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WO1994001790A1 - Detection d'une perturbation electrique ou ionique - Google Patents

Detection d'une perturbation electrique ou ionique Download PDF

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WO1994001790A1
WO1994001790A1 PCT/FR1993/000709 FR9300709W WO9401790A1 WO 1994001790 A1 WO1994001790 A1 WO 1994001790A1 FR 9300709 W FR9300709 W FR 9300709W WO 9401790 A1 WO9401790 A1 WO 9401790A1
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influence
electrical
electric
disturbance
reference body
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PCT/FR1993/000709
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Trong Truc Ngo
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Trong Truc Ngo
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/088—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices operating with electric fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for detecting an ionic electrical disturbance in a determined zone of a medium and to their use.
  • the problems of measuring densities of essentially ionic electric charges, in a given medium have been the subject of recent work, essentially with the aim of studying the effects of atmospheric ionization, from the point view of the presumed pathological or therapeutic consequences.
  • the subject of the present invention is a method and a device for detecting an ionic electrical disturbance in a determined zone of a medium. given.
  • Another object of the present invention is the implementation of a use of the method or of the device for detecting an ionic electrical disturbance in a determined zone, more particularly adapted to the detection of proximity or presence of a living organism.
  • the method of detecting an electric ion disturbance in a determined zone of a medium, object of the invention is remarkable in that it consists in placing in the vicinity of the zone an electrically conductive reference body placed at an electrical potential determined with respect to a reference potential, in order to subject the reference body to a phenomenon of electrical influence in the presence of the disturbance and to detect the electric charges induced by electrical influence on the reference body from the current electric generated by the electric charges between the reference body and the reference potential.
  • the device for detecting an ionic electrical disturbance in a determined zone of a medium, object of the present invention is remarkable in that it comprises a reference body, electrically conductive, this reference body constituting an antenna of electric influence in the presence of the disturbance and a circuit for detecting the electric charges induced by electric influence on the reference body constituting the electric influence antenna, from the electric current generated by the electric charges between the reference body and the potential of reference, this detection circuit being connected to the reference body.
  • FIG. 2a represents , by way of illustration, a mode advantageous for implementing the method which is the subject of the present invention
  • FIG. 2b also shows by way of illustration, an alternative implementation of the method according to the invention as illustrated in FIG. 2a
  • FIG. 2c represents a particular mode of implementation of the process which is the subject of the invention as illustrated in FIG. 2a or 2b
  • FIG. 2a represents , by way of illustration, a mode advantageous for implementing the method which is the subject of the present invention
  • FIG. 2b also shows by way of illustration, an alternative implementation of the method according to the invention as illustrated in FIG. 2a
  • FIG. 2c represents a particular mode of implementation of the process which is the subject of the invention as illustrated in FIG. 2a or 2b
  • FIG. 2a represents , by way of illustration, a mode advantageous for implementing the method which is the subject of the present invention
  • FIG. 2b also shows by way of illustration, an alternative implementation of the method according to the invention as illustrated in FIG. 2a
  • FIG. 2c represents
  • FIG. 3 represents an embodiment, in the form of a block diagram, of a device for detecting a conforming ionic electrical disturbance to the object of the present invention
  • Figure 4 shows a detail of an element constituting the device object of the invention, as shown in Figure 3
  • Figure 5 shows an alternative embodiment of the device shown in Figure 4, more particularly intended for differential detection of positive and negative charges respectively induced by a complex ion perturbation
  • FIG. 6a represents i Illustrative, a particularly advantageous use of the method and of the device object of the invention for non-invasive intrusion monitoring
  • FIG. 6b represents, also by way of illustration, a particularly advantageous use of the same method and of the same device objects of the invention.
  • invention for the production of sensitive keys, more particularly intended for the production of alpha-numeric type control keyboards.
  • FIGS. 1a and 1b Before describing the method for detecting an electrical ion disturbance proper, a few reminders concerning the distribution of potentials in the atmospheric medium will be given in conjunction with FIGS. 1a and 1b.
  • the atmosphere is characterized by an atmospheric electric field E oriented according to a potential gradient of around 130 V per meter.
  • the higher potentials are located at the level of the ionosphere symbolized by the charges + while the lower potentials, the line potential 0 volts for example, is located on the surface of the ground, as demonstrated following the work of MM. HENRY and FARADAY.
  • the electric field E is oriented according to the decreasing potentials and there is an ion conduction current, which, in the absence of disturbance of the atmospheric medium, is substantially orthogonal to the surface of the ground.
  • Ionogenesis explains the phenomenon of generation of atmospheric ions, more commonly known as aero ⁇ ions, by determining the essential characteristics of these particles carrying electrical charges. Among other things, it indicates that:
  • the ions have energies proportional to their concentration and therefore to their size, their mobility and therefore their speed of migration
  • the method and the device for detecting an ionic electrical disturbance which are the subject of the present invention will now be described in conjunction with FIGS. 2a to 2c.
  • the method for detecting an ionic electrical disturbance in / or in the vicinity of a determined zone of a medium, object of the present invention is remarkable in that it consists in placing in / or in the vicinity of zone Z in which it is desired to detect a disturbance P a reference body, denoted CR, electrically conductive.
  • the reference body is placed at a determined electrical potential, denoted VD, with respect to a reference electrical potential, denoted VR.
  • the reference potential VR is taken arbitrarily equal to the potential of an equipotential line of the atmosphere, this reference potential can of course correspond to the ground potential, if necessary.
  • the reference body is thus subjected to a phenomenon of electrical influence in the presence of the disturbance P.
  • the disturbance P is represented by the presence of a foreign body , marked CE, foreign body in zone Z and carrier of electrical charges located not only in the infrastructure of the foreign body itself but on the surface thereof, and, as a result fact, likely to create and generate corresponding charges on the reference conductor CR by the phenomenon of electrical influence.
  • the electric charges created by electric influence, due to the above-mentioned disturbance P, these electric charges being generated on the reference body CR, are then detected from the electric current I generated by the charges electric between the reference body CR and the reference potential VR.
  • FIG. 2a is represented symbolically only the detection of the electric current I generated by the electric charges caused by the influence, due to the disturbance, by a winding making it possible to detect a detected current ID which can be put prominently by any suitable means, as will be described later in the description.
  • the reference body CR for this purpose, is connected to the reference potential VR via an electrical conductor for example, which makes it possible to ensure the flow of the aforementioned charges under detection conditions properties, which will be described later in the description.
  • the appearance of the disturbance P allows it to highlight the detected current ID and therefore that of the appearance of this disturbance.
  • the reference body CR is subjected to a direct electrical influence from the electrical disturbance P.
  • phenomenon of direct electrical influence it is understood that the reference body CR and the foreign body CE are substantially opposite and separated only by the ambient atmosphere. It will be noted that in this case, the phenomenon of direct electrical influence is limited only by the sensitivity of detection of the generated electrical current I or of the detected current ID, sensitivity which can be adjusted according to the conditions of use of the method according to the invention, which of course makes it possible in fact to define a perimeter of the aforementioned determined zone Z as a function of such sensitivity. As has also been shown in FIG.
  • the reference electric body CR can also be subjected to indirect electrical influence from the electrical disturbance P
  • the electrical disturbance P being represented in an identical manner by the presence of a foreign body CE as shown previously in FIG. 2a
  • the phenomenon of indirect electrical influence is produced in the case where the foreign body CE and the reference body CR are then separated by a screen element E, this element being however capable, on the one hand, of generating electrical charges in its infrastructure and in particular on the surface thereof by direct influence of the electrical disturbance P then, on the other hand, to generate corresponding electrical charges by influence of the reference body CR.
