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WO2023020850A1 - Dispositif de détection d'approche - Google Patents

Dispositif de détection d'approche Download PDF

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Publication number
WO2023020850A1
WO2023020850A1 PCT/EP2022/071940 EP2022071940W WO2023020850A1 WO 2023020850 A1 WO2023020850 A1 WO 2023020850A1 EP 2022071940 W EP2022071940 W EP 2022071940W WO 2023020850 A1 WO2023020850 A1 WO 2023020850A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna
detection device
approach
user
rods
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/071940
Other languages
English (en)
Inventor
Joao Carlos VASCONCELOS DE ALMEIDA
Saïd BOUGUERN
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to US18/683,675 priority Critical patent/US20240353240A1/en
Priority to CN202280056632.2A priority patent/CN117858997A/zh
Publication of WO2023020850A1 publication Critical patent/WO2023020850A1/fr

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    • H01Q1/3241—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems particular used in keyless entry systems
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling

Definitions

  • the invention relates to an approach detection device.
  • the invention applies more particularly to the detection of the approach of a hand and/or of an intelligent portable telephone (known as: “smartphone” in English) towards a bodywork element of a motor vehicle such as for example a handle of a sash or a sash pillar (door or trunk) in order to unlock the sash or to an inductive mobile phone charger, of the WPC charger type found on board motor vehicles in order to charge the phone portable.
  • an intelligent portable telephone known as: “smartphone” in English
  • a bodywork element of a motor vehicle such as for example a handle of a sash or a sash pillar (door or trunk)
  • an inductive mobile phone charger of the WPC charger type found on board motor vehicles in order to charge the phone portable.
  • vehicle door handles are equipped with devices for detecting the approach of a user's hand or a smart mobile phone.
  • the detection of approach and/or contact of a member of the user for example the hand of a user on the handle coupled with the recognition of portable user equipment, for example an electronic "hand free” remote access control, worn by this user, allows the locking and unlocking of the vehicle's openings.
  • portable user equipment for example an electronic "hand free” remote access control
  • the door By approaching or pressing a specific location on the vehicle's door handle, called the "unlocking zone", the door (or alternatively all the openings) is (are) unlocked (unlocked) without any further action by the user .
  • the user Conversely, when the user, still wearing the necessary badge and identified by the vehicle, wishes to lock his vehicle, he closes the door of his vehicle and momentarily presses another specific location on the handle, called the "locking zone". This action automatically locks the vehicle's doors.
  • These one-hand approach detection devices for unlocking/locking generally comprise two capacitive sensors, in the form of two electrodes electrically connected to a printed circuit, integrated into the door handle, each in a specific zone of locking or unlocking.
  • one electrode is dedicated to each zone, i.e. one electrode is dedicated to detecting the approach and/or contact of the user's hand in the locking zone and one electrode is dedicated upon detection of the approach and/or contact of the user's hand in the unlocking zone.
  • This hand approach detection device further comprises a radio frequency antenna, generally LF (English abbreviation for "Low Frequency”, Low Frequency) but this antenna can also be a high or ultra high frequency antenna.
  • LF Low Frequency
  • this antenna can also be a high or ultra high frequency antenna.
  • the detection device also comprises a vehicle electronic computer (ECU: English abbreviation for "Electronic Control Unit”) which receives a presence detection signal from the capacitive sensors.
  • the vehicle's electronic computer has previously identified the user as being authorized to access this vehicle, or alternatively, following receipt of this presence detection signal, it carries out this identification. To do this, it sends an identification request to the badge (or remote control) carried by the user via the radiofrequency antenna.
  • This badge sends in response, by RF waves (radio frequency) or NFC, or UWB, or Wifi, or BLE... its identification code to the vehicle's electronic computer. If the electronic computer recognizes the identification code as the one authorizing access to the vehicle, it triggers the locking/unlocking of the door (or of all the openings). If, on the other hand, the electronic computer has not received an identification code or if the identification code received is incorrect, the locking or unlocking does not take place.
  • ECU English abbreviation for "Electronic Control Unit”
  • the detection device When it comes to detecting the approach of a smart phone, the detection device rather comprises an NFC (Near Field communication) reader, known per se, in order to detect by radio frequency exchange at 23.6 MHz, the presence of a smart mobile phone nearby, also equipped with near-field communication means and able to receive the identifier of said phone in order to ensure that it is well recognized as being paired to the vehicle and thus proceed with locking/unlocking.
  • NFC Near Field communication
  • Such vehicles are therefore equipped with door handles comprising a detection device equipped with a radio frequency antenna, two electrodes connected to a first capacitive detection microcontroller dedicated to detecting the approach of a hand and an NFC reader, itself connected to a second microcontroller dedicated to the detection by NFC of a smart mobile phone, the whole being integrated into a printed circuit.
