Brevet FR3027400A1 — publié le 20160422

L'invention concerne un procédé de détection d'approche et/ou de contact et un dispositif associé. L'invention s'applique plus particulièrement procédé de détection d'approche et/ou de contact d'un utilisateur vers une poignée de portière de véhicule automobile. De nos jours, certains véhicules automobiles sont équipés d'accès « main libre » ; c'est-à-dire que l'utilisateur autorisé du véhicule n'a plus besoin d'une clé pour ouvrir les portières et autres ouvrants (capot, coffre, etc.) de son véhicule. Il possède à la place d'une clé, un badge d'identification (ou télécommande) avec lequel le système électronique de véhicule interagit. Pour solliciter l'ouverture d'une portière, par exemple, l'utilisateur se rapproche de la poignée de la portière. Un capteur capacitif de présence situé dans la poignée, détecte la présence de la main de l'utilisateur. Ce capteur est connecté au calculateur électronique du véhicule (ECU : abréviation anglaise pour « Electronic Control Unit ») et lui envoie un signal de détection de présence. Le calculateur électronique du véhicule a, au préalable, identifié l'utilisateur comme étant autorisé à accéder à ce véhicule, ou alternativement, suite à la réception de ce signal de détection, il procède à cette identification. Pour cela, il envoie par l'intermédiaire d'une antenne LF (abréviation anglaise pour « Low Frequency », Basse Fréquence) une demande d'identification au badge (ou à la télécommande) porté(e) par l'utilisateur. Cette antenne LF est également située dans la poignée de portière dans laquelle se trouve le capteur capacitif de présence. Le badge envoie en réponse, par ondes RF (basse fréquence) son code d'identification vers le calculateur électronique du véhicule. Si le calculateur électronique reconnait le code d'identification comme celui autorisant l'accès au véhicule, il déclenche l'ouverture de la portière. Si, en revanche, le calculateur électronique n'a pas reçu de code d'identification ou si le code d'identification reçu est erroné, l'ouverture ne se fait pas. Un tel capteur capacitif est constitué d'une électrode 40 de capacité Ce (cf. figure 1) intégrée dans la poignée P de la portière du véhicule V (cf. figure 4) et d'un dispositif de mesure D de la variation de la capacité Ce qui se présente sous la forme d'un oscillateur à relaxation, c'est-à-dire un oscillateur dont la variation de fréquence permet de déterminer la valeur de la variation de la capacité Ce. Un tel dispositif de mesure D de la capacité Ce est connu de l'homme du métier et est décrit dans la demande de brevet publiée FR 2 999 833 Al. Cependant, pour certains véhicules V, certaines fonctions sont activées avant 35 même que la présence de l'utilisateur soit détectée près de la poignée P par le capteur capacitif. Ces fonctions peuvent être par exemple, la mise en marche de certains dispositifs lumineux, ou l'allumage du tableau de bord dès qu'un utilisateur a été authentifié à l'aide de son badge par le véhicule V, c'est-à-dire dès que l'identifiant du badge a été reconnu par une ou les antenne(s) LF du véhicule V dans un rayon prédéterminé autour dudit véhicule V. Pour ces véhicules, l'antenne LF située dans la poignée P de portière du véhicule V scrute périodiquement la présence d'un identifiant de badge compatible avec le véhicule V en émettant donc des ondes électromagnétiques de façon périodique, avant même que l'approche de la main M de l'utilisateur ne soit détectée à proximité de la poignée P de portière. Or, le fonctionnement de l'antenne LF génère des fausses détections d'approche et/ou de contact par le capteur capacitif et donc des déverrouillages intempestifs de la portière du véhicule V, surtout lorsqu'un badge compatible a été identifié autour du véhicule V. Dans ce but, l'invention