CAPTEUR SECURITAIRE DE MOUVEMENT

Le secteur technique de la présente invention est celui des capteurs de mouvement, en particulier les capteurs à haut niveau de sécurité pour la prise en compte d'information.

Les interfaces homme/machine nécessitent des exigences de sûreté de fonctionnement sur toute la chaîne de transmission des informations. Cette chaîne débute en général par la transformation d'un mouvement mécanique en une information électrique. Cette dernière a, dans certains cas, une importance primordiale qui peut influer ou mettre en péril la vie des hommes. Ainsi, dans les applications par exemple militaires, transports, industrielles et médicales, il est nécessaire d'augmenter le niveau de sécurité pour s'assurer de la prise en compte de l'information.

A titre illustratif, une demande de mise à feu ou un freinage d'urgence sont des commandes qui ne peuvent souffrir d'une quelconque avarie. La transformation de l'information mécanique en information électrique nécessite alors une sécurité maximale. On connaît des technologies de claviers tactiles et plats qui ne peuvent sécuriser totalement la transformation d'information. En effet, pour des raisons d'encombrement ils n'utilisent qu'un seul contact électrique, ce qui a pour conséquence de limiter sa durée de vie. De plus, l'effet tactile procuré par ce type de clavier est propre à chaque technologie. Il ne peut donc pas être adapté en fonction du milieu et des caractéristiques d'utilisation de chaque application.

En outre, les différentes conceptions de capteurs ou de claviers ne permettent pas une exploitation lumineuse totale du capteur ou de la touche de clavier.

Le brevet DE-3335014 décrit un capteur constitué d'une touche mobile entre une façade et un support pour venir en contact avec des contacts électriques par l'intermédiaire de lamelles. La touche est en saillie par rapport à la façade et ne comporte aucun moyen permettant de limiter son enfoncement et donc son effort sur les contacts électriques. Cette structure n'offre pas une sécurité d'utilisation.

Le but de la présente invention est donc de fournir un capteur sécuritaire de mouvement présentant les effets combinés suivants : sécurité de prise en compte de l'information par redondance des contacts électriques, effet lumineux, effet tactile réglable, encombrement réduit, anti-vandalisme et extra plat.

L'invention a donc pour objet un capteur sécuritaire de mouvement comportant un support et une façade dans laquelle coulisse une touche selon un axe de translation (XX') d'une position initiale à une position finale, comportant au moins un contact électrique actionné selon un axe (YY') sensiblement perpendiculaire à l'axe de translation (XX'), comprenant un moyen de transfert constitué par une lamelle actionnée par la touche selon l'axe (XX') apte à agir sur le contact électrique selon l'axe (YY') par rapprochement ou éloignement, caractérisé en ce que la façade est constituée d'un fond et d'une face supérieure espacés l'un de l'autre et en ce que la touche est mobile entre ce fond et cette face supérieure constituant des butées.

Selon une caractéristique de l'invention, la lamelle comporte une courbure élastique et un flan conique orienté selon un angle (B).

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'effort appliqué au contact électrique est indépendant de l'effort créé par la translation de la touche.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la touche est ramenée en position initiale sous l'effet du moyen de transfert.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la touche comporte un biseau apte à glisser sur le flan conique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la touche confère un effet tactile, l'effet tactile étant réglable grâce à l'angle (B) du flan conique ou l'épaisseur de la lamelle ou le nombre de contacts électriques utilisés ou une combinaison de ces éléments.

Un tout premier avantage du capteur sécuritaire de mouvement selon l'invention réside dans l'augmentation du niveau de sécurité de la transformation de l'information mécanique en information électrique par redondance des contacts.

Un autre avantage réside dans l'effet tactile réglable en fonction de l'utilisation.

Un autre avantage réside dans le fait que le capteur selon l'invention est particulièrement lumineux.

Un autre avantage de l'invention réside dans la combinaison d'une masse faible, d'un faible coût et de dimensions réduites.

Un autre avantage du capteur selon l'invention monté sur un clavier réside dans le fait qu'il ne peut être détérioré par vandalisme.

Un autre avantage réside dans le fait que le circuit imprimé supporte l'électronique de traitement et ce au plus près des contacts électriques.

Un autre avantage réside dans le fait qu'on peut obtenir un effet tactile compatible de l'utilisation de gant en milieu hostile par une grande force d'appui.

Un autre avantage encore réside dans l'augmentation du niveau de sécurité pour la restitution de l'information lumineuse par redondance des diodes électroluminescentes.

