| WO/2009/071257 | CAPACITIVE POSITION TRANSDUCER |
| JP04064067 | DISPLACEMENT DETECTION CIRCUIT |
| JP06034307 | CAPACITANCE TYPE DISPLACEMENT SENSOR |
HOURNÉ, Xavier (19 rue des Tourelles, Cugnaux, Cugnaux, F-31270, FR)
| REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure d'une variation (ΔCX) de la capacitance d'une structure capacitive variable (Cx), comprenant : • une tension d'alimentation (VCc). • des moyens pour charger la structure capacitive variable (Cx) à partir de la tension d'alimentation (VCc), • des moyens pour décharger la structure capacitive variable (Cx) vers une capacité de référence (Cs) en un nombre de décharges fixe (x), • des moyens pour mesurer une tension aux bornes de la capacité de référence (Vs), • des moyens pour charger une structure capacitive de mesure (CM), à partir de la tension d'alimentation (VCc), • des moyens pour décharger la structure capacitive de mesure (CM) vers la capacité de référence (Cs) en un nombre de décharges variable (n), • des moyens pour détecter un seuil de tension (VTH) aux bornes de la capacité de référence (C3), caractérisé en ce que le dispositif est configuré/programmé pour que la décharge de la structure capacitive de mesure (CM), en un nombre de décharges variable (n), dans la capacité de référence (C5) est réalisée après que Ia structure capacitive variable (Cx) ait été déchargée du nombre de décharges fixe (x) dans la capacité de référence (Cs) et en ce que la variation du nombre de décharges variable (n) par rapport à un nombre de décharges précédemment obtenu permet d'estimer la variation (ΔCX) de la capacité de la structure capacitive variable (Cx). 2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, un seuil de détection (Th) prédéterminé d'un nombre de décharges de la structure capacitive de mesure (CM) dans la capacité de référence (Cs) est défini, correspondant à la variation (ΔCX) de la capacité de la structure capacitive variable (Cx). 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le nombre de décharges fixe (x) de la structure capacitive variable (Cx) vers la capacité de référence(Cs) est défini par Th x C M x = ^~ A C x 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de décharges variable (n) de la structure capacitive de mesure (CM) dans la capacité de référence (Cs) est défini lorsque la tension aux bornes de la capacité de référence (V3) est égale au seuil de tension (VTH) : C s x ln( 1 - V—^- — ) + JC x C x n = V—^- — 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure de la variation de la structure capacitive variable (ΔCX) est indépendante de la structure capacitive variable (Cx) et équivaut à : Δ C χ = Th X C « X 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur de la structure capacitive de mesure (CM) est fixe et inférieure à la capacitance de la structure capacitive variable (Cx). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la capacité de référence (Cs) est déterminée lorsque la tension aux bornes de la capacité de référence (V3) est inférieure au seuil de tension (VTH) : x x Cv Cs ≥ In(I - ^) V1 ce 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la capacité de référence (Cs) présente une capacité supérieure à celle de la structure capacitive variable (Cx). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la capacité de mesure (CM) présente une capacité inférieure à celle de la structure capacitive variable (Cx). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la capacité de mesure (CM) présente une capacité équivalente à une capacité résiduelle. 1 1. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de commutation, commandés pour charger et/ou décharger la structure capacitive variable (Cx). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de commutation, commandés pour charger et/ou décharger la capacité de mesure (CM). 13. Capteur capacitif pour détecter la présence d'un utilisateur d'un équipement, mettant en œuvre un dispositif de mesure d'une variation de la capacité d'une structure capacitive variable (Cx) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure capacitive (Cx) dont la variation de capacité est détectée comprend une électrode de détection disposée au sein du dit équipement, la capacité de la structure capacitive étant déterminée entre ladite électrode de détection et l'environnement proche de la dite électrode de détection. 14. Capteur capacitif, selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'équipement dans lequel l'électrode de détection est disposée est une poignée de portière d'un véhicule. 15. Procédé de mesure d'une variation de la capacité d'une structure capacitive variable (Cx), appelée (ΔCX), mettant en œuvre le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes. |
La présente invention est relative à un capteur capacitif à transfert de charge. Elle est particulièrement utile lors de l'application d'un tel capteur dans les poignées de porte d'un véhicule pour l'accès dit « mains libres » du conducteur à son véhicule.