propose un procédé de détection d'approche et/ou de contact ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur, en l'occurrence en rendant le capteur capacitif insensible au fonctionnement d'une antenne LF située à proximité dudit capteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels : la figure 1, représente schématiquement, un dispositif de mesure D de la variation de capacité Ce de l'art antérieur, utilisant un oscillateur à relaxation, la figure 2, représente schématiquement selon le temps t, la variation de la tension Vce aux bornes de la capacité Ce durant les cycles de charge C+ et de décharge C- selon le dispositif D de la figure 1, la figure 3, représente selon la fréquence de l'oscillateur à relaxation, le nombre de fausses détections du dispositif de mesure D, la figure 4 représente une poignée P de portière de véhicule V comprenant une antenne radiofréquence, une électrode et un dispositif de mesure D. Le fonctionnement d'un tel dispositif de mesure D de la variation de la capacité Ce de l'électrode 40, illustré à la figure1, est décrit ci-dessous. Lorsque la main M de l'utilisateur se rapproche de la poignée P de la portière, 35 c'est-à-dire lorsque l'utilisateur se rapproche de l'électrode 40, aux figures 1 et 4, la capacité C, de l'électrode intégrée dans la poignée P augmente d'une valeur AC,. Cette variation AC, de la capacité Ce est mesurée à l'aide d'un dispositif de mesure D. Si la valeur de la variation 3,C, franchit un seuil, cela entraine la validation de la détection de la présence de la main M près de la poignée P de la portière. En effet, cela signifie que la main M de l'utilisateur est suffisamment proche de la poignée P et qu'il demande l'accès au véhicule V. Selon l'art antérieur, le dispositif de mesure D, de la variation de la capacité Ce représenté à la figure 1 comprend : - une tension d'alimentation Vdd, - une capacité Ce, sous la forme généralement d'une électrode 40, ayant une tension Vce à ses bornes, - des moyens de charge 101 et de décharge 102 de la capacité Ce, qui effectuent un nombre prédéterminé Nc de cycles de charge et de décharge de la capacité Ce, - des moyens de comparaison 200, sous la forme de deux comparateurs, un premier comparateur 201, comparant la tension Vce aux bornes de la capacité Ce par rapport à une première valeur de référence Vref-, et un deuxième comparateur 202, comparant la tension Vce aux bornes de la capacité Ce par rapport à une deuxième valeur de référence Vref+, - des moyens de contrôle 300 des moyens de charge 101 et de décharge 102 qui activent les moyens de charge 101 et de décharge 102 de la capacité Ce en fonction du résultat des comparaisons effectuées par les moyens de comparaison 200 (201, 202) et selon une logique détaillée ci-dessous, - un compteur 400 qui mesure la durée tmes2 nécessaire au dispositif de mesure D pour effectuer le nombre prédéterminé Nc de cycles de charge et de décharge de la capacité Ce, - des moyens de calcul 500, qui calculent une variation de temps At entre cette durée tmes2 et une durée tmes1 précédemment mesurée, At = tmes2 - tmesl, la variation de temps At étant représentative de la variation ,A,Ce de la capacité Ce. La capacité Ce est successivement chargée et déchargée par les moyens de charge 101 et de décharge 102 selon un nombre prédéterminé Nc de cycles de charge et 30 de décharge. Selon l'art antérieur, les moyens de charge 101 sont, par exemple une première source de courant G1 connectée à la tension d'alimentation Vdd, associée à un premier interrupteur SW1 connecté à la capacité Ce. Lorsque le premier interrupteur SW1 est fermé (état 1), la capacité Ce est reliée électriquement à la première source de courant G1 qui la charge en courant i. Les moyens de décharge 102 sont, par exemple 35 une deuxième source de courant