Un autre avantage encore réside dans la réactivité du faisceau lumineux sans obstacle de contacts pour augmenter l'efficacité et la lisibilité.

Un autre avantage encore réside dans le fait que les fatigues exercées sur les contacts électriques sont indépendantes des efforts de l'utilisateur pour conférer une meilleure durée de vie du contact sécuritaire.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :

• la figure 1 est une vue partielle en coupe d'un clavier équipé d'un capteur sécuritaire de mouvement selon l'invention,
• la figure 2 est une vue de dessus d'un clavier sur lequel sont montés quatre capteurs sécuritaires de mouvement selon l'invention, et
• la figure 3 est une graphique représentatif des réglages de l'effet tactile du capteur sécuritaire selon l'invention.

Sur la figure 1, on a représenté en coupe transversale un clavier 1 dans lequel sont installés deux capteurs sécuritaires de mouvement 2 et 3 selon l'invention. Ces deux capteurs sont identiques dans l'exemple représenté. Le capteur sécuritaire de mouvement selon l'invention est constitué principalement par une touche 4, un moyen transfert 5, au moins un contact électrique 6, un dispositif lumineux 7, un support 8, une façade 9 constituée d'une partie supérieure 9a et d'un fond 9b. L'épaisseur total du capteur est inférieure à 25 mm.

La touche 4 peut se déplacer selon l'axe XX' et comprend une face supérieure 10 accessible à un opérateur (non représenté). Cette face supérieure 10 peut bien sûr supporter toutes informations nécessaires à la compréhension. On peut donc y imprimer, sérigraphier ou déposer par n'importe quel procédé un texte ou un symbole graphique présentant le compte rendu de l'action de l'opérateur. Un épaulement 11 est pratiqué à la périphérie de la touche 4 de telle sorte que la face supérieure 10 soit alignée avec la partie supérieure 9a. Parallèlement à la face supérieure 10, la touche 4 comporte une face inférieure 13 dont l'utilité sera mise en évidence dans la description du fonctionnement donnée ci-après. Cette touche est prolongée par une excroissance centrale 14 pleine ou creuse qui coulisse dans le fond 9b. Cette excroissance est terminée extérieurement par un biseau 15 usiné selon un angle A. Le fond 9b comporte une cavité 27, limitée par une face 29, et une ouverture 28 au travers de laquelle coulisse la touche 4. Ce fond 9b est coiffé par la partie supérieure 9a en appui contre l'épaulement 11, emprisonnant ainsi la touche 4.

Le moyen transfert 5 est constitué par au moins une lamelle 17 constituée principalement d'une courbure élastique 18. Cette lamelle 17, fabriquée dans un matériau élastique et déformable, est rendu solidaire du support 8 par une de ses extrémités, l'autre extrémité étant usinée pour prendre la forme d'un flan conique 19. L'angle B de ce dernier est sensiblement complémentaire à l'angle A pour que le flan conique 19 se mette en appui complet sur le biseau 15 de la touche 4.

Pour des raisons de clarté, la description se poursuit sur le capteur 2. La courbure élastique 18 de la lamelle 17 est caractérisé par son rayon 21. La paroi extérieure 22 de cette courbure 18 est en appui sur le contact électrique 6. Ce dernier est un contact à poussoir de type connu dont la constitution ne nécessite pas de détail supplémentaire. Le déplacement du contact électrique, provoqué par la lamelle 17, se fait selon un axe YY' sensiblement perpendiculaire à l'axe XX' de la touche 4. Le contact électrique 6 est solidaire du support 8.

Le support 8 est l'élément de maintien de l'ensemble des pièces du capteur mais il sert aussi au circuit et connections électriques. Ce support peut donc avantageusement être un circuit imprimé où se connectent directement les contacts électriques 6 et le dispositif lumineux 7.

La figure 2 illustre une vue de dessus d'un clavier 1 équipé par exemple de quatre capteurs sécuritaires de mouvement selon l'invention. Ici, le capteur sécuritaire de mouvement 2 est constitué de sa façade 9 et de sa touche 4 comme décrit à la figure 1. Dans l'exemple illustré sur cette figure on remarque que la touche 4 peut agir sur quatre lamelles 17 qui forment alors sensiblement un conduit. A l'intérieur du conduit formé par ces lamelles 17 est installé le dispositif lumineux 7. Ce dernier est solidaire du support 8 et peut classiquement être constitué par des diodes électroluminescentes, par exemple quatre. L'association de ces dernières avec le conduit formé par les lamelles 17 a pour effet de rendre le capteur sécuritaire selon l'invention particulièrement lumineux.