De nos jours, certains véhicules automobiles sont équipés d'accès « mains libres ». C'est à dire que le conducteur du véhicule n'a plus besoin d'une clé pour ouvrir les portes de son véhicule. Il possède à la place d'une clé, un badge d'identification repéré par le système électronique de véhicule.
Pour solliciter l'ouverture d'une portière, le conducteur appuie d'abord sur la poignée de portière. Un capteur de présence, en l'occurrence un capteur capacitif à transfert de charge situé dans le module électronique de la poignée détecte la présence de la main du conducteur. Ce capteur est connecté au calculateur électronique du véhicule (ECU : acronyme anglais pour Electronic Control Unit) et ce dernier envoie par l'intermédiaire d'une antenne LF (acronyme anglais pour « Low Frequency », Basse Fréquence) un signal a l'identifiant intégré à la clé. Une fois le signal de détection reçu, l'identifiant envoie par ondes RF (radio fréquence) son code d'identification vers le calculateur. Si le calculateur reconnait le code d'identification comme celui autorisant l'accès au véhicule, il déclenche l'ouverture de la portière. Si en revanche, le calculateur n'a pas reçu de code ou le code reçu est erroné, l'ouverture ne peut pas se faire.
Un tel capteur capacitif est constitué d'une électrode capacitive intégrée dans la poignée de portière et de son environnement proche relié directement ou indirectement à une référence de masse, cet environnement pouvant inclure une partie du corps d'un utilisateur dont on doit détecter la présence par exemple ici la main du conducteur constitue une deuxième électrode reliée à la masse. Lorsque la main du conducteur se rapproche de la poignée de la portière, la capacitance de l'électrode capacitive intégrée dans la poignée augmente. La variation est mesurée à l'aide d'une capacité de référence, située sur un circuit imprimé connecté à l'électrode capacitive intégrée dans la poignée. Si cette capacitance est au dessus d'un seuil, cela signifie que la détection est réalisée, c'est à dire que la main du conducteur est sur la poignée ou suffisamment proche de la poignée de la portière et qu'il demande son ouverture. On connaît de la technique antérieure, que le capteur capacitif à transfert de charge permet de mesurer la variation de la capacitance d'une capacité variable en effectuant un cycle constitué d'un grand nombre de charges et de décharges de la capacité de l'électrode intégrée dans la poignée dans la capacité de référence jusqu'à atteindre un seuil fixe de tension aux bornes de la capacité de référence. L'estimation de la variation de la capacitance de l'électrode intégrée dans la poignée par rapport au cycle précédent est réalisée à partir de la variation du nombre de décharges de la capacité de l'électrode intégrée dans la poignée dans la capacité de référence qu'il a fallu effectuer pour atteindre un seuil de tension aux bornes de la capacité de référence. Ces capteurs font intervenir des commutateurs qui permettent de diriger le courant pour réaliser d'abord la charge de la capacité de l'électrode intégrée dans la poignée par l'intermédiaire de la tension d'alimentation et ensuite la décharge de la capacité de l'électrode intégrée dans la poignée dans la capacité de référence et vice versa. Le transfert de charge, .c'est à dire la succession de charges et de décharges, selon l'art antérieur, et illustré à la figure 1 , se décompose en quatre étapes : • 1 ère étape : la première étape consiste en la charge de la capacité de référence C x à partir de la tension d'alimentation V C c- Pour cela le premier commutateur S1 est fermé et le second commutateur S2 est ouvert.
• 2ème étape : une fois la charge finie, le premier commutateur S1 est ouvert. • 3ème étape : puis la décharge de la capacité de l'électrode C x vers la capacité de référence C 3 peut commencer, pour cela, le premier commutateur S1 reste ouvert et le second commutateur S2 est fermé.