  • the invention therefore proposes a method of detection as well as an associated device making it possible to overcome the drawbacks of the prior art. More particularly, the invention proposes a simple and inexpensive device making it possible both to detect the approach of a hand and the approach of a smart telephone using only NFC technology, that is to say the near field communication.
  • the invention relates to a device for detecting the approach of a member of the body of a user or of portable user equipment, intended to be carried in a motor vehicle, the device being remarkable in that it includes: a. a near-field communication antenna configured to emit signals at a high frequency selected between 3 to 30 MHz, said antenna being able to detect the approach of portable user equipment and to communicate in near field with said portable equipment user .said antenna comprising at least one winding which extends continuously in the form of a set of rods in the form of a comb so that said antenna is able to generate a variation in capacitance when approaching a member of a user's body, b. Means for controlling said antenna, c.
  • the winding delimits a perimeter inside which said antenna extends continuously in the form of a set of comb-shaped rods.
  • the rods are in the form of copper tracks perpendicular to a length or to a width of the perimeter.
  • the rods may be identical to one another.
  • Said antenna may comprise rods on two opposite sides of the perimeter.
  • the means for measuring an impedance variation can be in software form and measure any variation in phase, current or voltage coming from the antenna.
  • the invention also relates to any vehicle door handle remarkable in that it comprises a detection device according to any one of the features listed above.
  • the invention also relates to any inductive charger for portable user equipment remarkable in that it comprises a detection device according to any one of the characteristics listed above.
  • the invention also applies to any remarkable motor vehicle in that it comprises a detection device according to any of the characteristics listed above.
  • Figure 1 is a schematic representation of the approach detection device according to the invention
  • FIG. 2 is an electronic diagram of the near-field communication antenna modified according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic representation of a vehicle door handle comprising the detection device according to the invention
  • FIG. 4 is a schematic representation of an inductive charger for portable user equipment comprising the detection device according to the invention
  • FIG. 5 is a schematic representation of a preferred embodiment of the detection device according to the invention.
  • FIG. 6 is a schematic representation of a third embodiment of the detection device according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic representation of the antenna control means of the detection device according to the invention
  • the device D comprises a near-field communication antenna A1
  • NFC Near Field Communication
  • portable user equipment for example a smart mobile phone or a badge ( “also called “tag” in English) equipped with NFC communication technology.
  • This type of NFC A1 antenna is associated with a microprocessor and software or other electronic means in order to be able to exchange data with the user's portable equipment.
  • the approach detection of portable user equipment towards the detection device D is carried out by measuring the impedance variation of the NFC antenna A1. This is known to those skilled in the art and will not be further detailed here.
  • the invention proposes that the antenna A1 comprises at least one winding E1, E2, E3 and that it extends continuously in the form of at least one set of comb-shaped rods 01, 02.. Oi, and N1, N2... Ni, connected to control means 10.
  • Rods are copper-shaped tracks of predetermined width, for example flattened wires or strips of copper, which are connected to each other and which constitute incursions, protrusions , growths, extensions of the NFC A1 antenna itself made up of a copper track.
  • the NFC antenna A1 may comprise a plurality of windings E1, E2, E3 of square, rectangular, oval or round shape.
  • the windings E1, E2, E3 of the NFC antenna A1 are three in number and are represented in rectangular shape without this being limiting.
  • the NFC A1 antenna comprises three windings E1, E2, E3, connected to control means 10.
  • the NFC A1 antenna is extended via two connections J1, J2 connected to the means control 10 by forming two sets of rods 01, 02, ... Oi and N1, N2, ... Ni.
  • rods 01 , 02, ... Oi or N1 , N2, ... Ni. of each respective set are identical to each other and all the rods of the two sets are parallel to each other.
  • the rods 01, 02, ... Oi and N1, N2, ... Ni can be inclined along an axis parallel to a length or a width of a rectangular winding of the NFC antenna A1 , said rods can be of different width between them, and/or of different geometry between them, and/or with spacings of different width between them.
  • the winding(s) E1′, E2′, E3′ delimit(s) a perimeter inside from which said NFC AT antenna extends continuously in the form of at least one set of comb-shaped rods, in this example two sets of rods OT, 02', 03'..Oi', and NT, N2' , N3'..Ni' each of the sets being in the shape of a comb, this is illustrated in figure 5.
  • the NFC AT antenna inside a rectangular perimeter defined by the ET windings E2', E3' of the NFC AT antenna; the NFC AT antenna includes two sets of OT rods, 02'...Oi'; or NT, N2', N3'... Ni' each resembling a comb.