  • the detection process can then be carried out in an identical manner to that previously indicated in connection with FIG. 2a.
  • the screen E can be produced by any element made of dielectric or non-conductive material such as a wall of a wall, a door element or the like for example, which then make it possible to define the determined zone Z of the medium considered , this area can of course be limited perimeter by the aforementioned screen. It is of course noted that the screen E can be with open contours, as shown in FIG. 2b, or even with closed contours so as to include not only the reference body CR but also the detection elements allowing the detection of the current I current ID respectively.
  • the phenomenon of electrical influence used be the phenomenon of direct electrical influence or the phenomenon of indirect electrical influence of the electrical disturbance, the method which is the subject of the present invention can advantageously be implemented, as shown in FIG.
  • the threshold value can be determined by measuring the electric charge transported for a period determined by the current I 0 generated in the absence of disturbance P , or more particularly by the detected current ID 0 , then by measuring the current in the presence of the disturbance P, this current being denoted IP or by measuring the corresponding current detected IDP.
  • the device according to the invention which comprises an electrically conductive reference body denoted 1, this reference body constituting, in accordance with the method which is the subject of the present invention, an antenna of electrical influence in presence of disturbance P.
  • the reference body 1 can advantageously be produced in the form of a metal rod or, where appropriate, in the form of a plate, for example.
  • the detection device comprises a circuit 2 for detecting the electrical charges induced by electrical influence on the reference body 1 constituting the above-mentioned electrical influence antenna.
  • the reference body 1 which can be constituted by a simple metal wire, is directly connected to the detection circuit 2.
  • the detection circuit 2 advantageously comprises a circuit of the electrometer amplifier type 20, one input of which is directly connected to the reference body 1 and the other input of which is directly connected to the reference potential.
  • the output of the electrometer amplifier delivers the detected current ID to a computer sampler circuit 21, which makes it possible to deliver a useful signal known towards use.
  • the computer sampler circuit 21 allows, as will be described in a particular application of the detection device object of the present invention, to introduce the appropriate detection threshold value.
  • the reference body 1 forming an influence antenna can be associated an auxiliary influence antenna, denoted 10, in floating potential with respect to the influence antenna formed by the reference body 1.
  • the auxiliary antenna can advantageously be constituted by a plate 10 made of weakly conductive material, for example , to which "can be associated an electrical conductor 11, which is connected to a wire mesh 12 intended to ensure effective contact with the foreign body CE, seat of the disturbance P.
  • the wire mesh 12 can have any shape and in particular be arranged for example on a zone of direct passage of the foreign body CE, causing contact with this foreign body, so as to cause a greater load of the auxiliary antenna 10, which by phenomenon of indirect influence makes it possible to generate the detection process at level of the reference body 1, in accordance with the method which is the subject of the present invention previously described in the description.
  • the metal mesh 12 can be of any suitable size and can, if necessary, be replaced by a metal sheet for example.
  • the plate constituting the auxiliary influence antenna 10 this can be made of any material according to the application such as a dielectric material or plastic material, a composite material or an electrically conductive material.
  • auxiliary influence antenna can allow many different uses of the method and of the detection device which is the subject of the invention, as will be described later in the description.
  • a more detailed description of the electrometer amplifier circuit 20 will now be given in conjunction with FIGS. 4 and 5 in two advantageous nonlimiting embodiments.
  • the electrometer amplifier circuit 20 can advantageously include two operational amplifiers or equivalent with very high input impedance 201 and 202, the positive terminal of the amplifier 201 being directly connected for example to the body of reference 1.
  • a bias circuit 200 is provided, this circuit being connected in parallel to the input circuit of the electrometer amplifier and more particularly between the positive terminal of the operational amplifier 201 and the positive terminal of the operational amplifier 202.
  • the main function of this polarization circuit is to allow the selection of the polarity of the electric charges to be detected and may consist of a battery of accumulators for example or by a bias circuit making it possible to deliver a direct voltage of the order of 5 volts for example.
  • the negative inputs of the operational amplifiers 201 and 202 are linked together by means of a resistor denoted Rg and each negative input of the operational amplifiers 201, 202 is connected in feedback to the output of the corresponding operational amplifier. by adjustable resistors or potentiometers denoted R. It is noted that the adjustable resistors make it possible, with the resistance Rg, to determine the gain of the electrometer amplifier thus produced by means of the two operational amplifiers mounted symmetrically as shown in FIG. 4. The gain can for example be taken equal to 1000 or even to higher values.
  • the polarization circuit by the polarity introduced between the two positive inputs of the operational amplifiers 201, 202, makes it possible to promote the flow of the charges induced on the reference body 1, the detection thus being carried out preferentially on the charges of opposite polarity.
  • the two operational amplifiers 201, 202 are followed by an output stage formed by an operational amplifier 203 whose negative input is connected to the output of the operational amplifier 201 by a polarization resistor Rp while the input positive of the same operational amplifier 203 is connected to the output of the operational amplifier 202.
  • the positive input of the operational amplifier 203 is also connected to a bias voltage VCC via an appropriate resis ⁇ tance.
  • a feedback from the output of the a - operational amplifier 203 is performed on the negative input of the latter via a resistor R.
  • the output of the operational amplifier 203 delivers the detected current ID.
  • the output stage can be followed by a threshold comparator formed by a comparator 204 receiving the signal ID delivered by the preceding output stage as well as a threshold value denoted VS for delivering the useful signal su.
  • the aforementioned threshold value is representative of the state of electrical equilibrium of the zone Z of the medium in the absence of disturbance, as described previously in the description.
  • FIG. 5 an alternative embodiment of the electrometer amplifier shown in FIG. 4 is shown, more particularly intended for differential detection of the electric charges generated on the reference body 1.
  • the same elements as those shown in Figure 4 have the same references.
  • the reference body 1 can be produced in the form of an electrically conductive rod or bar, one end of which is connected to the positive input of the operational amplifier 201 and the other end of which is also connected to the positive input of the operational amplifier 202.
  • the symmetrical bias circuit is then connected to the positive input of each of the operational amplifiers 201, 202 , that is to say in fact at the corresponding end of the reference body 1, by means of a strong insulation resistance Ri whose sole purpose is to limit the current Ii delivered by the bias circuit 200
  • a strong insulation resistance Ri whose sole purpose is to limit the current Ii delivered by the bias circuit 200
  • two symmetrical insulation resistances Ri are shown connecting the terminals of the bias circuit 200 to the ends of the reference body 1, these insulation resistors Ri can be taken each equal to 500 M ⁇ .
  • each end of the rod constituting the reference body 1 to the positive input of the operational amplifier 201 respectively 202 by means of the capacitance of low value, some picofarads, so that the electric charges induced on the reference body 1 cause the charging of the corresponding armatures of these capacities, and, ultimately, the discharge of the electric charges generated on the other armature of each capacity integral with the positive input terminal of the corresponding operational amplifier, in an operation similar to that of the electrometer amplifier represented in FIG. 4.
  • these capacities are represented and designated by C1, C2 with reference to the amplifiers operational 201 and 202.
  • the insulation resistances Ri can then be eliminated.
  • the operation of the electrometer amplifier shown in FIG. 5 is then an operation allowing a detection of differential type as a function of the polarity of the voltage delivered by the bias circuit 200.
