 5) mises bout à bout présentent une forme de chevron. 15. Dispositif de commande électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur à surface tactile (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes. BRT0051 (SFR 5098)