  • Each rod OT, 02', ...Oi'; of the first set is intercalated with a stem of the second set NT, N2', N3'...Ni'.
  • the detection device D further comprises control means 10 of the NFC antenna A1, capable of measuring an impedance variation of said NFC antenna AT
  • the control means 10 are illustrated in FIG. 7.
  • Said control means 10 comprise: a voltage source Vc, an NFC driver for near-field communication (called an NFC “driver”) M1 connected to a microcontroller p then a adaptation circuit M3 comprising at least one filter and means for adjusting the impedance and frequency of the NFC antenna A1.
  • the control means 20 also include a receiver circuit Rx dedicated to receiving data from the NFC antenna A1.
  • control means 10 of an NFC antenna are known to those skilled in the art and will not be further detailed here.
  • control means 10 also comprise impedance measuring means M2 capable of measuring any variation in the impedance of the NFC antenna A1 thus modified, as detailed below.
  • the impedance variation measurement means M2 are for example included in the NFC driver M1 and are in software form, and measure any variation in the phase, current or voltage from the NFC antenna A1 in order to deduce therefrom an impedance variation of the NFC antenna A1.
  • Said parasitic capacitance C2 thus generated is then measurable and can be exploited ingeniously in order to detect the approach of a member of the user's body, for example the approach of a hand of the user towards detection device D.
  • the NFC antenna A1 is capable of generating a capacitance variation when approaching a member of a measurable user by means of the measurement of an impedance variation.
  • FIG. 2 is shown schematically the equivalent electrical circuit of the NFC antenna A1 thus modified.
  • the circuit is a "Resistance, inductance and capacitance" RLC circuit consisting of a first branch comprising a resistor R1, connected to an inductance L1, a second branch comprising a capacitance C1, a third branch comprising a parasitic capacitance C2 , all three branches being connected in parallel.
  • the parasitic capacitance C2 is generated thanks to the rods of the modified NFC A1 antenna and is of greater value than the capacitance C1 which represents the capacitance created by the windings E1, E2, E3 of the NFC A1 antenna
  • the RLC circuit thus formed is sensitive not only to the approach of portable user equipment but also to the approach of a member of the user's body, for example his hand.
  • an inductive coupling between the NFC antenna of the portable user equipment and the NFC antenna A1 of the detection device D
  • a capacitive coupling between the rods of the modified NFC A1 antenna and the metal parts of the portable equipment
  • the value of each of the three parameters i.e. say the value of resistor R1, the value of parasitic capacitance C2 and the value of inductance L1.
  • FIG. 6 In Figure 6 is illustrated a third embodiment of the invention, in which the rods of the NFC antenna A1 "are only two in number 01", N1", parallel to each other and connected to the NFC antenna A1 at the level of two connections J 1 ”, J2” connected to the control means 10” and to the input of the measuring means M2.
  • FIG 3 is shown a vehicle door handle P V comprising the detection device D according to the invention.
  • the NFC antenna A1 is located on a printed circuit 100 included in the handle P which also includes the control means 10.
  • the detection device D thus makes it possible to detect the approach of portable user equipment 200 and the approach of a hand M close to the handle P in order to unlock the door.
  • FIG 4 is shown an inductive charger C portable user equipment 200 comprising the detection device D according to the invention.
  • the charger C comprises a first printed circuit 101 on which is located for example a ferrite F, itself located below a charging coil B1.
  • the detection device D makes it possible to detect the approach of a user's hand as well as the approach of a user's portable equipment 200 near or towards the charger C .
  • the invention therefore makes it possible, in an ingenious way, by modifying the NFC antenna, to be able to perform not only the approach detection of portable user equipment but also the approach detection of a hand.
  • user by the judicious use of the parasitic capacitance of the antenna, the value of which is increased by modifying the layout of the NFC antenna comprising protrusions in the shape of a comb generating said increase in parasitic capacitance.
  • This invention is all the more remarkable in that the impedance measurement is sufficient to detect the approach of the hand and the approach of a user's portable equipment, which was not possible in the prior art.