G2 connectée à la masse, associée à un deuxième interrupteur 5W2 connecté à la capacité Ce. Lorsque le deuxième interrupteur est fermé (état 1), la capacité Ce est connectée à la masse par la deuxième source de courant G2 qui la décharge d'un courant i. Lorsque le premier interrupteur SW1 est fermé (état 1), le deuxième interrupteur SW2 est ouvert (état 0) et inversement. La tension Vce aux bornes de la capacité Ce évolue donc selon l'état du premier SW1 et du deuxième interrupteur SW2, c'est-à-dire en fonction du fait que la 5 capacité Ce est en charge ou en décharge. Cette tension Vce est comparée à une première valeur de référence Vref - et à une deuxième valeur de référence Vref+ par respectivement les premier et deuxième comparateurs 201 et 202. Une valeur d'une première sortie Si du premier comparateur 201 est fonction du résultat de la comparaison avec la première valeur de 10 référence Vref-. Par exemple, la première sortie Si prend la valeur 0 lorsque Vce > Vref- et elle prend la valeur 1 lorsque Vce Vrer. Les première et deuxième sorties Si et S2 sont connectées à l'entrée des moyens de contrôle 300. Ces moyens de contrôle 300 sont typiquement, selon l'art antérieur, un circuit logique de type bascule synchrone ou appelée aussi « bascule RS ». La première sortie Si est connectée à une première entrée, entrée S des moyens de 20 contrôle 300 et la deuxième sortie S2 est connectée à une deuxième entrée, entrée R des moyens de contrôle 300. Une sortie Q des moyens de contrôle 300 fournit un signal de commande SI_ des premier SW1 et deuxième interrupteur 5W2, de valeur 0 (état 0 : interrupteur ouvert) ou 1 (état 1 : interrupteur fermé) selon les valeurs Si et S2 reçues aux entrées S et R. 25 Les moyens de contrôle 300 activent les moyens de charge 101 ou de décharge 102, c'est-à-dire plus précisément le premier SW1 et deuxième interrupteur 5W2 en fonction des valeurs reçues aux entrées R et S afin de décharger ou de charger la capacité Ce. Les cycles de charge et de décharge de la capacité Ce sont illustrés à la 30 figure 2. La figure 2 représente selon le temps t, la variation de la tension Vce aux bornes de la capacité Ce lors des charges C+ et lors des décharges C- de la capacité Ce. Comme illustrée à la figure 2, lors d'une charge C+, la tension Vce augmente, de la première valeur de référence Vref- à la deuxième valeur de référence Vreft Lors d'une décharge C-, la tension Vce baisse de la deuxième valeur de référence Vref+ à la 35 première valeur de référence Vref-. La tension Vce oscille donc entre la première valeur de référence Vref-et la deuxième valeur de référence Vreft La valeur du courant i de charge étant égale à la valeur du courant i de décharge, la durée de charge est égale à la durée de décharge de la capacité Ce. On appellera t1 cette durée (de charge ou de décharge). La durée d'un cycle Il comprenant une charge et une décharge est donc égal à: Equation (1) : 2*Ce*(Vre f+ -Vre f-) T1 = 2 * t1 = i Avec : Il: durée d'un cycle de charge et de décharge (S) t 1: durée d'une charge ou d'une décharge (S) Ce: valeur de la capacité Ce (F) Vref+: deuxième valeur de référence (V) Vref-: première valeur de référence (V) valeur absolue du courant de charge ou de décharge (A) La fréquence de (cycles de charge et de décharge de) l'oscillateur à 15 relaxation Fc, est donc égale à: Fci = F11 Avec : Il: durée d'un cycle de charge et de décharge (S) Le passage d'une charge C+ à une décharge C- (et inversement) est 20 commandée par les moyens de contrôle 300 à partir du résultat des comparaisons entre la tension Vce et chacune des deux valeurs de référence (Vref-, Vref+). Le tableau 1 ci-dessous illustre les quatre configurations possibles des premier SW1 et deuxième interrupteurs SW2, selon les valeurs reçues aux entrées R et S et la valeur de la