Brevet FR3083872A1 — publié le 20200117

CAPTEUR INDUCTIF ET CAPACITIF, ET DETECTEUR EQUIPE D'UN TEL CAPTEUR INDUCTIF ET CAPACITIF La présente invention concerne le domaine des capteurs qui sont à la fois inductifs et capacitifs, et le domaine des détecteurs équipés de capteurs inductifs et capacitifs. Les capteurs inductifs sont aujourd'hui typiquement utilisés comme capteurs de proximité. Ces capteurs inductifs sont aptes à détecter la proximité, et donc la présence, d'un objet en matériau conducteur. Ces capteurs inductifs ne sont toutefois pas aptes à détecter la présence d'autres objets (en matériau non-conducteur). Pour permettre de détecter la proximité, et donc la présence, d'un objet en matériau conducteur ou pas, on utilise alors des capteurs capacitifs. Ils sont généralement constitués d'une électrode en forme de disque (ou plutôt en forme de cylindre plat) via laquelle un signal électrique est injecté. Ces capteurs capacitifs présentent un plan de masse présentant un disque évidé dont le rayon est supérieur au rayon de ladite électrode. Le disque formé par la première électrode et le disque évidé formé dans le plan de masse sont concentriques et coplanaires, et sont séparées par une fente en forme de couronne. Le signal injecté dans ladite électrode génère un champ dont les caractéristiques varient en présence d'objets dans une zone de sensibilité du capteur capacitif, et en fonction de la distance desdits objets par rapport au capteur capacitif Bien que ces capteurs capacitifs permettent de détecter des objets en matériau non conducteur, un inconvénient de ces capteurs capacitifs est leur consommation énergétique. Il est ainsi souhaitable de fournir une solution qui permette de réduire la consommation énergétique de systèmes à base de capteurs, tout en gardant la capacité de détection d'objets constitués de matériaux non conducteurs offerte par les capteurs capacitifs. Il est aussi souhaitable de fournir une solution qui permette en outre d'augmenter la sensibilité de ces capteurs. Il est aussi souhaitable de fournir une solution qui soit simple à implémenter et à faible coût. A cet effet, l'invention concerne un capteur inductif et capacitif comportant une première électrode, par laquelle est destiné à être injecté un signal électrique de référence, et un plan de masse. Le capteur inductif et capacitif comporte en outre au moins une seconde électrode concentrique avec la première électrode et coplanaire avec le plan de masse. Le capteur inductif et capacitif comporte en outre au moins une ligne inductive reliant chaque seconde électrode à la première électrode de sorte à fournir, en réponse au signal électrique de référence, un signal électrique de retour par la première électrode représentatif d'une forme et d'une composition d'un objet placé dans une zone de sensibilité dudit capteur inductif et capacitif Ainsi, grâce aux 5 secondes électrodes et aux lignes inductives, le capteur est donc à la fois inductif et capacitif, et est sensible à la forme et à la composition des objets présentés dans la zone de sensibilité dudit capteur. De plus, l'agencement des secondes électrodes laisse apparaître des fentes, ce qui réduit la consommation énergétique dudit capteur par rapport aux capteurs capacitifs de l'état de la technique. 10 Selon un mode de réalisation particulier, la première électrode a une forme de disque et chaque seconde électrode a une forme de couronne. Ainsi, la réalisation du capteur inductif et capacitif est simple et économique. Selon un mode de réalisation particulier, le capteur inductif et capacitif comportant une pluralité de lignes inductives, lesdites lignes inductives sont placées 15 selon des axes respectifs passant par le centre de la première électrode et sont angulairement équiréparties. Ainsi, le capteur inductif et capacitif peut être aisément utilisé avec des objets à détecter de forme et de composition diverses. Selon un mode de réalisation particulier, le capteur inductif et capacitif est de largeur D qui représente le diamètre d'un évidement pratiqué dans le plan de masse 20 pour placer chaque seconde électrode, la largeur D étant telle que : À/100 /, de secondes électrodes 102 et en considérant que chaque seconde électrode 102 est identifiée avec un ordre n dont la valeur augmente en s'éloignant de la première électrode 105, chaque seconde électrode 102 d'ordre n, tel que / REVENDICATIONS1) Capteur inductif et capacitif (100) comportant une première électrode (105), par laquelle est destiné à être injecté un signal électrique de référence, et un plan de masse (101), caractérisé en ce que le capteur inductif et capacitif (100) comporte en outre au moins une seconde électrode (102) concentrique avec la première électrode (105) et coplanaire avec le plan de masse (101) et le capteur inductif et capacitif (100) comporte en outre au moins une ligne inductive (104) reliant chaque seconde électrode (102) à la première électrode (105) de sorte à fournir, en réponse au signal électrique de référence, un signal électrique de retour par la première électrode (105) représentatif d'une forme et d'une composition d'un objet placé dans une zone de sensibilité dudit capteur inductif et capacitif (100). 