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Abstract

L'invention propose un dispositif de détection (D) d'approche d'un membre du corps d'un utilisateur ou d'un équipement portable d'utilisateur (200), destiné à être embarqué dans un véhicule automobile (V) comprenant: • une antenne de communication (A1) en champ proche configurée pour émettre des signaux à une haute fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz, ladite antenne (A1) étant apte à détecter l'approche d'un équipement portable d'utilisateur (200) et à communiquer en champ proche avec ledit équipement portable d'utilisateur (200),ladite antenne (A1) comprenant au moins un enroulement (E1, E2, E3) qui se prolonge de manière continue sous la forme d'un ensemble de tiges (O1, O2..Oi, N1,N2...Ni) en forme de peigne de telle sorte que ladite antenne (A1) est apte à générer une variation de capacité à l'approche d'un membre du corps d'un utilisateur, • des moyens de contrôle (10) de ladite antenne (A1) • des moyens de mesure (M2) d'une variation d'impédance de ladite antenne (A1) générée par la variation de capacité.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Dispositif de détection d’approche
[Domaine technique]
[0001] L’invention concerne un dispositif de détection d’approche. L’invention s’applique plus particulièrement à la détection d’approche d’une main et/ou d’un téléphone portable intelligent (dit : « smartphone » en anglais) vers un élément de carrosserie d’un véhicule automobile comme par exemple une poignée d’un ouvrant ou un montant d’ouvrant (portière ou coffre) afin de déverrouiller l’ouvrant ou vers un chargeur inductif de téléphone portable, de type chargeur WPC que l’on trouve embarqué dans les véhicules automobiles afin de charger le téléphone portable.
[Etat de la technique antérieure]
[0002] De nos jours, les poignées de portières de véhicule sont équipées de dispositifs de détection d’approche d’une main d’un utilisateur ou d’un téléphone portable intelligent. La détection d’approche et/ou de contact d’un membre de l’utilisateur, par exemple la main d’un utilisateur sur la poignée couplée à la reconnaissance d’un équipement portable d’utilisateur, par exemple un badge électronique « main libre » de commande d’accès à distance, porté par cet utilisateur, permet le verrouillage et le déverrouillage des ouvrants du véhicule. Ainsi lorsque l’utilisateur, portant le badge électronique correspondant et identifié par le véhicule souhaite déverrouiller le véhicule, il touche la poignée de portière du véhicule et ce dernier actionne alors une gâche électrique au niveau de la serrure de l’ouvrant ou des ouvrants du véhicule qui est/sont alors automatiquement déverrouillé(s). En s’approchant ou en appuyant sur un endroit précis de la poignée de portière du véhicule, appelé « zone de déverrouillage », la portière (ou alternativement tous les ouvrants) est (sont) déverrouillée (déverrouillés) sans autre action de l’utilisateur. Inversement, lorsque l’utilisateur, portant toujours le badge nécessaire et identifié par le véhicule, souhaite verrouiller son véhicule, il ferme la portière de son véhicule et il appuie momentanément sur un autre endroit précis de la poignée, appelé « zone de verrouillage ». Ce geste permet de verrouiller automatiquement les ouvrants du véhicule.
[0003] Ces dispositifs de détection d’approche d’une main pour le déverrouillage/verrouillage comprennent généralement deux capteurs capacitifs, sous la forme de deux électrodes reliées électriquement à un circuit imprimé, intégrées dans la poignée de portière chacune dans une zone précise de verrouillage ou de déverrouillage. Généralement, une électrode est dédiée à chaque zone, c'est-à-dire une électrode est dédiée à la détection de l’approche et/ou du contact de la main de l’utilisateur dans la zone de verrouillage et une électrode est dédiée à la détection de l’approche et/ou du contact de la main de l’utilisateur dans la zone de déverrouillage.
[0004] Ce dispositif de détection d’approche d’une main comprend en outre une antenne radio fréquence, en général LF (abréviation anglaise pour « Low Frequency », Basse Fréquence) mais cette antenne peut être également une antenne haute ou ultra haute fréquence, du type, UWB, BLE, Wifi, 4G, 5G...ou du type NFC « Near field communication » en anglais ou communication en champ proche, c’est-à-dire toute antenne ou dispositif de communication permettant d’échanger un identifiant avec le téléphone portable afin de l’authentifier.
[0005] Le dispositif de détection comprend également un calculateur électronique du véhicule (ECU : abréviation anglaise pour « Electronic Control Unit ») qui reçoit un signal de détection de présence en provenance des capteurs capacitifs. 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 de présence, il procède à cette identification. Pour cela, il envoie par l'intermédiaire de l’antenne radiofréquence, une demande d’identification au badge (ou à la télécommande) porté(e) par l’utilisateur. Ce badge envoie en réponse, par ondes RF (radio fréquence) ou NFC, ou UWB, ou Wifi, ou BLE... son code d'identification vers le calculateur électronique du véhicule. Si le calculateur électronique reconnaît le code d'identification comme celui autorisant l’accès au véhicule, il déclenche le verrouillage/déverrouillage de la portière (ou de tous les ouvrants). Si, en revanche, le calculateur électronique n'a pas reçu de code d’identification ou si le code d’identification reçu est erroné, le verrouillage ou déverrouillage ne se fait pas.