  • the current I is therefore of course a transient current as well as its image, the detected current ID, and the measurement of the charge transported for a deter- undermined by this current by means of the useful signal su then makes it possible to highlight, with respect to the aforementioned threshold value VS, the presence of the disturbance P.
  • the value of the amplification gain makes it possible to define the field of action of the detection device which is the subject of the present invention, that is to say in fact the perimeter of the zone Z in which the disturbance can be highlighted.
  • the threshold value VS itself makes it possible to take account of the state of electrical equilibrium in the absence of any disturbance in the zone or perimeter previously defined.
  • the method and the device for detecting objects of the present invention appear to be particularly effective insofar as they can give rise to numerous uses.
  • the detection method and device which are the subject of the invention can be used as proximity detectors of a living organism or of a physical disturbance of a medium.
  • a living organism in particular mammals, are the seat of a large concentration of ions, concentration in any case much higher than that of the ambient atmosphere.
  • the appearance in a given area of a living organism such as a mammal, in particular a human being, causes a corresponding ionic disturbance, which can be detected in accordance with the method which is the subject of the present invention. , which therefore makes it possible to detect the presence of the abovementioned living organism. It is also understood, as illustrated in connection with FIG.
  • the detection method and device, objects of the present invention can be used in perimeter surveillance applications of intrusion in an open or closed environment.
  • the medium is closed, the detector object of the invention being placed inside a room to be over take care for example of which the walls M are shown hatched.
  • the auxiliary influence antenna can be constituted by a wall, by a wall or even by a PO door and the detector object of the present invention is then used as detector of non-invasive intrusion.
  • the door PO playing the role of the auxiliary antenna 10 shown in FIG.
  • the detection method and device objects of the present invention allow monitoring of the previously defined zone Z, in the absence of emission and / or reception of electromagnetic radiation. arbitrary, the detection method and device according to the invention thus being therefore undetectable. It is also noted that the detection method and device according to the invention have a very high degree of reliability and security insofar as any action aimed at inhibiting the latter is practically detected as a disturbance and therefore reported as such.
  • the method and the device which are the subject of the invention can be used to detect a physical disturbance of a medium, disturbance comprising a variation in ion concentration, such as a flow or an accumulation of a fluid. , water for example. Another particularly advantageous use of the method and of the device for detecting objects of the present invention will be given in connection with Figure 6b.
  • the use described in this figure consists in coupling a detection device according to the object of the present invention to a fixed sensitive key to form a block or a fixed alphanumeric keyboard for example.
  • the device which is the subject of the present invention can preferably, in such a case, be produced in the form of an integrated circuit, the reference body 1 being able to consist of a bare electrical wire or not connected to this integrated circuit.
  • the integrated circuit naturally receives from the outside the necessary supply and polarization voltages as described above.
  • the reference body 1 is placed near or inside the key body as shown in FIG. 6b, the key body consisting in this case of a block of plastic material of the usual type.
  • the different keys are available in a matrix arrangement, the keys being identified by their address i, k.
  • Each key thus provided with a detector in accordance with the object of the present invention is connected for example via a bus link to a management microprocessor denoted 100, this management microprocessor being of course responsible for managing the information delivered by one or more keys. It will of course be understood that the management microprocessor 100 is in fact interconnected with the sampling and calculation unit 21 shown in FIG. 3.
  • the upper surface of the keys can be provided with an electrically conductive film directly deposited on the above-mentioned upper surface.
  • a user by the sole contact of one of his fingers with one of the selected keys, in particular with the corresponding metallic layer, causes by influence of indirect type for example, the detection of the electric charges induced by the detector associated with the aforementioned key.
  • the gain and sensitivity level as well as the corresponding threshold values for each key can be adjusted accordingly.
  • the management microprocessor may include a management program specific to the discrimination of the useful signals su delivered by each detection device as shown in Figure 6b.
  • the management program may consist of a standby threshold being assigned to each detector device associated with one of the keys, the standby threshold being of course identical, for example for all the keys, as shown in step 1000 in FIG. 6b, then providing for a step 1001 consisting in discriminating or detecting the most likely maximum level for a key considered and in determining in a step 1002 the corresponding address iM, kM of this maximum level, this address being of course representative of the chosen key.
  • Step 1002 can be followed by a step 1003 called inhibiting neighboring keys of address iM - 1, iM + 1; kM - 1, kM + 1, this inhibition step 1003 being followed by a step 1004 of validation of the key and of the corresponding code assigned to this key.
  • Step 1004 is of course followed by a return to step 1000 previously indicated for assigning an identical standby threshold for all the keys.
  • the inhibition step 1003 it can be performed by the management microprocessor 100 either on the sampled and then stored values of charge levels actually measured for all of the keys, the maximum level corresponding to the key actually chosen.
  • the management microprocessor 100 can then proceed with the validation of the key and the transmission of the code corresponding to this key to a use circuit. not shown in FIG. 6b such as a microcomputer, or a control circuit itself controlled by the alphanumeric keypad thus formed.
  • the inhibition 1003 of the peripheral keys can also be carried out in real time.
  • the detection of the most likely maximum charge level being carried out in a time not exceeding a few milliseconds, while the contact between the user's finger and the selected key is of the order of several hundredths second
  • the step of inhibiting the peripheral keys 1003 can then on the contrary consist, starting from the management microprocessor, of modifying the sensitivity threshold of the neighboring address keys previously mentioned, the signal or the charge thus measured by the corresponding detection then being effectively inhibited.
  • Such an operating mode will be reserved for analog type keyboards for example, the inhibition being able to be made conditional so as to effect, in fact, a modulation of the charge values actually measured as a function of specific applications.
  • Step 1003 can then be followed by a step 1004 consisting in validating not only the key actually chosen but also one or more peripheral keys according to the modulation actually retained, so in particular in the case of analog type keyboards. ⁇ that.
  • the method and the dis- positive detection, objects of the present invention are insensitive to temperature, the possible drifts due to atmospheric ionization can be compensated by a corresponding adaptation of the threshold values.

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Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de détection d'une perturbation électrique ou ionique et leur utilisation. Un corps de référence (CR) est placé au voisinage d'une zone (Z) dans laquelle une perturbation (P) doit être détectée. Le corps de référence (CR) électriquement conducteur est placé à un potentiel électrique déterminé (VB) par rapport à un potentiel de référence (VR) afin de soumettre ce dernier à un phénomène d'influence électrique en présence de la perturbation (P). Les charges électriques induites par influence électrique sur le corps de référence (CR) sont détectées à partir du courant électrique (I) engendré par les charges électriques entre le corps de référence et le potentiel de référence. Application à la surveillance non invasive d'intrusion et à la détection de contacts tactiles.

Description

DETECTION D'UNE PERTURBATION ELECTRIQUE OU IONIQUE
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu et à leur utilisation. A l'heure actuelle, les problèmes de mesure de densités de charges électriques essentiellement ioniques, dans un milieu déterminé, ont fait l'objet de travaux récents, essentiellement dans le but d'une étude des effets de l'ionisation atmosphérique, du point de vue des consé¬ quences pathologiques ou thérapiques présumées.
En particulier, il a été proposé de mesurer des densités atmosphériques en ions positifs, ou négatifs, afin de permettre la conduite d'observations cliniques statisti¬ ques, relatives aux effets des charges ionisées sur le corps humain ou animal. Pour une étude détaillée de telles méthodes de mesure et des effets cliniques correspondants on pourra utilement se reporter à l'ouvrage intitulé "Problèmes d'ionisation et d'aéro-ionisation" publié en France par Maloine S.A. éditeur 27, rue de l'Ecole de Médecine 75006 PARIS, sous la direction de G.R. RAGER.
