Brevet FR3068188A1 — publié le 20181228

-1- La présente invention concerne un module de commande, en particulier pour habitacle de véhicule et à touches capacitives. Dans le cadre des habitacles de véhicules, il est souhaitable de permettre à 5 l'utilisateur, qui est souvent le conducteur, d'accéder facilement et rapidement aux commandes des différents modules fonctionnels du véhicule (dispositif multimédia, climatisation, éclairage...). 11 est connu de réaliser des modules d'interface comprenant un écran, en particulier tactile, et de lui adjoindre des touches formant des raccourcis pour les 10 fonctions les plus régulièrement utilisées telles que la mise en marche, le retour à un menu racine, la sélection et la navigation dans des menus. En effet, les écrans tactiles permettent une grande souplesse lors de leur utilisation, mais nécessitent que l'utilisateur regarde l'écran et appuie sur des icônes, des menus ou des zones spécifiques délimitées uniquement de façon visuelle. Les 15 touches associées peuvent en revanche être délimitées par gravure ou moulage en trois dimensions, et ainsi être reconnaissables au toucher seul. Les touches permettent ainsi un accès direct à certaines fonctions, avec une baisse d'attention moindre de l'utilisateur, qui peut notamment porter son regard sur la route plus longtemps pendant l'actionnement du module d'interface. 20 Les touches associées à l'écran sont souvent alignées le long d'un côté de l'écran. Les touches sont souvent des touches capacitives, qui utilisent une électrode, qui en coopérant avec un doigt ou une main de l'utilisateur proche se comporte comme un condensateur de capacité variable. La variation de capacité est enregistrée et utilisée pour prendre en compte l'appui d'un utilisateur. 25 Les électrodes des différentes touches sont disposées à une distance variable d'un raccord électrique à une unité de contrôle d'un circuit électronique global du véhicule. Les électrodes sont aussi reliées audit raccord électrique par des pistes électriques, qui sont de longueur variable et se comportent comme des antennes sensibles aux rayonnements électromagnétiques extérieurs. 30 11 a été observé que le rapport signal sur bruit (« signal to noise ratio » SNR) -2- d'une électrode est décroissant avec la longueur de la piste qui la relie au circuit électronique, du fait d'un accroissement du flux électromagnétique traversant ladite piste. Cette baisse de rapport signal sur bruit peut se traduire par un déclenchement 5 intempestif ou une non-prise en compte d'un appui par un utilisateur, et abaisse ainsi la qualité perçue par l'utilisateur du module d'interface et donc du véhicule dans son ensemble. Afin de résoudre au moins partiellement le problème précédemment mentionné, l'invention a pour objet un circuit pour module de commande (100), en particulier pour 10 habitacle de véhicule automobile, comportant : - un support diélectrique, - au moins deux électrodes capacitives de détection planes, associées à des touches capacitives, et disposées sur le support, - des pistes électriques, disposées sur le support diélectrique, destinées à relier 15 séparément chacune des électrodes capacitives à une unité de contrôle configurée pour modifier des paramètres et fonctions du véhicule lors de la détection d'un appui sur les touches capacitives, chaque piste électrique présentant une longueur déterminée, caractérisé en ce que plus une électrode capacitive est reliée à l'unité de contrôle par 20 une piste électrique de longueur importante, et plus sa superficie est importante. L'augmentation de surface de l'électrode permet de contrer l'augmentation de surface de la ligne électrique qui la relie à l'électronique du véhicule, et donc de maintenir un rapport signal sur bruit plus important pour les électrodes les plus lointaines. 25 Le module de commande peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. 11 comporte en outre un raccord électrique formant terminaison des pistes électriques et disposé entre les électrodes et l'unité de contrôle. Le support est allongé selon une direction longitudinale, les électrodes sont -3- alignées selon la direction longitudinale, et leur superficie varie par incrémentation le long de la direction longitudinale en partant de l'électrode la plus proche du raccord électrique. Le raccord électrique est disposé à une extrémité du support, et la surface des 5 électrodes augmente de façon croissante le long d'un axe longitudinal du support. L'augmentation de superficie d'une électrode est paramétrée en fonction de la longueur de la piste électrique à laquelle elle est reliée de sorte que le rapport entre la superficie et la longueur de la piste électrique est constant ou croissant avec l'éloignement de l'électrode capacitive considérée à l'unité de contrôle. 