[0006] Lorsqu’il s’agit de détecter l’approche d’un téléphone intelligent, le dispositif de détection comprend plutôt un lecteur NFC (« Near Field communication », ou communication en champ proche), connu en soi, afin de détecter par échange radiofréquence à 23,6 MHz, la présence d’un téléphone portable intelligent à proximité, équipé lui aussi de moyens de communication en champ proche et de pouvoir recevoir l’identifiant dudit téléphone afin de s’assurer qu’il est bien reconnu comme étant appairé au véhicule et procéder ainsi au verrouillage/déverrouillage. Ce lecteur NFC est relié à un microcontrôleur dédié. [0007] De tels véhicules, sont donc équipés de poignées de portière comprenant un dispositif de détection équipé d’une antenne radiofréquence, de deux électrodes reliées à un premier microcontrôleur de détection capacitive dédié à la détection d’approche d’une main et d’un lecteur NFC, relié lui-même à un deuxième microcontrôleur dédié à la détection par NFC d’un téléphone portable intelligent, le tout étant intégré dans un circuit imprimé.
[0008] Cependant, l’intégration de tous ces composants électroniques pose un problème d’encombrement dans la poignée de portière ainsi qu’un surcoût non négligeable. De plus, la détection par NFC n’est pas fiable lorsque les téléphones portables comprennent très peu de métal, par exemple des coques plastiques ou lorsque le dispositif d’accès portable est un « tag » en anglais c’est-à-dire un badge constitué presque entièrement de plastique.
[0009] L’invention propose donc un procédé de détection ainsi qu’un dispositif associé permettant de pallier les inconvénients de l’art antérieur. Plus particulièrement, l’invention propose un dispositif simple et peu coûteux permettant à la fois de détecter l’approche d’un main et l’approche d’un téléphone intelligent en utilisant uniquement la technologie NFC, c’est-à-dire la communication en champ proche.
[Exposé de l’invention]
[0010] L’invention concerne un dispositif de détection d’approche d’un membre du corps d’un utilisateur ou d’un équipement portable d’utilisateur, destiné à être embarqué dans un véhicule automobile, le dispositif étant remarquable en ce qu’il comprend : a. une antenne de communication en champ proche configurée pour émettre des signaux à une haute fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz, ladite antenne étant apte à détecter l’approche d’un équipement portable d’utilisateur et à communiquer en champ proche avec ledit équipement portable d’utilisateur .ladite antenne comprenant au moins un enroulement qui se prolonge de manière continue sous la forme d’un ensemble de tiges en forme de peigne de telle sorte que ladite antenne est apte à générer une variation de capacité à l’approche d’un membre du corps d’un utilisateur, b. Des moyens de contrôle de ladite antenne, c. Des moyens de mesure d’une variation d’impédance de ladite antenne générée par la variation de capacité. [0011] Dans un mode préférentiel de réalisation du dispositif selon l’invention, l’enroulement délimite un périmètre à l’intérieur duquel ladite antenne se prolonge de manière continue sous la forme d’un ensemble de tiges en forme de peigne.
[0012] Dans un cas particulier, le périmètre étant rectangulaire, les tiges se présentent sous forme de pistes de cuivre perpendiculaires à une longueur ou à une largeur du périmètre.
[0013] Les tiges peuvent être identiques entre elles.
[0014] Ladite antenne peut comprendre des tiges sur deux côtés opposés du périmètre.
[0015] Les moyens de mesure d’une variation d’impédance peuvent se présenter sous forme logicielle et mesurent toute variation de phase, de courant ou de tension en provenance de l’antenne.
[0016] L’invention concerne également toute poignée de portière de véhicule remarquable en ce qu’elle comprend un dispositif de détection selon l’une quelconque des caractéristiques énumérées précédemment.
[0017] L’invention concerne également tout chargeur inductif d’équipement portable d’utilisateur remarquable en ce qu’il comprend un dispositif de détection selon l’une quelconque des caractéristiques énumérées précédemment.
[0018] Finalement l’invention s’applique aussi à tout véhicule automobile remarquable en ce qu’il comprend un dispositif de détection selon l’une quelconque des caractéristiques énumérées précédemment.
[Description des dessins]
[0019] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] : la figure 1, est une représentation schématique du dispositif de détection d’approche selon l’invention,
[Fig. 2] : la figure 2 est un schéma électronique de l’antenne de communication en champ proche modifiée selon l’invention,
[Fig. 3] : la figure 3 est une représentation schématique d’une poignée de portière de véhicule comprenant le dispositif de détection selon l’invention ; [Fig. 4] : la figure 4 est une représentation schématique d’un chargeur inductif d’équipement portable d’utilisateur comprenant le dispositif de détection selon l’invention,
[Fig. 5] : la figure 5 est une représentation schématique d’un mode de réalisation préférentiel du dispositif de détection selon l’invention,
[Fig. 6] : la figure 6 est une représentation schématique d’un troisième mode de réalisation du dispositif de détection selon l’invention,
[Fig. 7] : la figure 7 est une représentation schématique des moyens de contrôle de l’antenne du dispositif de détection selon l’invention
[Description des modes de réalisation]
[0020] Le dispositif de détection d’approche d’un membre d’un utilisateur et d’un équipement portable d’utilisateur est illustré à la figure 2.