En ce qui concerne les méthodes et les dispositifs de mesure de concentration en ions, celles-ci se résument pour l'essentiel, à provoquer le passage d'un fluide ionisé à analyser, sous forme d'un flux, entre les parois de tubes formant condensateur électrique, soumis à une différence de potentiel, de façon à en déduire, à partir du débit de fluide, la concentration en ions positifs ou négatifs. Ce type d'appareillage et les méthodes correspondan¬ tes mises en oeuvre permettent au plus d'effectuer une mesure correspondante d'un état d'ionisation d'un milieu donné, correspondant au fluide ionisé.
La présente invention a au contraire pour objet un procédé et un dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu donné.
Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'une utilisation du procédé ou du dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée, plus particulièrement adaptée à la détec¬ tion de proximité ou de présence d'un organisme vivant.
Le procédé de détection d'une perturbation électri¬ que ionique dans une zone déterminée d'un milieu, objet de l'invention, est remarquable en ce qu'il consiste à placer au voisinage de la zone un corps de référence électriquement conducteur placé à un potentiel électrique déterminé par rapport à un potentiel de référence, afin de soumettre le corps de référence à un phénomène d'influence élecτrique en présence de la perturbation et à détecter les charges électriques induites par influence électrique sur le corps de référence à partir du courant électrique engendré par les charges électriques entre le corps de référence et le potentiel de référence.
Le dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il comprend un corps de référence, électriquement conducteur, ce corps de référence constituant une antenne d ' influence électrique en présence de la perturbation et un circuit de détection des charges électriques induites par influence électrique sur le corps de référence constituant antenne d'influence électrique, à partir du courant électrique engendré par les charges électriques entre le corps de référence et le potentiel de référence, ce circuit de détection étant connecté au corps de référence.
Le procédé et le dispositif objets de la présente invention seront décrit ci-après de manière plus détaillée en relation avec les dessins dans lesquels, outre les figures la et lb relatives à des considérations connues de l'état de la technique, la figure 2a représente, à titre illustratif, un mode avantageux de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, la figure 2b représente également à titre illustratif, une variante de mise en oeuvre du procédé selon l'invention tel qu'illustré en figure 2a, la figure 2c représente un mode particulier de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention tel qu'illustré en figure 2a ou 2b, la figure 3 représente un mode de réalisation, sous forme d'un schéma synoptique, d'un dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique conforme à l'objet de la présente invention, la figure 4 représente un détail de réalisation d'un élément constitutif du dispositif objet de l'invention, tel que représenté en figure 3, la figure 5 repésente une variante de réalisation du dispositif représenté en figure 4, plus particulièrement destiné à une détection différentielle de charges positives respectivement négatives induites par une perturbation ionique complexe, la figure 6a représente de manière illustrative, une utilisation particulièrement avantageuse du procédé et du dispostif objet de l'invention à la surveillance d'intrusion non invasive, la figure 6b représente, également de manière illustrative, une utilisation particulièrement avantageuse du même procédé et du même dispositif objets de l'invention à la réalisation de touches sensitives, plus particulièrement destinées à la réalisation de claviers de commande de type alpha-numérique. Préalablement à une description du procédé de détection d'une perturbation électrique ionique proprement dit, quelques rappels concernant la distribution des potentiels dans le milieu atmosphérique seront donnés en liaison avec les figures la et lb. Ainsi que représenté sur la figure la, l'atmosphère est caractérisée par un champ électrique atmosphérique E orienté selon un gradient de potentiel d'environ 130 V par mètre. Les potentiels supérieurs sont localisés au niveau de 1 ' ionosphère symbolysée par les charges + alors que les potentiels inférieurs, le potentiel de ligne 0 volt par exemple, est localisé à la surface du sol, ainsi que démontré suite aux travaux de MM. HENRY et FARADAY. Le champ électrique E est orienté selon les potentiels décroissants et il existe un courant de conduction ionique, lequel, en l'absence de perturbation du milieu atmosphérique, est sensiblement orthogonal à la surface du sol.
L'ionogénèse explicite le phénomène de génération des ions atmosphérique, plus communément désignés par aéro¬ ions, en déterminant les caractéristiques essentielles de ces particules porteuses de charges électriques. Elle indique entre autres que :
- la génération des ions s'effectue par paire,
- il y a une recombinaison pour quatre collisions,
- les ions ont des énergies proportionnelles à leur concentration et donc à leur taille, à leur mobilité et donc à leur vitesse de migration,
- à la pression de 1000 bar il existe par cm3 d'air sec,
- 2,75.1019 molécules gazeuses,
- 200 à 500 paires d'ions légers dont le diamètre est de l'ordre de 10"9 mètre,
100 000 paires d'ions de LANGEVIN dont le diamètre est de 10"6 mètre.
L'existence du champ électrique atmosphérique précité engendre un courant de conduction ionique tel que mentionné précédemment dont l'intensité est de l'ordre de 3.10"12 ampère selon les travaux de M. HENRY.
Ainsi que représenté sur la figure lb, lorsqu'un conducteur schématisé par une tige circulaire C est placé dans un tel milieu et électriquement isolé son potentiel est modifié par l'influence d'autres conducteurs, ainsi que la répartition des charges électriques engendrées dans ce conducteur. Dans telles conditions, le conducteur C se voit recouvert, sur sa surface, de charges négatives vers le haut et positives vers le bas avec une densité superficielle de charge maximale aux extrémités radiales du conducteur, extrémité dirigée vers le sol et extrémité dirigée vers l'ionosphère avec une densité superficielle de charge sensiblement nulle sur la ligne médiane pour un conducteur de section circulaire. On note que dans ces conditions les lignes de champ et les lignes de courant de conduction ionique correspondantes de l'atmosphère sont légèrement modifiées compte tenu de la perturbation ainsi créée de par l'existence du conducteur C.
La faible mobilité des charges d'une part et la structure des conducteurs d'électricité, métaux ou métal- loides, d'autre part, ne permettent aux charges ioniques ainsi engendrées qu'une accumulation superficielle au niveau de la surface du conducteur. On notera toutefois qu'un conducteur C ne pouvant exister sans support S, ainsi que représenté sur la figure lb, l'existence de ce support a pour effet de modifier la répartition des charges électri¬ ques ainsi induites, en fonction notamment des carctéristi- ques électriques du support S lui-même.
Lorsque le support S est électriquement isolant il existe toujours cependant une certaine conductivité électri- que de celui-ci, ce qui a pour effet de modifier légèrement la répartition des charges au niveau de la surface du conducteur C, cette modification permettant d'atteindre un nouvel état d'équilibre différant de l'état théorique précédemment considéré en 1 'absence de support S. Au contraire lorsque le support S est électriquement conducteur, celui-ci a pour effet de provoquer un écoulement des charges électriques engendrées vers le potentiel du sol, le conducteur C étant alors placé à ce potentiel et créant avec le support une perturbation du milieu précédemment analysé. L'état d'équilibre C et du support S correspond alors sensiblement à celui de la surface du soi, compte τenu bien entendu des phénomènes éventuels d'effet de pointe dûs à la géométrie du conducteur C et du support.
