Brevet FR2966280A1 — publié le 20120420

L'invention concerne une électrode et son écran de blindage électrique. Une telle électrode est utilisée notamment pour réaliser un capteur de détection de proximité et/ou de contact, plus particulièrement dans une poignée de portière d'un véhicule automobile. L'invention est plus particulièrement adaptée à la réalisation d'un dispositif d'accès et de démarrage passif sécurisé ou « passive start and entry» en anglais, notamment pour un véhicule. Figure 1, selon l'art antérieur, un véhicule (100) comportant un tel dispositif comprend un calculateur d'habitacle (110), couramment désigné par l'acronyme BCM pour « Body Control Module » en anglais. Ce calculateur est connecté à des composants électroniques situés notamment dans les poignées de portière (120). Ces poignées comprennent des moyens pour détecter l'approche et/ou le contact d'une main sur la poignée de portière (120) et des moyens pour émettre un champ électromagnétique à destination d'un badge (130). Ainsi, lorsqu'une personne porteuse de ce badge (130), par exemple le propriétaire du véhicule, se trouve dans une zone (140) proche du véhicule et que sa main approche et/ou rentre en contact de la poignée de portière (120), en particulier quand elle s'approche d'une zone de déverrouillage précise et déterminée ou rentre en contact avec elle, cette approche et/ou ce contact est détecté et le BCM (110) est informé et génère un champ électromagnétique grâce à une antenne située également dans la poignée. Le badge (130) détecte alors l'émission du champ électromagnétique du véhicule et émet un code. Le code reçu par le véhicule est transféré au BCM (110) qui confirme la validité du code et déverrouille les portières du véhicule lorsque le porteur du badge pose la main sur la poignée de portière (120). Ce procédé de déverrouillage des portières (120) du véhicule (100) est connu de l'état de l'art. Le procédé de verrouillage des portières (120) du véhicule (100) fonctionne de manière identique sur une zone de verrouillage précise et déterminée. Figure 2, selon une vue de détail en coupe relative à l'art antérieur, une poignée de portière (120) d'un tel véhicule comporte une antenne (221) pour émettre selon une fréquence déterminée et activer le badge. Elle comporte également une électrode (223) laquelle sert à détecter l'approche et/ou le contact d'une main sur la poignée de portière (120). Pour des raisons de sécurité, lorsque la présence du badge (130) est détectée à proximité du véhicule (100) par l'antenne (221), les portières de celui-ci ne sont déverrouillées que si le contact, en l'occurrence avec une main, est détecté par l'électrode (223) sur la face interne de la poignée de portière (120). Cette détection est généralement de type capacitif. Un écran de blindage (222) permet d'éviter les détections sur la face externe de la poignée. Pour que ce dispositif fonctionne, et notamment pour que la détection de l'émission à faible puissance de l'antenne (221) soit détectée et permette d'activer le circuit du badge (130), le spectre en fréquence d'émission de l'antenne (221) doit être parfaitement maîtrisé. Or, s'il est facile de définir ce spectre en fonction des caractéristiques de l'antenne (221), celui-ci est modifié par l'environnement de cette antenne, notamment par la présence de l'électrode (223) et de son écran (221). En effet des courants induits par l'électrode circulent dans l'antenne et viennent perturber son émission. Pour contrer ces effets, une des solutions de l'art antérieur consiste à placer une couche électriquement isolante de forte épaisseur entre l'antenne (221) et l'écran (222). Toutefois, cette solution au problème se fait au détriment de la compacité, le dispositif étant alors difficile à intégrer dans une poignée de portière (120). Alternativement, le circuit d'émission de l'antenne (221) peut être calibré une fois l'antenne montée dans la poignée. Cette solution, qui préserve la compacité, implique que pour chaque type de véhicule (100), de poignée de portière (120), d'électrode (223) et d'écran de blindage (221), le circuit soit calibré de manière différente, même si l'antenne (223) est la même. Cette situation est économiquement défavorable, particulièrement pour des applications de très grande série comme dans le secteur automobile. L'invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur en proposant une électrode, notamment pour la constitution d'un capteur de proximité capacitif, caractérisée 20 en ce qu'elle comprend : - un support isolant s'étendant principalement selon une direction longitudinale ; - une première face, dite électrode, constituée d'un circuit conducteur imprimé sur une face du support isolant, ladite face étant apte à constituer une électrode ; 25 ^ une