10 Les électrodes capacitives sont de forme circulaire, et l'augmentation de leur surface se fait par augmentation de leur diamètre. Les électrodes sont de forme rectangulaire, et l'augmentation de leur surface se fait par l'augmentation de la longueur d'au moins un de leurs côtés. L'incrémentation de diamètre entre deux électrodes capacitives consécutives est 15 proportionnelle à la racine carrée d'un indice de numérotation des électrodes capacitives en partant de l'électrode de moindre surface. La plus petite électrode capacitive présente un diamètre compris entre 5 et 20mm et l'augmentation du diamètre des électrodes capacitives se fait par incrémentation d'une longueur comprise entre 0,2 et lmm entre deux électrode 20 capacitives successives. Le support diélectrique est composé en résine, et les électrodes capacitives et les pistes électriques sont obtenues par gravure photochimique d'une couche métallique déposée sur le support diélectrique. Le support est transparent dans le domaine optique et les électrodes sont 25 réalisées sous forme de maillage métallique fin ou par impression d'une couche d'oxyde d'indium-étain. Enfin, l'invention se rapporte aussi au module de commande comportant : - une façade sur laquelle sont délimitées des touches, - une unité de contrôle configurée pour modifier des paramètres de modules -4- fonctionnels du véhicule en fonction de l'actionnement des touches par un utilisateur, - un circuit tel que précédemment décrit. Le support diélectrique peut alors être allongé selon une direction longitudinale, les électrodes étant alignées selon la direction longitudinale, et leur superficie varie alors par incrémentation le long de la direction longitudinale en partant de l'électrode raccordée par la piste la plus courte, la direction longitudinale du support étant parallèle à un côté d'un écran le long d'un côté duquel sont alignées les touches. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement 10 à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 montre schématiquement un module d'interface avec un écran et un alignement de touches, la figure 2 montre schématiquement un circuit imprimé portant les électrodes des 15 touches de la figure 1, la figure 3 montre un mode de réalisation alternatif de circuit imprimé de la figure 2. Sur toutes les figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. Les réalisations décrites en faisant référence aux figures sont des exemples. Bien 20 que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres modes de réalisation. 25 La figure 1 représente schématiquement un module de commande 100, comprenant un écran 101, par exemple un écran à transistor en couche mince (TFT), à diode ou cristaux liquides en particulier. Le module de commande 100 est ici utilisé dans le cadre d'une assistance de navigation ou « GPS », et l'écran 101 affiche donc des données relatives à la circulation -5- et au trajet prévu. L'écran 101 affiche ici une carte en perspective, avec le véhicule et le trajet à suivre, ainsi qu'un cartouche avec des informations supplémentaires, ici l'heure d'arrivée estimée, la limitation de vitesse et l'instruction suivante dans le cheminement (« tourner à droite dans 250m »), sous forme de texte et symboles. 5 En outre ou en alternative, le module de commande 100 peut contrôler un module de climatisation du véhicule (température, puissance de flux, sorties d'air spécifiques), un module de lecture multimédia (piste en cours de lecture, source de lecture, volume sonore). Le module de commande 100 peut en particulier basculer entre plusieurs fonctions du véhicule sur commande de l'utilisateur. Le module de commande 100 peut alors en particulier être implémenté dans un habitacle de véhicule automobile. L'écran 101 peut cependant afficher des données relatives à d'autres fonctions telles que la climatisation du véhicule ou la lecture de médias. L'écran 101 peut en outre être un écran tactile, recouvert d'un film formant capteur pour détecter un appui d'un ou plusieurs doigts d'un utilisateur et lui permettre de naviguer dans différents menus en appuyant sur des zones spécifiques affichées sur l'écran 101. Le module de commande 100 comporte en outre un ensemble de touches 103, alignées sous l'écran 101 selon un axe A parallèle au côté inférieur de l'écran 101, au niveau duquel les touches 103 sont disposées. Les touches 103 sont délimitées sur une façade du module de commande 100, par exemple au moyen d'une gravure ou d'un moulage en relief, et avec des symboles peints. La gravure ou le moulage en relief permettent à l'utilisateur de ressentir la position des touches sans détourner son attention de la route et des environs, ce qui est particulièrement indiqué lorsque l'utilisateur est le conducteur pour des raisons de sécurité. Les touches 103 sont ici circulaires, au nombre de cinq, et comportent des icônes indicatives de leur fonction (allumer/éteindre, menu