On notera bien sur que ce phénomène de création et d'écoulement, ou le cas échéant d'absence d'écoulement de charges électriques a jusqu'à ce jour été méconnu sinon redouté par l'homme de l'art familier des techniques électroniques.
Le procédé et le dispositif objets de la présente invention ont au contraire pour objet une utilisation des phénomènes précités dans un but éminemment industriel.
Le procédé et le dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique objets de la présente invention seront maintenant décrits en liaison avec les figures 2a à 2c. Selon la figure 2a précitée, le procédé de détection d'une perturbation électrique ionique dans/ou au voisinage d'une zone déterminée d'un milieu, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il consiste à placer dans/ou au voisinage de la zone Z dans laquelle l'on souhaite détecter une perturbation P un corps de référence, noté CR, électriquement conducteur. Le corps de référence est placé à un potentiel électrique déterminé, noté VD, par rapport à un potentiel électrique de référence, noté VR. Sur la figure 2a on note que le potentiel de référence VR est pris arbitrairement égal au potentiel d'une ligne équipoten- tielle de l'atmosphère, ce potentiel de référence pouvant bien entendu correspondre au potentiel du sol, le cas échéant.
Conformément au procédé objet de la présente invention, le corps de référence est ainsi soumis à un phénomène d'influence électrique en présence de la perturba¬ tion P. On note en particulier que la perturbation P est représentée par la présence d'un corps étranger, noté CE, corps étranger à la zone Z et porteur de charges électriques localisées non seulement dans l'infrastructure du corps étranger lui-même mais à la surface de celui-ci, et, de ce fait, susceptible de créer et engendrer des charges cor¬ respondantes sur le conducteur de référence CR par le phénomène d'influence électrique.
Conformément au procédé objet de la présente invention, les charges électriques créées par influence électrique, du fait de la perturbation P précitée, ces charges électriques étant engendrées sur le corps de référence CR, sont ensuite détectées à partir du courant électrique I engendré par les charges électriques entre le corps de référence CR et le potentiel de référence VR. Sur la figure 2a on a représenté de manière symbolique unique¬ ment la détection du courant électrique I engendré par les charges électriques provoquées par l'influence, du fait de la perturbation, par un enroulement permettant de détecter un courant détecté ID lequel peut être mis en évidence par tout moyen approprié, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement dans la description. On comprend bien sûr que le corps de référence CR, dans ce but, est relié au potentiel de référence VR par l'intermédiaire d'un conducteur électrique par exemple, lequel permet d'assurer l'écoulement des charges précitées dans des conditions de détection ap¬ propriées, lesquelles seront décrites ultérieurement dans la description.
Ainsi, l'apparition de la perturbation P permet-elle la mise en évidence du courant détecté ID et donc celle de l'apparition de cette perturbation.
D'une manière générale, conformément au procédé objet de la présente invention, le corps de référence CR est soumis à une influence électrique directe de la perturbation électrique P. Par phénomène d'influence électrique direct, on comprend que le corps de référence CR et le corps étranger CE sont sensiblement en vis-à-vis et séparés seulement par l'atmosphère ambiante. On notera que dans ce cas, le phénomène d'influence électrique direct n'est limité que par la sensibilité de détection du courant électrique engendré I ou du courant détecté ID, sensibilité qui peut être ajustée en fonction des conditions d'utilisation du procédé selon l'invention, ce qui permet bien sûr de définir en fait un périmètre de la zone Z déterminée précitée en fonction d'une telle sensibilité. Ainsi qu'on l'a en outre représenté en figure 2b, conformément à un autre aspect particulièrement avantageux du procédé objet de la présente invention, le corps électri¬ que de référence CR peut également être soumis à influence électrique indirecte de la perturbation électrique P. Dans un tel cas, la perturbation électrique P étant représentée de manière identique par la présence d'un corps étranger CE tel que représenté précédemment en figure 2a, le phénomène d'influence électrique indirect est réalisé dans le cas où le corps étranger CE et le corps de référence CR sont alors séparés par un élément formant écran E, cet élément étant cependant susceptible, d'une part, d'engendrer des charges électriques dans son infrastructure et en particulier à la surface de celui-ci par influence directe de la perturbation électrique P puis, d'autre part, d'engendrer des charges électriques correspondantes par influence du corps de référence CR. Le processus de détec¬ tion peut alors être réalisé de façon identique à celui précédemment indiqué en liaison avec la figure 2a.
On notera bien sur que l'écran E peut être réalisé par tout élément en matériau diélectrique ou non conducteur tel qu'une paroi de mur, un élément de porte ou analogue par exemple, lesquels permettent alors de définir la zone déterminée Z du milieu considéré, cette zone pouvant bien entendu limitée périmétriquement par l'écran précité. On note bien sûr que l'écran E peut être à contours ouverts, ainsi que représenté en figure 2b, ou même à contours fermés de façon à englober non seulement le corps de référence CR mais également les éléments de détection permettant la détection du courant I respectivement du courant ID. Bien entendu, que le phénomène d'influence électri¬ que utilisé soit le phénomène d'influence électrique directe ou le phénomène d'influence électrique indirecte de la perturbation électrique, le procédé objet de la présente invention peut avantageusement être mis en oeuvre, ainsi que représenté en figure 2c, en effectuant une détection des charges électriques induites par influence à partir du courant électrique de façon à mesurer la charge électrique transportée par ce courant électrique I ou par le courant électrique détecté ID pendant une durée déterminée, puis en comparant la valeur de la charge électrique mesurée, pendant cette durée, à une valeur de seuil représentative de l'état d'équilibre électrique de la zone Z du milieu en l'absence de perturbation P.
Ainsi, et de manière avantageuse tel que représentée au point 1) de la figure 2c, la valeur de seuil peut être déterminée par la mesure de la charge électrique transportée pendant une durée déterminée par le courant I0 engendré en l'absence de perturbation P, ou plus particulièrement par le courant détecté ID0, puis ensuite par mesure du courant en présence de la perturbation P, ce courant étant noté IP ou par la mesure du courant correspondant détecté IDP. La comparaison des courants ainsi mis en évidence, et en particulier de la charge électrique transportée par ces courants, permet de détecter la présence de la perturbation P par rapport à l'état d'équilibre de la zone Z du milieu en l'absence de perturbation de manière particulièrement significative et efficace.
Une description plus détaillée d'un dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique conforme à l'objet de la présente invention et permettant la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit, sera maintenant donnée en liaison avec les figures 3 et suivantes.
Sur la figure 3 précitée, on a représenté le dispositif selon l'invention, lequel comprend un corps de référence noté 1 électriquement conducteur, ce corps de référence constituant conformément au procédé objet de la présente invention, une antenne d'influence électrique en présence de la perturbation P.
On notera que de manière non limitative, le corps de référence 1 peut avantageusement être réalisé sous forme d'une tige métallique ou le cas échéant sous forme d'une plaque, par exemple.
En outre, le dispositif de détection selon 1 ' invention comprend un circuit 2 de détection des charges électriques induites par influence électrique sur le corps de référence 1 constituant l'antenne d'influence électrique précitée. On notera en outre que le corps de référence 1, lequel peut être constitué par un simple fil métallique, est directement relié au circuit de détection 2.
D'une manière générale, on indique en relation avec la figure. 3 que le circuit de détection 2 comporte avantageusement un circuit de type amplificateur électromètre 20 dont une entrée est directement reliée au corps de référence 1 et dont l'autre entrée est directement reliée au potentiel de référence. La sortie de l'amplifica¬ teur électromètre délivre le courant détecté ID à un circuit echantillonneur calculateur 21, lequel permet de délivrer un signal utile su vers une utilisation.