seconde face, dite écran, constituée d'un circuit conducteur imprimé sur une face du support isolant opposée à la première, cette face étant apte à constituer un écran de blindage électrique pour l'électrode de la première face ; - les deux circuits conducteurs étant imprimés sous la forme d'une pluralité de 30 bandes parallèles s'étendant longitudinalement et séparées l'une de l'autre par une bande isolante. La réalisation de l'électrode et de l'écran de blindage par la technologie des circuits imprimés permet, par la présence des bandes isolantes entre les bandes conductrices, d'empêcher la création de courants induits par l'antenne dans l'électrode et 35 dans l'écran de blindage, ceux-ci ne pouvant plus former de boucles de circulation sauf à l'intérieur même des bandes ; courants induits qui, selon l'art antérieur, entraînaient une baisse des caractéristiques électriques telles que l'inductance et la résistance du circuit d'émission. Ainsi les caractéristiques de l'antenne telle qu'elle a été conçue sont conservées et le calibrage du circuit d'émission n'est plus indispensable. L'invention peut être mise en oeuvre selon des modes avantageux exposés ci-après, lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison 5 techniquement opérante. Avantageusement, la largeur des bandes conductrices est supérieure à la largeur des bandes isolantes les séparant sur la face électrode et la largeur des bandes conductrices est inférieure à la largeur des bandes isolantes les séparant sur la face écran. Cette caractéristique, en augmentant la distance entre les bandes conductrices de 10 la partie à proximité immédiate de l'antenne et en réduisant la largeur de ces bandes conductrice, confine toute circulation de courants induits dans des bandes très étroites, dont la largeur est néanmoins suffisante pour créer l'écran de blindage de l'électrode. Côté électrode, sur la première face où une surface conductrice plus importante est nécessaire pour assurer la fonction de détection, les bandes isolantes empêchent 15 néanmoins la création de boucles de circulation de courants induits à la surface de l'électrode. Pour un dispositif placé dans une poignée de porte et une antenne émettant à 125 kHz, ce qui constitue un standard pour ce type d'application, des résultats optimaux sont obtenus pour une largeur des bandes conductrices égale à 1 mm et une largeur des 20 bandes isolantes à 0,3 mm sur la face électrode et inversement sur la face écran. Ces dimensions sont également faciles à respecter avec la technologie des circuits imprimés. L'invention concerne également un dispositif d'émission et de détection de proximité caractérisé en ce qu'il comprend une électrode selon l'un des modes de réalisation précédents et une antenne en contact avec la face écran de cette électrode. 25 Un tel dispositif est particulièrement compact car il ne nécessite pas l'interposition d'un isolant entre l'électrode et l'antenne. Ce dispositif peut être avantageusement mis en oeuvre dans une poignée de portière, l'électrode étant apte à détecter le contact et/ou l'approche d'une main sur cette poignée. 30 Finalement l'invention concerne également un véhicule, notamment automobile, comprenant une telle poignée de porte. Ainsi ce véhicule peut proposer une fonction d'accès et de démarrage passif compétitive en termes de coût. L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et des figures 1 à 4 dans lesquelles : 35 la figure 1, relative à l'art antérieur, représente schématiquement un véhicule automobile en vue de dessus ; - la figure 2, également relative à l'art antérieur, illustre en vue de dessus et en coupe une poignée de portière comprenant une antenne et une électrode pour la détection d'un contact avec la poignée ; - la figure 3 montre en vue de face une électrode selon un exemple de réalisation de l'invention, figure 3A selon la face électrode, figure 3B selon la 5 face écran ; - et la figure 4 est un tableau comparatif montrant un exemple de modification des caractéristiques de l'antenne lorsque celle-ci est placée à proximité d'une électrode selon l'art antérieur et à proximité d'une électrode selon l'invention. Figure 3, une électrode 300 selon l'invention est constituée d'un circuit imprimé 10 « en peigne » sur chacune de ses faces, séparées par un support isolant (350), s'étendant principalement selon une direction longitudinale 360. Figure 3A, sur la face côté électrode 301 les bandes conductrices 310 sont séparées par des bandes isolantes 320 plus étroites que les bandes conductrices, ces bandes sont orientées dans la direction longitudinale 360 de l'électrode 300. Les bandes conductrices 310 sont 15 connectées à une de leurs extrémités 311 à un circuit électronique. A leur autre extrémité 312, elles sont disjointes et