sortie Q correspondante. Qt_, signifie que la sortie Q conserve la valeur 25 de l'instant précédent. Le tableau fait référence à quatre points a, b, c, d de la figure 2: - point a: Vce > Vref-, la capacité Ce est en charge C+, le premier interrupteur SW1 est fermé (état 1) et le deuxième interrupteur SW2 est ouvert (état 0), - point b : Vce > Vref+, ouverture du premier interrupteur SW1 (état 0) et 30 fermeture du deuxième interrupteur SW2 (état 1) pour décharger la capacité Ce, - point c : Vce Un inverseur de tension INV (figures 1 et 3) situé en amont du deuxième interrupteur SW2 entre les moyens de contrôle 300 et le deuxième interrupteur SW2 permet d'inverser la valeur du signal de commande SL à la sortie Q, ce qui donne un signal de valeur opposé SL à destination de ce deuxième interrupteur SW2. Ceci permet aux premier SW1 et deuxième SW2 interrupteurs de recevoir des consignes opposées (0, 1), correspondantes aux valeurs du tableau 1 (voir SW1, et SW2). Le cycle de charge C+ et de décharge C- ainsi décrit est répété un nombre prédéterminé Nc de fois. La sortie Q des moyens de contrôle 300 est donc alternativement soit 10 connectée à la tension d'alimentation Vdd (lorsque le premier interrupteur SW1 est fermé et le deuxième interrupteur SW2 ouvert), soit à la masse (lorsque le deuxième interrupteur SW2 est fermé et le premier interrupteur SW1 est ouvert). Point a b c d R S2=0 S1=1 S2=0 S2=0 S S1=0 S1=0 S1=0 S1=1 Q (SL) Qt-, (=1) 0 Qt-, (=0) 1 Etat SW1 1 0 0 1 Q(SL) 0 1 1 0 Etat SW2 0 1 1 0 Tableau 1 La tension de sortie Vc des moyens de contrôle 300 est donc égale à la 15 tension d'alimentation Vdd pendant la charge C+ et est égale à 0 Volt pendant la décharge C- de la capacité Ce. Un compteur 400 mesure la durée tmes1 nécessaire au dispositif de mesure D pour effectuer ce nombre prédéterminé Nc de cycles de charge et de décharge. Soit l'équation (2) : 20 tmes1= Nc *T1 Lorsque l'utilisateur approche sa main M de la poignée P, la capacité Ce augmente d'une valeur ACe (cf. figure 1). Cette variation ACe de capacité a pour effet d'augmenter le temps de cycle de charge et de décharge, et la nouvelle durée d'un cycle T2 (cf. figure 2, courbe en pointillés), lorsque la main M est présente, est plus 25 grande que la durée de cycle Ti sans la présence de la main M. Il s'ensuit une nouvelle durée tmes2 plus grande pour effectuer le même nombre prédéterminé Nc de cycles (cf. figure 2) lorsque la main M est présente près du capteur capacitif. La différence entre la nouvelle durée tmes2 et la durée tmes1 précédemment mesurée est représentative de la variation ACe de la capacité Ce due à la présence de la 30 main M. Selon l'art antérieur, la variation ACe est donnée par l'équation (3) suivante : (tmes2-tmes1)*i ACe = 2 * (Vre f + -Vref-)*Nc Puisque, selon l'équation (2) : tmes1 = Nc * T1 On a aussi : tmes2 = Nc * T2 Avec : variation de la capacité Ce (F) tmes2 : nouvelle durée (avec main M présente) pour effectuer un nombre prédéterminé Nc de cycles de charge et de décharge (s) tmes1 : durée (sans main M présente) pour effectuer un nombre prédéterminé Nc de cycles de charge et de décharge (s) Vre f +: deuxième valeur de référence (V) Vre f - : première valeur de référence (V) valeur absolue du courant de charge ou de décharge (A) Nc: nombre prédéterminé de cycles de charge et de décharge Et donc, on obtient l'équation (4) suivante : (7-2-7-1)*i ACe = 2 * (Vre f + -Vref-) 11 : durée d'un cycle (sans main M présente) de charge et de décharge (s) 12: nouvelle durée d'un cycle (avec main M présente) de charge et de décharge (s) Si l'on considère : F c 2 = 71:2 Avec : Fc2 : nouvelle fréquence de cycle (avec main présente) de charge et de décharge de l'oscillateur à relaxation, 12: nouvelle durée d'un cycle (avec main M présente) de charge et de décharge (s) On