2) Capteur inductif et capacitif (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première électrode (105) a une forme de disque et chaque seconde électrode (102) a une forme de couronne. 3) Capteur inductif et capacitif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, le capteur inductif et capacitif (100) comportant une pluralité de lignes inductives (104), lesdites lignes inductives (104) sont placées selon des axes respectifs passant par le centre de la première électrode (105) et sont angulairement équiréparties. 4) Capteur inductif et capacitif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur inductif et capacitif (100) est de largeur D qui représente le diamètre d'un évidement pratiqué dans le plan de masse (101) pour placer chaque seconde électrode (102), la largeur D étant telle que : À/100 5) Capteur inductif et capacitif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le plan de masse (101) comporte au moins un réseau de fentes (120) réalisant un filtrage de compatibilité électromagnétique, et en ce que, 16 dans chaque réseau de fentes (120), lesdites fentes (120) sont de taille identique et angulairement équiréparties autour de l'ensemble formé par la première électrode (105) et ladite au moins une seconde électrode (102). 5 6) Capteur inductif et capacitif (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites fentes (120) ont des formes circulaires, et en ce que, en considérant que Do représente le diamètre des fentes (120) les plus proches de la plus grande seconde électrode (102), et que les réseaux de fentes (120) sont ordonnés par un index tu qui augmente en s'éloignant de la plus grande seconde électrode (102), les autres fentes 10 (120) ont un diamètre D,,, tel que D',- * Do, sachant que Do est défini comme suit : Do 7) Capteur inductif et capacitif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première électrode (105), ladite au moins une seconde 20 électrode (102) et le plan de masse (101) sont coplanaires. 8) Capteur inductif et capacitif (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première électrode (105), ladite au moins une seconde électrode (102) et le plan de masse (101) sont formés sur une face d'une plaque (106) de matériau diélectrique, 25 et en ce que le capteur inductif et capacitif (100) comporte un autre plan de masse (107), sur la face opposée de la plaque (106) de matériau diélectrique, présentant un évidement dans lequel est réalisé un via (109) reliant la première électrode (105) à un dispositif de couplage (108). 30 9) Capteur inductif et capacitif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite au moins une seconde électrode (102) et le plan de masse (101) sont formés sur une face d'une première plaque (106a) de matériau diélectrique où est placée une première partie (104a) de ladite au moins une ligne inductive (104), en ce que la première électrode (105) est formée sur une face d'une 17 seconde plaque (106b) de matériau diélectrique, une seconde partie (104c) de ladite au moins une ligne inductive (104) est connectée à la première électrode (105), un via (104b) traverse ladite première plaque (106b), et en ce que les première et seconde parties de ladite au moins une ligne inductive (104) sont reliées grâce au via (104b) 5 traversant ladite première plaque (106b). 10) Capteur inductif et capacitif (100) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le capteur inductif et capacitif (100) comporte un autre plan de masse (107), sur la face opposée de ladite seconde plaque (106b) à la face où se trouve la première 10 électrode (105), ledit autre plan de masse (107) présentant un évidement dans lequel est réalisé un via (109) reliant la première électrode (105) à un dispositif de couplage (108). 11) Détecteur (450) comportant un capteur inductif et capacitif (100) selon l'une 15 quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce ledit détecteur (450) comporte un organe de contrôle (400) apte à injecter le signal électrique de référence, ledit détecteur (450) est configuré pour effectuer (603) une comparaison entre une signature du signal électrique de retour avec une signature de référence prédéterminée et pour générer (604) un signal représentatif de ladite comparaison. 20 12) Détecteur (450) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le détecteur (450) est destiné à être utilisé dans un contexte de reconnaissance d'objets de forme et de composition prédéfinies, et en ce que la signature de référence est représentative du signal électrique de retour obtenu lorsqu'un objet ayant lesdites forme et composition 25 prédéfinies est placé sur le capteur inductif et capacitif (100).