La touche 4 peut agir soit simultanément sur les lamelles 17, soit séquentiellement. De plus, on voit dans cet exemple que les quatre lamelles 17 agissent sur quatre contacts électriques 6. Le nombre des contacts ne saurait se limiter à l'illustration décrite ici. En effet la miniaturisation des éléments permet d'augmenter le nombre de lamelle et donc le nombre de contact pour améliorer encore le niveau de sécurité.

Cette figure met en évidence un des avantages du positionnement perpendiculaire du contact électrique 6 par rapport à la touche 4. On constate que les quatre diodes électroluminescentes émettent un faisceau lumineux totalement assimilable par l'opérateur, ce qui n'est effectivement pas le cas dans les autres technologies de capteur connues actuellement.

Sur la figure 3, on a représenté un graphique représentatif de l'effet tactile par rapport au nombre de contact électrique. L'effet tactile est l'effort nécessaire pour déplacer la touche 4 de la position initiale à la position finale. Cet effet peut varier en fonction de l'utilisation du clavier, par exemple avec des gants. On a représenté en abscisses le déplacement en millimètres de la touche 4 et en ordonnées l'effort en Newtons. La courbe 23 correspond à un capteur selon l'invention équipé d'un seul contact électrique et l'effet tactile est sensiblement égal à six Newtons. Les courbes 24, 25 et 26 illustrent respectivement l'utilisation de deux, trois et quatre contacts électriques délivrant en crête des effets tactiles de dix, quinze et vingt Newtons.

Bien entendu, l'effet tactile peut être réglé par d'autres moyens comme par exemple en changeant l'angle B du flan conique 19 ou en modifiant l'épaisseur ou la structure de la lamelle 17. Il est bien sûr évident que le réglage de l'effet tactile peut combiner tout ou partie de ces moyens.

Le fonctionnement du capteur sécuritaire de mouvement selon l'invention est le suivant. En se reportant à la figure 1, on voit qu'en exerçant une pression sur la face supérieure 10 on enfonce la touche 4. Cette dernière se déplace donc de la position initiale ou l'épaulement 11 vient en butée sur la partie supérieure 9a jusqu'à la position finale ou la face inférieure 13 vient alors en butée sur la face 29 de la cavité 27. Le déplacement de la touche 4 est donc limité mécaniquement par deux butées. Lors de ce déplacement, le biseau 15 vient exercer un effort sur le flan conique 19 de la lamelle 17 qui aura pour effet d'ouvrir chaque lamelle 17. Dans le terme ouvrir il faut comprendre une augmentation du rayon 21 de la courbure élastique 18 qui ainsi va actionner le contact électrique 6 par l'intermédiaire de la paroi extérieure 22. L'information délivrée par le contact électrique 6 est alors disponible à toutes utilisations.

Du fait de la présence des butées, l'effort appliqué au contact électrique 6 est indépendant de l'effort exercé sur la touche, l'objectif de sécurité mécanique et d'anti-vandalisme est donc atteint. Le retour de la touche 4 dans sa position initiale est possible grâce aux caractéristiques élastiques et déformables des lamelles 17. Cependant, ce retour peut être facilité par l'installation d'un ressort de type connu agissant en sens contraire, ressort qu'il n'est pas utile de décrire.

En se reportant maintenant à la figure 2, on peut comprendre l'intérêt d'une redondance des contacts électriques. Tout d'abord, cette redondance permet, par l'intermédiaire du support 8, de réaliser les combinaisons souhaitées des schémas électriques.

En outre, en considérant que la fonction du capteur est la transformation d'un mouvement mécanique en une information électrique, l'évènement redouté est alors la non prise en compte de cette transformation. La probabilité d'occurrence de l'événement redouté est sensiblement de 10^-6 par contact électrique. On diminue donc très nettement cette probabilité en multipliant les contacts. Par exemple, pour deux contacts électriques, la probabilité d'occurrence de la fonction sera de 10^-12. Le capteur selon l'invention permet d'atteindre des niveaux de sécurité très élevés et c'est en cela qu'il est qualifié de sécuritaire.

L'invention combine les objectifs et avantages décrits précédemment, c'est-à-dire sécurité, anti-vandalisme, forme extra plate et encombrement réduit, effet lumineux et effet tactile.