• 4ème étape : une fois la décharge réalisée, le second commutateur S2 est ouvert. Le transfert de charge est répété jusqu'à ce que la tension aux bornes de la capacité de référence V 3 atteigne la tension de seuil V TH - Le nombre de décharges x de la capacité de l'électrode C x vers la capacité de référence C s nécessaire pour atteindre ce seuil donne une image de la capacité de l'électrode C x . La capacité de référence C 3 est ensuite complètement déchargée par l'intermédiaire du commutateur S pour la prochaine mesure.
Un compteur du nombre de décharges x et un microcontrôleur (non représentés sur la figure 1 ) permettent de déterminer la capacité de l'électrode C x . L'équation régissant le fonctionnement du capteur de transfert de charge est la suivante : r s ( * ) = ^r- * v cc + v s ( x - I ) X ( I - ^-x-)
^ s ^ s L'évolution de la tension aux bornes de la capacité de référence V 3 constitue une suite mathématique selon le nombre de décharges x de la capacité de l'électrode C x vers la capacité de référence C 3 , et est donnée par l'équation (1 ) :
V s ( x ) = V cc x ( l - (l - -^) < ) (1 ) c s A la fin du transfert de charge, la tension aux bornes de la capacité de référence V 3 a atteint la tension seuil V TH , et on obtient un nombre x de décharge défini par :
.v = - -£-£- x ln( 1 - V m ) (2)
C ^ x V y ce On défini Th comme un seuil de détection, correspondant à un nombre de transferts de charge entre les deux états de C x , c'est à dire entre C x et C X +ΔC X .
Th est égal à la variation du nombre de décharges x, entre la valeur de la capacitance C x et la valeur de la capacitance C x + ΔC X . Par conséquent
C
Th s V C x ln( 1 - TH s V
-) + - x ln( 1 - TH
C Λ V CC C X + Δ C X V CC
Ce qui donne :
— x 2
Th C
Δ C Λ'
Λ' V
C s X ln( 1 -) - Th x C x V rr
Comme la capacité de référence C 5 est selon l'art antérieur, largement supérieure à la capacité de l'électrode C x , on obtient l'équation suivante de la variation ΔC X de la capacitance C x :
. _ - Th x C x 2 Δ C x ≈ x - (3)
C s x ln( 1 - ^ 3 - )
¥ ce
Par conséquent, avec un tel capteur capacitif, la variation ΔC X de la capacitance C x mesurable, c'est à dire la sensibilité du capteur, définie par l'équation (3) dépend de nombreux paramètres : la valeur de la capacité de stockage C 3 , la tension d'alimentation V C c, le seuil de tension d'arrêt de mesure V TH et surtout principalement de la capacité de l'électrode au carré C x 2 . Hors la capacité de l'électrode C x est difficilement maitrisable et varie en fonction de l'environnement (température, humidité, durée) ce qui dégrade la sensibilité et les performances du capteur. De plus, x le nombre de décharges qui conditionne la durée de mesure, est proportionnel à la capacité de référence C 3 (cf. équation 2), qui est elle même dépendante des autres paramètres et en particulier de la sensibilité ΔC X souhaitée (cf. équation 3). Ainsi pour une sensibilité de capteur donnée ΔC X correspond une valeur de la capacité de référence C 3 et donc un nombre de décharges x fixe (Th, V C c, V TH , et C x étant des paramètres fixes). Par conséquent le nombre de décharges x, c'est à dire la durée de transfert de charge, ou la durée de mesure de la variation de la capacitance C x jusqu'à la détection, est fixe et ne peut pas être optimisé. En effet si on réduit le nombre de décharges x par deux, par exemple, pour réduire la durée de mesure, la capacité de référence C 3 est divisée par deux selon l'équation (2), et par conséquent, la sensibilité du capteur ΔC X du capteur est dégradée, puisqu'elle est multipliée par deux selon l'équation (3). Avec un tel dispositif, il n'y a donc aucun moyen d'optimiser la durée de mesure du capteur capacitif sans impacter sa sensibilité.
Cependant, la durée de mesure du capteur capacitif doit être extrêmement rapide :
• le mécanisme d'ouverture de la portière doit être complètement transparent pour le conducteur. En effet ce dernier s'attend à une ouverture de la portière aussi rapide que dans le cas d'une ouverture d'une poignée mécanique.