Bien entendu, le circuit echantillonneur calculateur 21 permet, ainsi qu'il sera décrit dans une application particulière du dispositif de détection objet de la présente invention, d'introduire la valeur de seuil de détection appropriée.
Ainsi qu'on l'a représenté en outre en figure 3 et de manière avantageuse, au corps de référence 1 formant antenne d'influence, ce corps étant directement relié au circuit de détection 2, peut être associée une antenne d'influence auxiliaire, notée 10, en potentiel flottant par rapport à l'antenne d'influence formée par le corps de référence 1. A titre d'exemple non limitatif, l'antenne auxiliaire peut avantageusement être constituée par une plaque 10 en matériau faiblement conducteurs, par exemple, à laquelle "peut être associé un conducteur électrique 11, lequel est relié à un treillis métallique 12 destiné à assurer un contact effectif avec le corps étranger CE, siège de la perturbation P. On comprend ainsi que le treillis métallique 12 peut avoir une forme quelconque et en par- ticulier être agencé par exemple sur une zone de passage direct du corps étranger CE, entraînant un contact avec ce corps étranger, de façon à provoquer une charge plus impor¬ tant de l'antenne auxiliaire 10, laquelle par phénomène d'influence indirecte permet d'engendrer le processus de détection au niveau du corps de référence 1, conformément au procédé objet de la présente invention précédemment décrit dans la description. On note que le treillis métallique 12 peut être de dimensions appropriées quelconques et peut, le cas échéant, être remplacé par une feuille métallique par exemple. En ce qui concerne la plaque constituant antenne d'influence auxiliaire 10, celle-ci peut être réalisée en un matériau quelconque suivant l'application tel qu'un matériau diélectrique ou matière plastique, un matériau composite ou un matériau électriquement conducteur. On notera que l'utilisation d'une antenne d'influence auxiliaire peut permettre de nombreuses utilisa¬ tions différentes du procédé et du dispositif de détection objet de l'invention, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement dans la description. Une description plus détaillée du circuit 20 amplificateur électromètre sera maintenant donnée en liaison avec les figures 4 et 5 dans deux modes de réalisation avantageux non limitatifs.
Ainsi que représenté sur le figure 4, le circuit amplificateur électromètre 20 peut comporter avantageusement deux amplificateurs opérationnels ou équivalent à très haute impédance d'entrée 201 et 202, la borne positive de l'ampli¬ ficateur 201 étant directement reliée par exemple au corps de référence 1. En outre, un circuit de polarisation 200 est prévu, ce circuit étant branché en parallèle sur le circuit d'entrée de l'amplificateur électromètre et plus particulièrement entre la borne positive de l'amplificateur opérationnel 201 et la borne positive de l'amplificateur opérationnel 202. Ce circuit de polarisation a pour fonction essentielle de permettre la sélection de polarité des charges électriques à détecter et peut être constitué par une batterie d'accumulateurs par exemple ou par un circuit de polarisation permettant de délivrer une tension continue de l'ordre de 5 volts par exemple.
Les entrées négatives des amplificateurs opération- nels 201 et 202 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une résistance notée Rg et chaque entrée négative des amplificateurs opérationnels 201, 202 est reliée en contre- réaction à la sortie de l'amplificateur opérationnel correspondant par des résistances ajustables ou poten- tiomètres notés R. On note que les résistances ajustables permettent avec la résistance Rg de déterminer le gain de l'amplificateur électromètre ainsi réalisé au moyen des deux amplificateurs opérationnels montés de manière symétrique ainsi que représenté en figure 4. Le gain peut par exemple être pris égal à 1000 ou même à des valeurs supérieures. Le circuit de polarisation, de par la polarité introduite entre les deux entrées positives des amplificateurs opérationnels 201, 202, permet de favoriser l'écoulement des charges induites sur le corps de référence 1, la détection s 'effectuant ainsi de manière préférentielle sur les charges de polarité opposée.
Les deux amplificateurs opérationnels 201, 202 sont suivis d'un étage de sortie formé par un amplificateur opérationnel 203 dont l'entrée négative est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 201 par une résis¬ tance de polarisation Rp alors que l'entrée positive de ce même amplificateur opérationnel 203 est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 202. L'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 203 est également reliée à une tension de polarisation VCC par l'intermédiaire d'une résis¬ tance appropriée. Une contre-réaction de la sortie de l'a - plificateur opérationnel 203 est effectuée sur l'entrée né¬ gative de ce dernier par l'intermédiaire d'une résistance R. La sortie de l'amplificateur opérationel 203 délivre le courant détecté ID. L'étage de sortie peut être suivi d'un comparateur à seuil formé par un comparateur 204 recevant le signal ID délivré par l'étage de sortie précédent ainsi qu'une valeur de seuil notée VS pour délivrer le signal utile su. La valeur de seuil précitée est représentative de l'état d'équilibre électrique de la zone Z du milieu en l'absence de perturbation, ainsi que décrit précédemment dans la description.
En outre, en figure 5, on a représenté une variante de réalisation de l'amplificateur électromètre représenté en figure 4, plus particulièrement destinée à une détection différentielle des charges électriques engendrées sur le corps de référence 1. Dans la figure 5 les mêmes éléments que ceux représentés dans la figure 4 portent les mêmes références. Ainsi qu'on peut le constater sur la figure 5 précitée, le corps de référence 1 peut être réalisé sous forme d'une tige ou d'un barreau électriquement conducteur dont une extrémité est reliée à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 201 et dont l'autre extrémité est également reliée à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 202. En outre, et de manière avantageuse, le circuit de polarisation symétrique est alors relié à l'entrée positive de chacun des amplificateurs opérationnels 201, 202, c'est-à-dire en fait à l'extrémité correspondante du corps de référence 1, par l'intermédiaire d'une forte résistance d'isolation Ri ayant pour seul objet de limiter le courant Ii délivré par le circuit de polarisation 200. A titre d'exemple non limitatif, on a représenté deux résis¬ tances d'isolation Ri symétriques reliant les bornes du circuit de polarisation 200 aux extrémités du corps de référence 1, ces résistances d'isolation Ri pouvant être prises égales chacune à 500 MΩ. On comprend ainsi que le fonctionnement de l'amplificateur électromètre tel que représenté en figure 5 est sensiblement identique à celui représenté en figure 4, le courant délivré en outre par le circuit de polarisation 200 étant, de ce fait, de très faible valeur et ayant pour seul effet de modifier la tension de seuil nécessaire VS à la détection de la pertur¬ bation P. On comprend bien sûr que les résistances d'isolement Ri peuvent être remplacées par des circuits électroniques à très forte impédance d'entrée ayant pour effet de limiter d'avantage ce même courant d'isolement Ii. Ces montages de type classique pouvant consister en des montages à base de circuits actifs ne seront pas décrits de manière détaillée dans la description.