obtient alors : i * ( 1 - 1 ACe = 2 * (Vre f + -Vre f -) F2 F1) Plus la main M s'approche, plus cette variation 3,Ce est grande. Lorsqu'elle dépasse un seuil, il est considéré que l'utilisateur souhaite accéder à son véhicule V et donc la détection de présence de l'utilisateur est validée. On voit par conséquent, que la variation de fréquence de l'oscillateur à relaxation (de Fc, à Fc2) du circuit de mesure D permet de mesurer la variation 3,Ce et donc de détecter l'approche et/ou le contact de la main M de l'utilisateur sur la poignée P de portière du véhicule V. Comme expliqué précédemment, le fonctionnement périodique de l'antenne LF située à côté dudit dispositif de mesure D perturbe le fonctionnement de ce dernier et crée de fausses détections d'approche et/ou de contact. A la figure 3, est illustré le nombre de fausses détections N d'approche et/ou de contact vers la poignée P du dispositif de mesure D en fonction de la fréquence de l'oscillateur à relaxation F. Pour certaines valeurs de fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc, par exemple pour une fréquence égale à Fcw, il y a 100 (3/0 de fausses détections, c'est-à-dire que le nombre de fausses détections est maximal et égal à NMAX Le procédé de détection d'approche et/ou de contact propose de modifier la fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc afin de ne plus déclencher de fausses détections d'approche et/ou de contact du dispositif de mesure D. Pour cela, le procédé de détection selon l'invention propose de fixer la fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc dans une plage de valeurs comprises entre : _ FLF [FLF n (n+1) Avec : Fc : fréquence de l'oscillateur à relaxation FLF :fréquence de l'antenne basse fréquence n : nombre impair, En effet, pour des valeurs de fréquences de l'oscillateur à relaxation Fc, comprises entre : [FL3F ; F4LF1, [FLF; F"P.2 l- - - , le dispositif de mesure D ne présentent plus de [F"Fi fausses détections, cf. figure 3. Cependant la valeur de la fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc possède une fenêtre de tolérance, qui dépend entre autres des tolérances des composants du circuit électronique du dispositif de mesure D. Il peut ainsi s'avérer difficile de fixer la FLF valeur de ladite fréquence de l'oscillateur de relaxation Fc de façon précise entre -(n) et FLF (n+ 1) Ceci est le cas, lorsque n est grand, par exemple n = 3 ou n = 5 et que la FLF FLF fenêtre de valeurs F =F. c n (n+1) est petite. L'invention propose alors que la fréquence de l'oscillateur à relaxation Fc varie séquentiellement entre deux valeurs de fréquence Fc, et Fc2, toutes deux comprises dans FLF FLF la fenêtre [-; -'] Dans ce mode de réalisation, la détection d'approche et/ou de n (2+1) contact de la main M de l'utilisateur près de la poignée P de portière de véhicule V n'est validée que lorsque l'approche et/ou le contact est détectée à chacune des deux fréquences testées, Fc, et Fc2. Si l'approche et/ou le contact n'est détectée qu'a une seule des deux 5 fréquences, par exemple Fcl, il s'agit alors probablement d'une fausse détection, du fait que la fréquence Fcl, à cause de sa tolérance, se trouve en dehors de la fenêtre [FLF FLF 1Et par conséquent, dans ce cas là, la détection d'approche et/ou de contact n (n+1) n'est pas validée. Selon l'équation (1), la fréquence de l'oscillateur de relaxation Fc, est /0 dépendante des paramètres suivants, la capacité de l'électrode Ce, l'intensité du courant i, la première valeur de référence Vrer et la deuxième valeur de référence Vref +:de tension. 