• la consommation du capteur doit être minimisée, car il fonctionne durant de longues périodes lorsque le véhicule est à l'arrêt. Hors la consommation étant liée à la durée de mesure, si la durée de mesure est réduite, la consommation baisse.
Cependant, comme détaillé ci dessus, étant donné que la réduction de la durée de mesure engendre une diminution de la précision du capteur, ceci peut provoquer des détections trop tardives. Il existe donc un compromis nécessaire entre la durée de mesure et la précision, c'est à dire la sensibilité du capteur souhaitée. Il y a donc un avantage important à réaliser un capteur dont la sensibilité est indépendante de la durée de mesure.
La présente invention a pour but un capteur capacitif à transfert de charge dont la sensibilité est indépendante de la capacité de l'électrode et avec lequel l'optimisation de la durée de mesure, c'est à dire la réduction du nombre de décharges est possible sans impacter la sensibilité du capteur.
On atteint ces buts de l'invention, au moyen d'un dispositif de mesure d'une variation ΔC X de la capacitance d'une structure capacitive variable C x , comprenant :
• une tension d'alimentation V C c,
• des moyens pour charger la structure capacitive variable à partir de la tension d'alimentation,
• des moyens pour décharger la structure capacitive variable vers une capacité de référence C 3 en un nombre de décharges fixe x,
• des moyens pour mesurer une tension aux bornes de la capacité de référence V 3 , • des moyens pour charger une structure capacitive de mesure C M , à partir de la tension d'alimentation, • des moyens pour décharger la structure capacitive de mesure vers la capacité de référence en un nombre de décharges variable n,
• des moyens pour détecter un seuil de tension V TH aux bornes de la capacité de référence, ledit dispositif étant configuré/programmé pour que la décharge de la structure capacitive de mesure, en un nombre de décharges variable, dans la capacité de référence après que la structure capacitive variable ait été déchargée du nombre de décharges fixe dans la capacité de référence. Ceci afin que la variation du nombre de décharges variable par rapport à un nombre de décharges précédemment obtenu permette d'estimer la variation de la capacité de la structure capacitive variable.
Avantageusement, un seuil de détection Th prédéterminé d'un nombre de décharges de la structure capacitive de mesure dans la capacité de référence est défini, correspondant à la variation de la capacité de la structure capacitive variable de la valeur C x à la valeur C x + ΔC X. Dans un premier mode de réalisation, le nombre de décharges prédéterminé et fixe de la structure capacitive variable vers une capacité de référence est défini par : χ = Th x C M A C x
Dans un deuxième mode de réalisation, le nombre de décharges variable de la structure capacitive de mesure dans la capacité de référence est défini lorsque la tension aux bornes de la capacité de référence est égale au seuil de tension :
C s x ln( 1 - ^- OL — ) + x x C x n = V -ÇC _
C u
Suivant une caractéristique importante de la présente invention, la mesure de la variation de la structure capacitive variable est indépendante de la structure capacitive variable et équivaut à :
Δ C r = Tk X C "
X
De manière judicieuse, la valeur de la structure capacitive de mesure est fixe et inférieure à la capacitance de la structure capacitive variable.
Dans un troisième mode de réalisation, la capacité de référence est déterminée lorsque la tension aux bornes de la capacité de référence est inférieure au seuil de tension : xx C,
C c > 'X
In(I - -^)
V c 1 e De manière avantageuse, la capacité de référence présente une capacité supérieure à celle de la structure capacitive variable et la capacité de mesure présente une capacité inférieure à celle de la structure capacitive variable.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la capacité de mesure présente une capacité équivalente à une capacité résiduelle.
Dans un mode de réalisation combinant les précédents, le dispositif comprend en outre des moyens de commutation, commandés pour charger et/ou décharger la structure capacitive variable et des moyens de commutation, commandés pour charger et/ou décharger la capacité de mesure. Bien sur, l'invention s'applique à tout capteur capacitif pour détecter la présence d'un utilisateur d'un équipement, mettant en œuvre un dispositif de mesure d'une variation de la capacité d'une structure capacitive variable, comprenant par exemple une électrode de détection disposée au sein de l'équipement, et la capacité de la structure capacitive variable étant déterminée entre l'électrode de détection et l'environnement proche de l'électrode de détection, l'équipement dans lequel l'électrode de détection est disposée pouvant être une poignée de portière d'un véhicule.