D'une manière plus générale, il est également possible d'envisager de réaliser la liaison de chaque extrémité de la tige constitutive du corps de référence 1 à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 201 respectivement 202 par 1 ' intermédiaire de capacité de faible valeur, quelque picofarads, de façon que les charges électriques induites sur le corps de référence 1 provoquent la charge des armatures correspondantes de ces capacités, et, en définitive, la décharge des charges électriques engendrées sur l'autre armature de chaque capacité solidaire de la borne d'entrée positive de l'amplificateur opération¬ nel correspondant, en un fonctionnement similaire à celui de l'amplificateur électromètre représenté en figure 4. Sur la figure 5, ces capacités sont représentées et désignées par Cl, C2 en référence aux amplificateurs opérationnels 201 et 202. Dans un tel cas, les résistances d'isolement Ri peuvent alors être supprimées. Le fonctionnement de l'amplificateur électromètre représenté en figure 5 est alors un fonctionne¬ ment permettant une détection de type différentiel en fonction de la polarité de la tension délivrée par le circuit de polarisation 200.
Le courant I est donc bien entendu un courant transitoire de même que son image, le courant détecté ID, et la mesure de la charge transportée pendant un temps déter- miné par ce courant au moyen du signal utile su permet alors de mettre en évidence, par rapport à la valeur de seuil VS précité, la présence de la perturbation P. Bien entendu on comprend que la valeur du gain d'amplification permet de définir le champ d'action du dispositif de détection objet de la présente invention, c'est-à-dire en fait le périmètre de la zone Z dans lequel la perturbation peut être mise en évidence. On comprend également que la valeur de seuil VS permet elle-même de tenir compte de l'état d'équilibre électrique en l'absence de toute perturbation dans la zone ou périmètre précédemment défini.
Le procédé et le dispositif de détection objets de la présente invention apparaissent particulièrement perfor¬ mants dans la mesure où ils peuvent donner lieu à de nombreuses utilisations.
En particulier, le procédé et le dispositif de détection objets de l'invention peuvent être utilisés comme détecteurs de proximité d'un organisme vivant ou d'une perturbation physique d'un milieu. On comprend en effet qu'un organisme vivant, en particulier les mammifères, sont le siège d'une concentra¬ tion importante d'ions, concentration en tout cas très supérieure à celle de l'atmosphère ambiante. Ainsi, l'apparition dans une zone déterminée d'un organisme vivant tel qu'un mammifère, en particulier un être humain, provo- que-t-elle une perturbation ionique correspondante, laquelle peut être détectée conformément au procédé objet de la présente invention, ce qui permet donc de détecter la présence de l'organisme vivant précité. On comprend également, ainsi qu'illustré en liaison avec la figure 6a, que le procédé et le dispositif de détection, objets de la présente invention, peuvent être utilisés dans des applications de surveillance périmétrique d'intrusion en milieu ouvert ou fermé. Dans le cadre de la figure 6a, le milieu est fermé, le détecteur objet de l'invention étant placé à l'intérieur d'une pièce à sur- veiller par exemple dont les murs M sont représentés hachurés. Dans un tel cas, et de manière avantageuse non limitative, l'antenne d'influence auxiliaire peut être constituée par un mur, par une paroi ou même par une porte PO et le détecteur objet de la présente invention est alors utilisé comme détecteur d'intrusion non invasif. Dans ce but, et de manière avantageuse non limitative, la porte PO jouant le rôle de l'antenne auxiliaire 10 représentée en figure 3 peut alors être reliée à un treillis métallique 12 étendu sur un couloir d'accès CO, ce treillis étant relié à la porte PO ainsi que déjà décrit en liaison avec la figure 3. Un individu empruntant le couloir CO provoque alors par influence indirecte la création de charges sur la porte PO, lesquelles sont détectées par le détecteur objet de la présente invention. On notera bien sûr que la création des charges est facilitée par le contact de l'individu avec le treillis métallique, contact direct ou même indirect.
Par détection d'intrusion non invasive, on comprend que le procédé et le dispositif de détection objets de la présente invention permettent la surveillance de la zone Z précédemment définie, en l'absence d'émission et/ou de réception d'un rayonnement électromagnétique quelconque, le procédé et le dispositif de détection selon l'invention étant ainsi, de ce fait, indécelables. On note également que le procédé et le dispositif de détection selon 1'invention présentent un très grand degré de fiabilité et de sécurité dans la mesure où toute action visant à inhiber ces derniers est pratiquement détectée comme une perturbation et donc signalée comme telle. En outre, le procédé et le dispositif objet de l'invention peuvent être utilisés pour détecter une pertur¬ bation physique d'un milieu, perturbation comportant une variation de concentration d'ions, tel qu'un écoulement ou une accumulation d'un fluide, l'eau par exemple. Une autre utilisation particulièrement avantageuse du procédé et du dispositif de détection objets de la présente invention, sera donnée en liaison avec la figure 6b.
L'utilisation décrite dans cette figure consiste à coupler un dispositif de détection conforme à l'objet de la présente invention à une touche sensitive fixe pour former un pavé ou un clavier alphanumérique fixe par exemple.
Bien entendu, le dispositif objet de la présente invention peut de préférence, dans un tel cas, être réalisé sous forme de circuit intégré, le corps de référence 1 pouvant consister en un fil électrique dénudé ou non relié à ce circuit intégré. Le circuit intégré reçoit bien entendu de l'extérieur les tensions d'alimentation et de polarisa¬ tion nécessaires ainsi que décrit précédemment. Le corps de référence 1 est placé à proximité ou à 1 'intérieur du corps de touche ainsi que représenté en figure 6b, le corps de touche consistant dans ce cas en un bloc de matériau plastique de type habituel. Les différentes touches sont diposées selon un agencement matriciel, les touches étant repérées par leur adresse i, k. Chaque touche munie ainsi d'un détecteur conformément à l'objet de la présente invention est reliée par exemple par l'intermédiaire d'une liaison par bus à un microprocesseur de gestion noté 100, ce microprocesseur de gestion étant bien entendu chargé de gérer les informations délivrées par une ou plusieurs touches. On comprend bien sûr que le microprocesseur de gestion 100 est en fait interconnecté à l'unité d'échantillonnage et de calcul 21 représentée en figure 3.
La surface supérieure des touches peut être munie d'une pellicule électriquement conductrice directement déposée sur la surface supérieure précitée.
Un utilisateur, par le seul contact d'un de ses doigts avec l'une des touches choisies, en particulier avec la couche métallique correspondante, provoque par influence de type indirect par exemple, la détection des charges électriques induites par l'intermédiaire du détecteur associé à la touche précitée. On comprend bien sûr que le niveau de gain et de sensibilité ainsi que les valeurs de seuil correspondantes pour chaque touche peuvent être adaptés en conséquence.
A titre d'exemple non limitatif, et afin d'assurer une bonne détection de la touche effectivement choisie, le microprocesseur de gestion peut comporter un programme de gestion spécifique à la discrimination des signaux utiles su délivrés par chaque dispositif de détection ainsi que représenté en figure 6b. Par exemple, le programme de gestion peut consister, un seuil de veille étant été affecté à chaque dispositif détecteur associé à l'une des touches, le seuil de veille étant bien entendu identique par exemple pour toutes les touches ainsi que représenté à l'étape 1000 en figure 6b, à prévoir ensuite une étape 1001 consistant à effectuer une discrimination ou détection du niveau maximum le plus probable pour une touche considérée et à déterminer en une étape 1002 l'adresse correspondante iM, kM de ce niveau maximum, cette adresse étant bien entendu représentative de la touche choisie. L'étape 1002 peut être suivie d'une étape 1003 dite d'inhibition des touches voisines d'adresse iM - 1, iM + 1 ; kM - 1, kM + 1, cette étape d'inhibition 1003 étant suivie d'une étape 1004 de validation de la touche et du code correspondant affecté à cette touche. L'étape 1004 est bien entendu suivie d'un retour à l'étape 1000 précédem¬ ment indiquée d'attribution d'un seuil de veille identique pour toutes les touches.