1 2*Ce*(Vref+-Vref = T1 = 2 * tl = Fi Afin de fixer la fréquence de l'oscillateur de relaxation Fc, dans la fenêtre 15 souhaitée, l'invention propose de modifier soit la valeur de l'intensité du courant i, soit la valeur de la première valeur de référence Vrer, soit la valeur de la deuxième valeur de référence Vref+:de tension. Ainsi, par exemple, dans l'art antérieur : Ce = 50 pF, 20 Vref+:= 2 V, Vre f 0.5 V donc A.V = 1.5 V, et i = 4 pA, Ce qui nous donne Il = 37,5 ps soit une fréquence Fc, = 27 kHz Or FLF= 125 kHz et Fc, est donc comprise entre M4 ; = [25 Hz; 31,25 Hz]; 25 qui est une zone de fréquence générant de fausses détections. Pour modifier cette fréquence aux environs de 90 kHz, c'est-à-dire dans une fenêtre de fréquence Fc ne générant pas de fausses détection, plus précisément dans la fenêtre [FLF;FF2 ]; il faut i = 13.5pA ce qui donne ' = 11 ps soit une fréquence Fcv = 90 kHz. 30 L'invention permet donc de façon peu coûteuse d'éviter les fausses détections d'approche et/ou de contact du capteur capacitif dues au fonctionnement de l'antenne basse fréquence située à proximité, ceci en réglant de manière appropriée la fréquence du dispositif de mesure D de la variation de la capacité de l'électrode constituant le capteur capacitif. 35 REVENDICATIONS1. Procédé de détection d'approche et/ou de contact de la main (M) d'un utilisateur près d'une poignée (P) de portière de véhicule (V), la dite poignée (P) comprenant : - une électrode (40) présentant à ses bornes une capacité (Ce), et - un dispositif de mesure (D) de la variation de la dite capacité (Ce), sous la forme d'un oscillateur à relaxation dont la variation de fréquence (Fa) permet de déterminer la valeur de la variation de la capacité (Ce) que l'on souhaite mesurer, - une antenne basse fréquence (30) de fréquence d'émissions (FLF), située à proximité de l'électrode (40), les émissions de ladite antenne basse fréquence (30) engendrant des perturbations de fonctionnement du dispositif de mesure (D) de la variations de la capacité, le procédé étant caractérisé en ce que lorsque l'antenne basse fréquence (30) émet à la fréquence d'émissions FLF, on règle la fréquence de l'oscillateur à relaxation (Fa) telle que 15 sa valeur soit comprise dans la fenêtre suivante : F _ [FLF . FLF 1 n Avec : Fa : fréquence de l'oscillateur à relaxation FLF: fréquence de l'antenne basse fréquence 20 n : nombre impair, afin de détecter l'approche et/ou le contact de la main (M) de l'utilisateur prés de la poignée (P) de portière. 2. Procédé de détection d'approche et/ou de contact selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la valeur de la fréquence de l'oscillateur à 25 relaxation (Fa) varie séquentiellement entre deux valeurs (Pal, Pc2) comprises dans la fenêtre : F _ [FLF . FLF 1 n Avec : Fa : fréquence de l'oscillateur à relaxation 30 FLF: fréquence de l'antenne basse fréquencen : nombre impair, la détection d'approche et/ou de contact étant validée, lorsque l'approche et/ou le contact sont détectées aux deux valeurs (Pal, Pc2) de fréquence testées. 3. Poignée (P) de véhicule automobile comprenant : - une électrode (40) présentant à ses bornes une capacité (Ce) et un dispositif de mesure (D) de la variation de la dite capacité, sous la forme d'un oscillateur à relaxation dont la variation de fréquence (Fa) permet de déterminer la variation de valeur de capacité Ce que l'on souhaite mesurer, - une antenne basse fréquence (30) de fréquence d'émissions (FLF), située à proximité de l'électrode (40), les émissions de ladite antenne basse fréquence (30) engendrant des perturbations de fonctionnement du dispositif de mesure (D) de la variation de la capacité (Ce), - ladite poignée (P) caractérisé en ce que la valeur de la fréquence de l'oscillateur à relaxation (Fa) est comprise dans la fenêtre suivante : F _ [FLF . FLF 1 n ' (n+1) Avec : Fa : fréquence de l'oscillateur à relaxation FLF :fréquence de l'antenne basse fréquence n : nombre impair, 4. Véhicule (V) automobile comprenant une poignée (P) de portière selon la revendication précédente.