racine, options, précédent et suivant). Les touches 103 sont des touches capacitives, utilisant des électrodes (voir figures suivantes) dont un doigt d'utilisateur assez proche modifie la capacité pour générer un signal électronique pris en compte comme un actionnement de la touche -6- associée. Dans le cadre d'un module de commande 100 contrôlant plusieurs fonctions du véhicule (assistance de navigation, climatisation, lecture multimédia), les touches peuvent permettre une sélection directe de la fonction à modifier par appui sur 5 l'écran 101. Les électrodes El, E2, E3, E4 et E5 associées aux touches 103 sont représentées en figure 2 sur un circuit imprimé 105. Le circuit imprimé 105 représenté en figure 2 comporte un support 1 en résine ou matériau composite. Le support 1 est diélectrique, et allongé le long de l'axe A. Le 10 support 1 est par exemple réalisé en résine époxyde rigide ou en polyimide souple selon la forme de la façade portant le module d'interface 100. Le support 1 est allongé dans le sens de l'axe A, et comporte à une extrémité longitudinale un raccord électrique 3, ici sous forme de fiche. Le raccord électrique 3 peut notamment comporter un corps en matériau isolant (plastique, céramique) avec 15 plusieurs contacts électriques correspondant à des terminaisons des pistes 5. Le corps en matériau isolant forme en particulier une aide au branchement en coopérant par exemple avec une prise femelle de forme complémentaire, de sorte à former un guide à l'insertion, et à fixer la fiche par coopération de forme lorsqu'elle est en place. Les électrodes El à ES sont disposées sur le support 1, et reliées 20 individuellement par des pistes 5 au raccord électrique 3. Les pistes 5 sont parallèles entre elles et le long de l'axe longitudinal A sur une majeure partie de leur longueur, et raccordées d'une part au raccord électrique 3, et d'autre part aux électrodes El à ES. Le raccord électrique 3 et les pistes 5 raccordent, à l'état assemblé du module d'interface 100, les électrodes El à ES à une unité de contrôle détectant un appui 25 d'utilisateur et modifiant des fonctions du véhicule ou les informations affichées à l'écran 101 selon les appuis détectés. Les pistes 5 et les électrodes El à ES peuvent en particulier être obtenues par gravure chimique à partir d'une couche mince de matériau métallique déposée sur le support 1. 30 Les électrodes El à E5 sont ici circulaires, planes, et régulièrement réparties le -7- long de l'axe longitudinal A du support 1. Les électrodes El à E5 présentent chacune un diamètre associé Dl à D5. Les électrodes El à E5 présentent un diamètre d'autant plus important qu'elles sont reliées au raccord 3 par une ligne 5 de longueur importante. En particulier, dans le mode de réalisation de la figure 2, les électrodes sont numérotées El 5 à E5 en partant de l'électrode El la plus proche du raccord électrique 3. L'électrode El, c'est-à-dire la plus proche du raccord électrique 3 et celle de moindre superficie, a un diamètre compris entre 5 et 20mm, généralement de l'ordre de 8 à 12mm, et les incrémentations de diamètres entre deux électrodes successives sont comprises entre 0,5 et 2mm, suivant le nombre de touches et leur espacement. 10 Les électrodes El à ES et les pistes 5 peuvent en particulier être obtenues par photogravure d'une couche métallique déposée sur le support 1, par utilisation d'une couche protectrice photosensible et d'une insolation avec un masque portant la forme des électrodes El à E5 et des pistes, puis d'un bain d'acide dissolvant la couche protectrice et le métal ne formant pas les électrodes El à ES et les pistes 5. 15 Ces procédés de fabrication sont connus et utilisés dans le cadre des circuits imprimés usuels. Dans le cadre de modules d'interface rétroéclairés, les électrodes peuvent être réalisées sous forme de maillage métallique, soit par photogravure soit par sérigraphie, par exemple à l'encre argent, sur un substrat 1 au moins partiellement transparent dans 20 le domaine spectral visible. Un autre mode de réalisation prévoit l'utilisation d'oxyde d'indium-étain, qui combine transparence optique et conductivité électrique pour l'impression directe des électrodes El à ES sur le substrat 1. Le substrat 1 peut alors en particulier être du polyéthylène téréphtalate, qui est 25 lui-même transparent. Le module de commande 100 peut alors comporter une façade transparente portant les touches 103, et en particulier une façade dans laquelle seules les touches sont transparentes et teintées de couleurs prédéterminées pour permettre une meilleure distinction des touches 103 dans un environnement sombre. Le circuit imprimé 105 ainsi obtenu est alors rapidement et aisément obtenu, et 30 un prix potentiellement faible en n'utilisant que des procédés et appareillages connus -8- pour l'obtention de circuits imprimés. Dans l'exemple