[0021] Le dispositif D comprend une antenne de communication en champ proche A1 ,
(appelé aussi NFC en anglais « Near Field Communication ») entre 3 et 30 MHz, par exemple à 23,56 MHz, apte à détecter et à communiquer avec un équipement portable d’utilisateur, par exemple un téléphone portable intelligent ou un badge (« appelé aussi « tag » en anglais) muni de la technologie de communication NFC. Ce type d’antenne NFC A1 est associée à microprocesseur et à des moyens électroniques logiciels ou autres afin de pouvoir échanger des données avec l’équipement portable d’utilisateur.
[0022] La détection d’approche d’un équipement portable d’utilisateur vers le dispositif de détection D est réalisée par la mesure de variation d’impédance de l’antenne NFC A1. Ceci est connu de l’homme du métier et ne sera pas plus détaillé ici.
[0023] L’invention propose que l’antenne A1 comprenne au moins un enroulement E1 , E2, E3 et qu’elle se prolonge de manière continue sous forme d’au moins un ensemble de tiges en forme de peigne 01 , 02... Oi, et N1 , N2... Ni, relié à des moyens de contrôle 10.
[0024] On appelle « tiges » des pistes en forme de cuivre, de largeur prédéterminée, par exemple des fils aplatis ou des bandes de cuivre, qui sont relié(e)s entre eux (elles) et qui constituent des incursions, des protrusions, des excroissances, des prolongements de l’antenne NFC A1 elle-même constituée d’une piste en cuivre.
[0025] L’antenne NFC A1 peut comporter une pluralité d’enroulements E1 , E2, E3 de forme carré, rectangulaire, ovale ou ronde. [0026] Aux figures 1 , 5 et 6, uniquement dans un but explicatif, les enroulements E1 , E2, E3 de l’antenne NFC A1 sont au nombre de trois et sont représentés de forme rectangulaire sans que cela soit limitatif.
[0027] A la figure 1 , l’antenne NFC A1 comprend trois enroulements E1 , E2, E3, reliés à des moyens de contrôle 10. L’antenne NFC A1 se prolonge par l’intermédiaire de deux connexions J1 , J2 reliées aux moyens de contrôle 10 en formant deux ensembles de tiges 01 , 02, ...Oi et N1 , N2, ...Ni. Dans cet exemple, les tiges 01 , 02, ... Oi ou N1 , N2, ... Ni. de chaque ensemble respectif sont identiques entre elles et toutes les tiges des deux ensembles sont parallèles entres elles.
[0028] Bien sûr, les tiges 01 , 02, ...Oi et N1 , N2, ...Ni peuvent être inclinées selon un axe parallèle à une longueur ou à une largeur d’un enroulement rectangulaire de l’antenne NFC A1 , lesdites tiges peuvent être de largeur différente entre elles, et/ou de géométrie différente entre elles, et/ou avec des écartements de largeur différente entre elles.
[0029] Dans un mode préférentiel de réalisation du dispositif de détection D selon l’invention, mais qui est nullement limitatif, le ou les enroulement(s) E1 ’, E2’, E3’ délimite(nt) un périmètre à l’intérieur duquel ladite antenne NFC AT se prolonge de manière continue sous forme d’au moins un ensemble de tiges en forme de peigne, dans cet exemple, deux ensembles de tiges OT, 02’, 03’..Oi’, et NT, N2’, N3’..Ni’ chacun des ensembles étant en forme de peigne, ceci est illustré à la figure 5.
[0030] A la figure 5, selon un mode préférentiel de réalisation de l’invention, à l’intérieur d’un périmètre rectangulaire défini par les enroulements ET E2’, E3’ de l’antenne NFC AT ; l’antenne NFC AT comprend deux ensembles de tiges OT, 02’...Oi’ ; ou NT, N2’, N3’... Ni’ ressemblant chacun à un peigne. Chacun des deux ensembles OT, 02’ ...Oi’ ; ou NT, N2’, N3’...Ni’ est perpendiculaire à une longueur du périmètre et les deux ensembles OT, 02’...OM’ ; ou NT, N2’, N3’... Ni’ sont chacun situés sur des côtés opposés du périmètre. Chaque tige OT, 02’, ...Oi’ ; du premier ensemble est intercalée avec une tige du deuxième ensemble NT, N2’, N3’...Ni’.