On notera en ce qui concerne l'étape 1003 d'inhibition que celle-ci peut être effectuée par le microprocesseur de gestion 100 soit sur les valeurs échan¬ tillonnées puis mémorisées de niveaux de charge effective¬ ment mesurés pour l'ensemble des touches, le niveau maximum correspondant à la touche effectivement choisie. Le microprocesseur de gestion 100 peut ensuite procéder à la validation de la touche et à la transmission du code correspondant à cette touche vers un circuit d'utilisation non représenté en figure 6b tel qu'un micro-ordinateur, ou un circuit de commande commandé lui-même par le pavé al¬ phanumérique ainsi constitué.
On notera toutefois que l'inhibition 1003 des touches périphériques peut également être effectuée en temps réel. Dans un tel cas, la détection du niveau maximum de charge le plus probable étant effectuée en un temps n'excédant pas quelques millisecondes, alors que le contact entre le doigt de l'utilisateur et la touche choisie est de l'ordre de plusieurs centièmes de seconde, l'étape d'inhibition des touches périphériques 1003 peut alors au contraire consister à partir du microprocesseur de gestion à modifier le seuil de sensibilité des touches d'adresse voisine précédemment mentionnées, le signal ou la charge ainsi mesuré par le dispositif de détection correspondant étant alors effectivement inhibé. Un tel mode opératoire sera réservé à des claviers de type analogique par exemple, l'inhibition pouvant être rendue conditionnelle de façon à effectuer, en fait, une modulation des valeurs de charge effectivement mesurées en fonction d'applications déter¬ minées. L'étape 1003 peut alors être suivie d'un étape 1004 consistant à valider non seulement la touche effectivement choisie mais également une ou plusieurs touches périphéri¬ ques en fonction de la modulation effectivement retenue, afin en particulier dans le cas de claviers de type analogi¬ que.
Afin de donner une idée du niveau de sensibilité obtenu par la mise en oeuvre du procédé et du dispositif de détection objet de la présente invention, on indiquera compte tenu des plages de sensibilité et de gain dont on dispose actuellement qu'un individu peut être détecté jusqu'à un mètre de distance en mode direct alors que ce même individu peut être détecté en mode d'influence électri¬ que indirect à travers des épaisseurs de parois atteignant 30 centimètres.
On indiquera en outre que le procédé et le dis- positif de détection, objets de la présente invention, sont insensibles à la température, les dérives possibles dues à l'ionisation atmosphérique pouvant être compensées par une adaptation correspondante des valeurs de seuil.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection d'une perturbation électri¬ que ionique dans ou au voisinage d'une zone déterminée d'un milieu, caractérisé en ce qu'il consiste :
- à placer dans ou au voisinage de ladite zone un corps de référence (CR) électriquement conducteur et placé à un potentiel électrique flottant déterminé (VD ) par rapport à un potentiel électrique de référence (VR) , afin de soumettre ledit corps de référence à un phénomène d'in¬ fluence électrique en présence de ladite perturbation,
- à détecter les charges électriques induites par influence électrique sur ledit corps de référence, à partir du courant électrique ( I ) engendré par lesdites charges électriques entre ledit corps de référence et ledit poten¬ tiel de référence.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps de référence (CR) est soumis à une influence électrique directe de la perturbation électrique.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps électrique (CR) est soumis à influence électrique indirecte de ladite perturbation électrique.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite détection des charges électri- ques induites par influence, à partir du courant électrique, consiste :
- à mesurer la charge électrique transportée par ledit courant électrique pendant une durée déterminée,
- à comparer la valeur de la charge électrique mesurée pendant cette durée à une valeur de seuil, représen¬ tative de l'état d'équilibre électrique de ladite zone du milieu en l'absence de perturbation.
5. Dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un corps de référence, électriquement conducteur, ce corps de référence étant porté à un potentiel flottan déterminé et constituant une antenne d'influence en présenc de ladite perturbation,
- des moyens de détection des charges électrique induites par influence électrique sur ledit corps d référence constituant antenne d'influence électrique, partir du courant électrique engendré par lesdites charges électriques entre ledit corps de référence et ledit poten¬ tiel de référence, lesdits moyens étant connectés audi corps de référence.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractéris en ce que ledit corps de référence est constitué par un fil métallique, directement relié auxdits moyens de détection.
7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection comporten au moins :
- un amplificateur électromètre,
- un circuit de polarisation branché en parallèl sur le circuit d'entrée de l'amplificateur électromètre, permettant de sélectionner la polarité des charges électri¬ ques à détecter, ladite antenne d'influence étant électri¬ quement connectée à l'entrée de l'amplificateu électromètre.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de détection comportent en outre, connecté en sortie dudit amplificateur électromètre, u comparateur à seuil recevant une valeur de seuil représenta¬ tive de l'état d'équilibre électrique de ladite zone d milieu en l'absence de perturbation.
9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que audit corps de référence forman antenne d'influence, directement relié aux moyens d détection, est associée une antenne d'influence auxiliaire, en potentiel flottant par rapport à ladite antenn d'influence.
10. Utilisation d'un dispositif de détection selo l'une des revendications 5 à 9 comme détecteur de proximité d'un organisme vivant, ou d'une perturbation physique d'un milieu.
11. Utilisation selon la revendication 10, carac- térisée en ce que l'antenne d'influence auxiliaire est constituée par un mur, une paroi, une porte, ledit détecteur de proximité étant utilisé comme détecteur d' intrusion non invasif.
12. Utilisation selon la revendication 10, carac- térisée en ce que celle-ci consiste à coupler un dispositif selon 1 'une des revendication 5 à 9 à une touche sensitive fixe pour former un pavé ou clavier alphanumérique fixe.
13. Utilisation selon la revendication 10, carac¬ térisée en ce que celle-ci consiste à détecter un écoulement ou une accumulation d'un fluide tel que l'eau.
14. Utilisation selon la revendication 10 d'un dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique selon l'une des revendications 5 à 9, pour la réalisation d'un clavier de type alphanumérique, un disposi- tif de détection étant couplé à chaque touche sensitive fixe du clavier, les touches étant disposées selon un repérage par adresses spécifiques.
15. Utilisation selon la revendication 14, caracté¬ risée en ce que chaque touche sensitive est munie d ' une pellicule électriquement conductrice directement déposée sur la surface supérieure de celle-ci.
16. Utilisation selon la revendication 14 ou 15, caractérisée en ce qu'audit clavier est associé un micropro¬ cesseur de gestion comportant un programme de discrimination des signaux utiles délivrés par chaque dispositif de détection, ledit programme comportant au moins les étapes de gestion consistant :
- à affecter (1000) à chaque touche un seuil de veille sensiblement identique pour toutes les touches, - à effectuer ( 1001 ) une discrimination ou détection du niveau maximum le plus probable pour une touche considé¬ rée,
- à déterminer (1002) l'adresse correspondante de ce niveau maximum, cette adresse étant représentative de la touche sélectionnée,
- à effectuer (1003) une inhibition des touches d'adresses voisines de l'adresse correspondante de ce niveau maximum,
- à valider (1004) la touche et le code alphanuméri- que affecté à cette touche,
- à effectuer un retour à l'affectation (1000) d'un seuil de veille à toutes les touches sensitives du clavier.
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