L'invention concerne aussi tout procédé de réduction du temps de mesure d'une variation de la capacité d'une structure capacitive variable, mettant en œuvre le dispositif décrit précédemment. 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 une vue schématique d'un capteur capacitif à transfert de charge selon l'art antérieur, décrit précédemment,
- la figure 2 représente une vue schématique d'une poignée de portière d'un véhicule intégrant un capteur capacitif à transfert de charge,
- la figure 3 représente une vue schématique d'un capteur capacitif à transfert de charge selon l'invention.
Comme illustré à la figure 2, le capteur capacitif à transfert de charge 3, intégré dans une poignée 6 de portière de véhicule comporte une électrode 4, dont la capacité C x est variable et une capacité de référence C s , située sur un circuit imprimé 5, ce dernier aussi intégré dans la poignée 6. Lorsque la main du conducteur se rapproche de la poignée 6 de la portière de la position éloignée 1 à la position rapprochée 2 (figure 2), la capacitance de l'électrode C x augmente d'une valeur ΔC X , cette variation ΔC X est mesurée à l'aide de la capacité de référence C 3 , située sur le circuit imprimé 5 connecté à l'électrode 4. Si cette capacitance est au dessus d'un seuil, cela signifie que la main du conducteur est dans une position rapprochée 2 de la poignée de la portière, et qu'il demande son ouverture. L'art antérieur, illustré à la figure 1 , décrit un tel capteur capacitif mesurant la variation de la capacitance d'une capacité variable en effectuant un cycle constitué d'un grand nombre de charges et de décharges x de la capacité de l'électrode C x dans la capacité de référence Cs jusqu'à atteindre un seuil fixe de tension aux bornes de la capacité de référence V s égal à V TH . L'estimation de la variation de la capacitance de l'électrode C x par rapport au cycle précédent est réalisée à partir de la variation du nombre de décharges x de la capacité de l'électrode C x dans la capacité de référence C s qu'il a fallu effectuer pour atteindre le seuil de tension V TH aux bornes de la capacité de référence C s . La présente invention propose d'ajouter à ce dispositif une troisième capacité, appelée capacité de mesure C M (figure 3) pour réaliser la mesure de la variation de la capacité C x de telle manière que la sensibilité du capteur ΔC X soit indépendante de la capacité de l'électrode C x mesurée et aussi que l'optimisation de la durée de mesure jusqu'à la détection (c'est à dire le nombre de charges et/ou décharges) du capteur capacitif soit possible sans impacter sa sensibilité ΔC X . La capacité de mesure C M est connectée à la masse et alimentée par la tension d'alimentation V C c- Deux commutateurs S3 et S4, permettent de charger la capacité de mesure C M à partir de la tension d'alimentation V C c, puis de décharger cette capacité dans la capacité de référence C s en un nombre variable de décharge n. Un compteur de transfert de charge (non représenté) compte le nombre de décharges n de l'électrode de mesure C M vers la capacité de référence C s . Un microcontrôleur (non représenté) calcule, à partir de ce nombre de décharges n, et du nombre décharges fixe x, connu, la capacité de l'électrode C x . La durée de mesure est proportionnelle au nombre N total de décharge, N étant égal à la somme entre le nombre fixe de décharge x et le nombre variable de décharge n.
Le transfert de charge selon l'invention se décompose en deux phases : l'acquisition et la mesure.
La phase d'acquisition consiste en un transfert de charge classique de la capacité de l'électrode C x vers la capacité de référence Cs- La différence avec le transfert de charge classique est que le transfert de charge s'arrête après un nombre de décharges fixe x et non lorsque la tension aux bornes de la capacité de référence V s atteint un seuil de tension V TH .
La phase de mesure consiste en un transfert de charge, d'un nombre variable de décharges n, de la capacité de mesure C M vers la capacité de référence C s jusqu'à ce que la tension aux bornes de la capacité de référence V 3 atteigne la tension de seuil V TH .