[0031] Afin de détecter l’approche d’une main d’un utilisateur, le dispositif de détection D comprend en outre des moyens de contrôle 10 de l’antenne NFC A1 , aptes à mesurer une variation d’impédance de ladite antenne NFC AT
[0032] Les moyens de contrôle 10 sont illustrés à la figure 7. Lesdits moyens de contrôle 10 comprennent : une source de tension Vc, un pilote NFC de communication en champ proche (appelé « driver » NFC en anglais) M1 relié à un microcontrôleur p puis un circuit d’adaptation M3 comprenant au moins un filtre et des moyens d’ajustement d’impédance et de fréquence de l’antenne NFC A1. Les moyens de contrôle 20 comprennent également un circuit récepteur Rx dédié à la réception des données en provenance de l’antenne NFC A1.
[0033] Lesdits moyens de contrôle 10 d’une antenne NFC sont connus de l’homme du métier et ne seront pas plus détaillés ici.
[0034] Selon l’invention, les moyens de contrôle 10 comprennent également des moyens de mesure d’impédance M2 aptes à mesurer toute variation d’impédance de l’antenne NFC A1 ainsi modifiée comme cela est détaillé plus bas.,
[0035] Les moyens de mesure de variation d’impédance M2 sont par exemple compris dans le pilote NFC M1 et se présentent sous forme logicielle, et mesurent toute variation de la phase, du courant ou de la tension en provenance l’antenne NFC A1 afin d’en déduire une variation d’impédance de l’antenne NFC A1.
[0036] L’antenne NFC ainsi modifiée par rapport à l’art antérieur, grâce aux ensembles de tiges présente une capacité parasite C2 nettement supérieure à l’antenne NFC de l’art antérieur.
[0037] Ladite capacité parasite C2 ainsi générée est alors mesurable et peut être exploitée de manière ingénieuse afin de détecter l’approche d’un membre du corps de l’utilisateur, par exemple l’approche d’une main de l’utilisateur vers le dispositif de détection D.
[0038] Ainsi, l’antenne NFC A1 selon l’invention est apte à générer une variation de capacité à l’approche d’un membre d’un utilisateur mesurable par l’intermédiaire de la mesure d’une variation d’impédance.
[0039] A la figure 2 est représenté schématiquement le circuit électrique équivalent de l’antenne NFC A1 ainsi modifiée. Le circuit est un circuit RLC « Résistance, inductance et capacité « constitué d’une première branche comprenant une résistance R1 , connectée à une inductance L1 , d’une deuxième branche comprenant une capacité C1 , d’une troisième branche comprenant une capacité parasite C2, toutes les trois branches étant connectées en parallèle. La capacité parasite C2, est générée grâce aux tiges de l’antenne NFC A1 modifiée et est de valeur plus grande que la capacité C1 qui représente la capacité créée par les enroulements E1 , E2, E3 de l’antenne NFC A1 [0040] Le circuit RLC ainsi formé est sensible non seulement à l’approche d’un équipement portable d’utilisateur mais aussi à l’approche d’un membre du corps de l’utilisateur, par exemple sa main.
[0041] En effet, lors de l’approche d’un équipement portable d’utilisateur, un couplage inductif (entre l’antenne NFC de l’équipement portable d’utilisateur et l’antenne NFC A1 du dispositif de détection D) et un couplage capacitif (entre les tiges de l’antenne NFC A1 modifiée et les parties métalliques de l’équipement portable) se créent entre le dit équipement et le dispositif de détection D faisant varier la valeur de chacun des trois paramètres, c’est à dire la valeur de la résistance R1 , la valeur de la capacité parasite C2 et la valeur de l’inductance L1 .
[0042] La variation de ces trois paramètres R1 , L1 , C2 induit un changement notable de l’impédance de l’antenne, c’est-à-dire un « mismatching » en anglais ou désadaptation en français, qui est mesurée par les moyens de mesure d’impédance M2.
[0043] De manière similaire, lors de l’approche d’une main d’un utilisateur vers le dispositif de détection D, un couplage capacitif se crée entre l’équipement portable d’utilisateur et l’antenne NFC A1 modifiée selon l’invention (en l’occurrence avec la surface conductrice des tiges) faisant varier la valeur de la capacité parasite C2. L’impédance de l’antenne NFC A1 est alors modifiée par cette variation de capacité C2, et est mesurée par les moyens de mesure M2 d’impédance.
[0044] A la figure 6 est illustré un troisième mode de réalisation de l’invention, dans lequel les tiges de l’antenne NFC A1” sont au nombre uniquement de deux 01”, N1”, parallèles entres elles et reliées à l’antenne NFC A1 au niveau de deux connexions J 1 ”, J2”reliées aux moyens de contrôle 10” et à l’entrée des moyens de mesure M2.