de la figure 2, les électrodes El à E5 ont un diamètre Dl à D5 variant par incrémentations constantes. En définissant un indice n entier, qui numérote les électrodes El à E5 le long de l'alignement en partant de l'électrode de moindre 5 surface El, on obtient une suite des diamètres D, qui est linéaire, la suite des surfaces d'électrodes S, varie alors avec le carré de l'indice n. Un mode de réalisation particulier prévoit que l'incrémentation soit proportionnelle à la racine carrée de l'indice n, pour que la suite des surfaces d'électrodes S, soit linéaire. En effet, les pistes 5 ont une surface proportionnelle à leur 10 longueur, et les électrodes El à E5 sont régulièrement réparties. La surface des pistes 5 varie donc de façon linéaire avec l'indice n. Le rapport des surfaces entre les pistes 5 et les électrodes El à ES reste alors constant ou varie au moins de façon moins importante, et le rapport signal sur bruit varie alors peu entre la première (El) et la dernière (E5) électrode de l'alignement sur le support 1 du circuit imprimé 105. 15 En particulier, en définissant In la longueur de la piste 5 reliant la n-ième électrode En à l'unité de contrôle, les électrodes En peuvent être dimensionnées de sorte que le rapport S,//, soit constant. En particulier, ce rapport S,//, est relié au rapport signal sur bruit SNR en ce que la longueur In des lignes 5 augmente les composantes parasites (à épaisseur constante), alors que le signal généré par une électrode En 20 considérée croît avec sa surface Sn. Les modes de réalisation préférés de l'invention sont ceux dans lesquels le rapport S,//, est constant ou croissant avec n. En particulier, ce rapport et son évolution avec l'éloignement du raccord 3 peuvent servir à dimensionner les électrodes En lorsque les pistes 5 présentent des formes plus complexes, avec notamment une 25 augmentation de longueur non-linéaire et/ou des épaisseurs différentes. Dans le cadre d'une autre forme d'électrodes El à ES, une longueur caractéristique est modifiée. Par exemple, les électrodes El à ES peuvent être rectangulaires ou carrées, en particulier avec des angles arrondis, auquel cas l'augmentation de surface se fera par incrémentation de leurs côtés, soit selon un seul 30 axe, soit dans les deux directions du plan. -9- La figure 3 est une représentation schématique d'un mode de réalisation alternatif de circuit imprimé 105, dans lequel le raccord 3 est disposé au milieu d'un des côtés longitudinaux du support 1. Les électrodes sont numérotées El à E3 en partant de l'électrode centrale El, qui 5 est la plus proche du raccord électrique 3, vers la gauche, selon un premier axe A orienté de droite à gauche en figure 3. Les électrodes à droite de l'électrode centrale El sont numérotées E4 et E5 en suivant un deuxième axe orienté B de gauche à droite. L'électrode centrale El est alors l'électrode de moindre surface. Les électrodes E2 à ES sont alors symétriques par rapport à l'électrode centrale El : les électrodes E2 10 et E4 ont un même diamètre D2, et les électrodes E3 et ES un même diamètre D3 supérieur au diamètre D2. Le circuit imprimé 105 de la figure 3 est en particulier indiqué lorsque la disposition des éléments de la console centrale conduit à privilégier un raccord électrique au niveau du centre du circuit imprimé 105. 15 D'autres modes de réalisation plus complexes peuvent être obtenus en disposant deux alignements d'électrodes El à ES le long de deux axes A, B perpendiculaires sur un support 1 en forme d'équerre ou L, avec un raccord électrique 3 disposé à l'angle où les deux alignements se rencontrent. On peut ainsi réaliser un module de commande 100 présentant deux alignements de touches 103, l'un vertical, l'autre horizontal, au niveau 20 de deux des côtés de l'écran 101, au moyen d'un seul circuit imprimé 105. L'invention permet donc d'obtenir un module d'interface 100 plus fiable, et donc perçu comme étant de meilleure qualité. L'invention ne nécessite pas l'apport d'éléments supplémentaires, et repose simplement sur un dimensionnement adéquat des électrodes El à ES. Les modules d'interface 100 selon l'invention ne présentent donc 25 qu'un coût supplémentaire virtuellement nul par rapport à ceux de l'art REVENDICATIONS1. Circuit pour module de commande (100), en particulier pour habitacle de véhicule automobile, comportant : - un support (1) diélectrique, - au moins deux électrodes (El, E2) capacitives de détection planes, associées à des touches capacitives (103), et disposées sur le support (1), - des pistes (5) électriques, disposées sur le support (1) diélectrique, destinées à relier séparément chacune des électrodes (El, E2) capacitives à une unité de contrôle configurée pour modifier des paramètres et fonctions du véhicule lors de la détection d'un appui sur les touches capacitives (103), chaque piste (5) électrique présentant une longueur (le) déterminée, caractérisé en ce que plus une électrode (El, E2) capacitive est reliée à l'unité de contrôle par une piste (5) électrique de longueur importante, et plus sa superficie (Se) est importante. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un raccord électrique (3) formant terminaison des pistes (5) électriques et disposé entre les électrodes (El, E2) et l'unité de contrôle. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support (1) est allongé selon une direction longitudinale, en ce que les électrodes (El, E2) sont alignées selon la direction longitudinale, et en ce que leur superficie varie par incrémentation le long de la direction longitudinale (A) en partant de l'électrode (El) la plus proche du raccord électrique. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le raccord électrique (3) est disposé à une extrémité du support (1), et en ce que la surface des électrodes (El, E2) augmente de façon croissante le long d'un axe longitudinal (A) du support (1). 5. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'augmentation de superficie (Sa) d'une électrode (En) est paramétrée en -11- fonction de la longueur (le) de la piste (5) électrique à laquelle elle est reliée de sorte que le rapport (S//) entre la superficie (Se) et la longueur (le) de la piste électrique (5) est constant ou croissant avec l'éloignement de l'électrode (En) capacitive considérée à l'unité de contrôle. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (El, E2) capacitives sont de forme circulaire, et en ce que l'augmentation de leur surface se fait par augmentation de leur diamètre (Dl, D2). Circuit selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les électrodes (El, E2) sont de forme rectangulaire, et en ce que l'augmentation de leur surface se fait par l'augmentation de la longueur d'au moins un de leurs côtés. Circuit selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'incrémentation de diamètre entre deux électrodes (El, E2) capacitives consécutives est proportionnelle à la racine carrée d'un indice de numérotation (n) des électrodes (El, E2) capacitives en partant de l'électrode (El) de moindre surface. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plus petite électrode (El) capacitive présente un diamètre compris entre 5 et 20mm et en ce que l'augmentation du diamètre des électrodes (El, E2) capacitives se fait par incrémentation d'une longueur comprise entre 0,2 et lmm entre deux électrodes 20 (El, E2) capacitives successives. 10. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support diélectrique (1) est composé en résine, et en ce que les électrodes (El, E2) capacitives et les pistes électriques (5) sont obtenues par gravure photochimique d'une couche métallique déposée sur le support diélectrique (1). 25 11. Circuit selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le support (1) est transparent dans le domaine optique et en ce que les électrodes (El, E2) sont réalisées sous forme de maillage métallique fin. 12. Circuit selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le support (1) est transparent dans le domaine optique et en ce que les électrodes (El, E2) sont réalisées par impression d'une couche d'oxyde d'indium-étain. 56. 7. 10 8. 15 9. -12- 13. Module de commande comportant : - une façade sur laquelle sont délimitées des touches (103), - une unité de contrôle configurée pour modifier des paramètres de modules fonctionnels du véhicule en fonction de l'actionnement des touches (103) par 5 un utilisateur, - un circuit comportant : un support (1) diélectrique, au moins deux électrodes (El, E2) capacitives de détection planes, associées à des touches capacitives (103), et disposées sur le support (1), 10 des pistes (5) électriques, disposées sur le support (1) diélectrique, destinées à relier séparément chacune des électrodes (El, E2) capacitives à une unité de contrôle configurée pour modifier des paramètres et fonctions du véhicule lors de la détection d'un appui sur les touches capacitives (103), chaque piste (5) électrique présentant une longueur (la) 15 déterminée, caractérisé en ce que plus une électrode (El, E2) capacitive est reliée à l'unité de contrôle par une piste (5) électrique de longueur importante, et plus sa superficie (Sa) est importante. 14. Module de commande selon la revendication 13, caractérisé en ce que le support 20 diélectrique (1) est allongé selon une direction longitudinale (A), en ce que les électrodes (El, E2) sont alignées selon la direction longitudinale (A), et en ce que leur superficie varie par incrémentation le long de la direction longitudinale (A) en partant de l'électrode (El) raccordée par la piste (5) la plus courte, la direction longitudinale (A) du support (1) étant parallèle à un côté d'un écran 25 (101) le long d'un côté duquel sont alignées les touches (103).