Durant la phase d'acquisition, la charge de la capacité de l'électrode C x est transférée dans la capacité de mesure C 3 de la manière suivante : • 1ère étape : la première étape consiste en la charge de la capacité de l'électrode C x à partir de la tension d'alimentation V C c > pour cela le premier commutateur S1 est fermé et le deuxième commutateur S2 est ouvert,
• 2ème étape : une fois la charge de C x terminée, le premier commutateur S1 est ouvert,
• 3ème étape : la décharge de la capacité de l'électrode C x vers la capacité de référence Cs peut commencer. Pour cela, le premier commutateur S1 reste ouvert et le deuxième commutateur S2 est fermé,
• 4ème étape : une fois la décharge de C x dans C s réalisée, le deuxième commutateur S2 est ouvert,
Le troisième et le quatrième commutateur S3 et S4 sont ouverts durant cette phase. Par conséquent C M n'est ni chargé, ni déchargé durant cette phase.
Ce cycle de charges et de décharges est répété un nombre de fois x prédéterminé et fixe. Durant la phase de mesure, la charge de la capacité de mesure C M est transférée dans la capacité de référence C 5 jusqu'à ce que la tension aux bornes de cette capacité V 5 atteigne un seuil V TH -
• 1ère étape : la première étape consiste en la charge de la capacité de mesure C M - Pour cela le troisième commutateur S3 est fermé et le quatrième S4 est ouvert,
• 2ème étape : une fois la charge de C M terminée, le troisième commutateur S3 est ouvert,
• 3ème étape : la décharge de la capacité de mesure C M vers la capacité de mesure C 3 peut commencer. Pour cela, le troisième commutateur S3 reste ouvert et le quatrième commutateur S4 est fermé,
• 4ème étape : une fois la décharge de C M vers C 3 réalisée, le quatrième commutateur S4 est ouvert.
Le premier et le deuxième commutateur S1 et S2 sont ouverts durant cette phase. Par conséquent C x n'est ni chargé, ni déchargé durant cette phase. Ce cycle est répété jusqu'à ce que la tension aux bornes de la capacité de référence V 3 atteigne la tension de seuil V TH . Le nombre de décharges variable (appelé n) nécessaire à atteindre le seuil représente une image de la capacité C x . La capacité de référence C s est ensuite complètement déchargée en fermant le commutateur S pour la prochaine mesure. Les équations régissant le fonctionnement du capteur à transfert de charge linéaire sont les suivantes : l'équation de transfert de charge de la capacité de l'électrode C x dans la capacité de référence C 5 est inchangée au principe de l'art antérieur (cf. équation 1 ).
Cependant l'équation régissant le transfert de charge de la capacité de mesure C M dans la capacité de référence C s est maintenant dépendante de la capacité de mesure C M et de la capacité de l'électrode C x :
V s ( n ) = V cc x ( l - ( 1 - ^r X ( I - -^-) " ) (4)
Ce qui donne, quand la tension aux bornes de la capacité de référence V 8 est égale à la tension seuil V TH , un nombre de décharges variable n équivalant à :
C s x ln( 1 - ] — m — ) + x x C r n = V ss. — (5)
C M
Un seuil de détection Th est défini. Ce seuil est égal à un nombre de décharges n de la capacité de mesure C M vers la capacité de référence Cs, correspondant à la détection de la main du conducteur sur la poignée 6 de la portière. Par exemple, Th est égal à cinq, signifie que la détection est réalisée lorsque cinq transferts de charge de la capacité de mesure C M , vers la capacité de référence C s ont été réalisés. Ces cinq transferts de charge signifient que la capacité de l'électrode a varié d'une valeur ΔC X significative, c'est à dire que la main du conducteur touche la poignée 6 de la portière et qu'il demande son ouverture. Il est à noter que la définition du seuil Th est identique à celle de l'art antérieur à l'exception qu'il s'applique dans l'invention au nombre de transfert de décharge variable n, et non au nombre de décharges x.