[0045] A la figure 3 est représenté une poignée P de portière de véhicule V comprenant le dispositif de détection D selon l’invention. L’antenne NFC A1 est située sur un circuit imprimé 100 compris dans la poignée P qui comprend également les moyens de contrôle 10.
[0046] Le dispositif de détection D permet ainsi de détecter l’approche d’un équipement portable d’utilisateur 200 et l’approche d’une main M à proximité de la poignée P afin de déverrouiller la portière.
[0047] A la figure 4 est représenté un chargeur inductif C d’équipement portable d’utilisateur 200 comprenant le dispositif de détection D selon l’invention. [0048] Le chargeur C comprend un premier circuit imprimé 101 sur lequel est située par exemple une ferrite F, située elle-même en dessous d’une bobine de charge B1. Au- dessus de la bobine de charge B1 , se trouve un deuxième circuit imprimé 100 comprenant les moyens de contrôle 10, sur lequel est gravée l’antenne NFC A1 modifiée selon l’invention.
[0049] De même, le dispositif de détection D selon l’invention permet de détecter l’approche d’une main d’un utilisateur ainsi que l’approche d’un équipement portable d’utilisateur 200 à proximité ou vers le chargeur C.
[0050] L’invention permet donc de manière ingénieuse par une modification de l’antenne NFC de pouvoir réaliser non seulement la détection d’approche d’un équipement portable d’utilisateur mais aussi la détection d’approche d’une main d’utilisateur par l’utilisation judicieuse de la capacité parasite de l’antenne, dont la valeur est augmentée par la modification du tracé de l’antenne NFC comprenant des excroissances en forme de peigne générant ladite augmentation de capacité parasite. Cette invention est d’autant plus remarquable que la mesure d’impédance suffit à détecter l’approche de la main et l’approche d’un équipement portable d’utilisateur, ce qui n’était pas possible dans l’art antérieur.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de détection (D) d’approche d’un membre du corps d’un utilisateur ou d’un équipement portable d’utilisateur (200), destiné à être embarqué dans un véhicule automobile (V), caractérisé en ce qu’il comprend : a) une antenne de communication (A1) en champ proche configurée pour émettre des signaux à une haute fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz, ladite antenne (A1) étant apte à détecter l’approche de l’équipement portable d’utilisateur (200) et à communiquer en champ proche avec ledit équipement portable d’utilisateur (200) .ladite antenne (A1) comprenant au moins un enroulement (E1 , E2, E3) relié à des moyens de contrôle (10) de ladite antenne (A1), qui se prolonge de manière continue sous la forme d’un ensemble de tiges (01 , 02..Oi, N1 , N2... Ni) en forme de peigne de telle sorte que ladite antenne (A1) est apte à générer une variation de capacité à l’approche d’un membre du corps d’ l’utilisateur, b) des moyens de contrôle (10) de ladite antenne (A1) comprenant des moyens de mesure (M2) d’une variation d’impédance de ladite antenne (A1) l’impédance étant modifiée par la variation de capacité de l’antenne (A1) à l’approche d’un membre du corps de l’utilisateur, ou lors de l’approche de l’équipement portable d’utilisateur.
[Revendication 2] Dispositif de détection (D) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’enroulement (E1 , E2, E3) délimite un périmètre à l’intérieur duquel ladite antenne (A1) se prolonge de manière continue sous la forme d’un ensemble de tiges (01 , 02... Oi, N1 , N2... Ni) en forme de peigne.
[Revendication 3] Dispositif de détection (D) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le périmètre étant rectangulaire, les tiges (01 , 02... Oi, N1 , N2... Ni) se présentent sous forme de pistes de cuivre perpendiculaires à une longueur ou à une largeur du périmètre.
[Revendication 4] Dispositif de détection (D) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tiges (01 , 02... Oi, N1 , N2... Ni) sont identiques entre elles.
[Revendication 5] Dispositif de détection (D), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite antenne (A1) comprend des tiges (01 , 02... Oi, N1 , N2... Ni) sur deux côtés opposés du périmètre.
[Revendication 6] Dispositif de détection (D) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mesure (M2) d’une variation d’impédance se présentent sous forme logicielle et mesurent toute variation de phase, de courant ou de tension en provenance de l’antenne (A1).
[Revendication 7] Poignée (P) de portière de véhicule (V) caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif de détection(D) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
[Revendication 8] Chargeur inductif (C) d’équipement portable d’utilisateur (200), caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de détection (D) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6. [Revendication 9] Véhicule automobile (V), caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de détection (D) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
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