séparées par une bande isolante 320. Selon un mode de réalisation avantageux, les bandes conductrices 310 ont une largeur de 1 mm et sont séparées par des bandes isolantes 320 de 0,3 mm. Ainsi la face côté électrode 301 se comporte vis-à-vis de la fonction technique de détection de contact comme une 20 électrode dont la surface conductrice couvrirait l'intégralité de la surface de cette face. En revanche, les bandes conductrices 310 étant disjointes à l'une de leurs extrémités 312, cette discontinuité empêche la création de courants induits sur l'ensemble de la surface de l'électrode 301. Figure 3B, sur la face côté écran de blindage 302, les bandes conductrices 330 25 sont de largeur inférieure aux bandes isolantes 340 les séparant. Selon un mode de réalisation avantageux, les bandes conductrices 330 ont une largeur de 0,3 mm et les bandes isolantes 340 une largeur de 1 mm. Les bandes conductrices 330 sont reliées à la masse à l'une de leurs extrémités 311' et sont disjointes, séparées par des bandes isolantes 340 à leur autre extrémité 312'. La surface conductrice sur cette face 302 est 30 suffisante pour assurer la fonction technique d'écran de blindage vis-à-vis de la face côté électrode 301, mais les discontinuités entre les bandes conductrices 330 à leur extrémité 312' empêchent la création de courants induits sur la surface de cette face. Figure 4, le tableau 400 donne la valeur de l'inductance 411 (Ls) et de la résistance 412 (Rs) d'une antenne en régime sinusoïdal établi sous une tension 35 d'alimentation de 1 Volt crête à 125 kHz. La colonne 421 donne les valeurs nominales de l'antenne en micro-Henry (pH) pour l'inductance et en Ohms pour la résistance. La colonne 422 donne les valeurs modifiées d'inductance 411 et de résistance 412 lorsque cette antenne 221 est placée sur une électrode 300 selon l'art antérieur, constituée d'une plaque de cuivre de surface continue. La colonne 423 montre la modification des valeurs nominales (411 et 412) lorsque cette antenne 221 est placée en contact côté électrode 301 avec une électrode selon un exemple de réalisation de l'invention, et la colonne 424 donne les valeurs caractéristiques 411 et 412 modifiées lorsque l'antenne 221 est placée en contact avec une électrode 300 selon l'invention côté écran de blindage 302. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle visait. En particulier, l'électrode selon l'invention influence très peu les caractéristiques de l'antenne et supprime la nécessité de calibrage du circuit d'alimentation de celle-ci. REVENDICATIONS1. Électrode (300), notamment pour la constitution d'un capteur de proximité capacitif, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un support isolant (350) s'étendant principalement selon une direction longitudinale (360) ; - une première face (301), dite électrode, constituée d'un circuit conducteur (310) imprimé sur une face du support isolant (350), ladite face étant apte à constituer une électrode ; - une seconde face (302), dite écran, constituée d'un circuit conducteur (330) imprimé sur une face du support isolant (350) opposée à la première, cette seconde face (302) étant apte à constituer un écran de blindage électrique pour l'électrode de la première face (301) ; - les deux circuits conducteurs (310, 330) étant imprimés sous la forme d'une pluralité de bandes parallèles s'étendant selon la direction longitudinale (360) et séparées l'une de l'autre par une bande isolante (320, 340). 2. Electrode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la largeur des bandes conductrices (310) est supérieure à la largeur des bandes isolantes (320) les séparant sur la face électrode (301) et la largeur des bandes conductrices (330) est inférieure à la largeur des bandes isolantes (340) les séparant sur la face écran (302). 3. Électrode selon la revendication 2, caractérisée en ce que la largeur des bandes 20 conductrices (310) est égale à 1 mm et la largeur des bandes isolantes (320) à 0,3 mm sur la face électrode (301) et inversement sur la face écran (302). 4. Dispositif d'émission et de détection de proximité caractérisé en ce qu'il comprend une électrode (300) selon l'une quelconque des revendications précédente et une antenne (221) en contact avec la face écran (302) de l'électrode. 25 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode (300) selon la revendication 3 et que la fréquence d'émission de l'antenne est de 125 kHz. 6. Poignée de portière (120) caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif selon la revendication 4, l'électrode (300) étant apte à détecter le contact et/ou l'approche d'une 30 main sur cette poignée. 7. Véhicule (100), notamment automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une poignée de portière (120) selon la revendication 6.