Th étant défini comme correspondant à la différence entre les deux états de l'électrode entre la capacité C x et la capacité C x + ΔC X , il est donc égal à :
C s x ln( 1 - ] ~ m — ) + x x C x Th = V -^
C
V
C J x ln( 1 - TH -) + x x ( C + Δ C
V
C u
Soit : Th x C M ., = x x Δ C par conséquent la variation ΔC X de la capacitance de l'électrode C x est donnée par l'équation suivante :
Λ „ Th x C u
A C x = ^- (6) x
Ainsi la sensibilité du capteur ΔC X selon l'invention n'est plus dépendante de la capacité variable de l'électrode C x . Elle n'est plus déterminée que par le nombre de décharges fixe de la phase d'acquisition x et la valeur de la capacité de mesure C M , et du seuil de détection Th qui sont aussi des valeurs fixes (cf. équation 6).
Afin d'obtenir une bonne précision sur la valeur de la capacité de l'électrode C x , la valeur de la capacité de mesure C M doit être inférieure à la valeur de la capacité de l'électrode C x . On peut par exemple fixer la valeur de la capacité de mesure C M au minimum, c'est à dire équivalente à la valeur d'une capacité résiduelle, c'est à dire à 10 pF. La valeur de la capacité de mesure C M étant fixée, nous pouvons ensuite en déduire x selon l'équation 7.
Th x C u x = V— (J)
A C x Une fois le nombre x de décharges déterminé, la valeur de la capacité de mesure C s peut être déterminée. En effet pour que le transfert de charge de la capacité de mesure C M vers la capacité de référence C s puisse se faire, il faut qu'après le nombre x de décharges de la capacité de l'électrode C x vers la capacité de mesure C M , la tension aux bornes de la capacité de référence V 5 n'ait pas atteint la tension seuil de détection V TH - Par conséquent une condition s'impose sur V 3 : V s < V TH -
La tension seuil en fonction du nombre de décharges x, V 5 (x), est donnée par l'équation (1 ).
Par conséquent, la condition V s < V™ équivaut à :
V m > Vcc x {\ - (I -^ α Y) C'est à dire
C X \ v
0 -^ V 1 L ) < (i ce C s
Et donc
In(I - ^) < x x ln(l --^) y ce U J
En utilisant le développement limité de ln(1 +x) :
On obtient
C C x x In(I — ) ≈ -x x - JL
C ^s C U 5
Et par conséquent - X X C y
In(I - ^) "ce
Puisque la valeur de la tension seuil V TH est inférieure à la valeur de la tension d'alimentation, la valeur de l'expression In (1- V TH / V C c) est négative, et on obtient r > I x x ^x IΛ\
In(I _ Iz«.)
V v ce
La capacité de référence C s a donc une valeur minimum pour un nombre donné de décharges x, afin d'atteindre la précision ΔC X .
En appelant la valeur de la capacité de référence C 3 selon l'invention, C S2 , et en la comparant à la valeur de la capacité de référence C s de l'art antérieur, que l'on appellera C S i, qui est définie par l'équation (3), c'est à dire :
et en faisant l'hypothèse que les valeurs des paramètres du seuil de détection Th, de la capacité de l'électrode C x , de la sensibilité du capteur ΔC X , de la tension d'alimentation Vcc et de la tension seuil V TH sont identiques entre l'art antérieur et l'invention, on obtient : x x ΔCV
C - C l X
Th x C, Etant donnée la valeur du nombre de décharges fixe x, défini à l'équation (7) et le fait que la valeur de In (1- V TH / V C c) est négative, on obtient :
C S2 = C S , x^ (9)
La valeur de la capacité de mesure C M étant définie comme étant très inférieure à la valeur de la capacité de l'électrode C x , on obtient par conséquent, C S2 <C S i. La capacité de référence selon l'invention C S2 a une valeur plus petite que celle utilisée pour l'art antérieur C S i et ceci pour la même précision ΔC X du capteur.
Par conséquent le nombre total de décharges selon l'invention, c'est à dire N, est inférieur au nombre de décharges de l'art antérieur, x. La durée de mesure est donc fortement réduite par l'invention sans impacter la précision du capteur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. L'invention s'applique aussi à tout procédé de mesure d'une variation ΔC X d'une capacitance C x mettant en œuvre le dispositif selon l'invention et détaillé ci dessus.
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