Brevet FR2155878A1 — publié le 19730525

La pr4sente invention concerne un nouveau dispositif d'enre- atre1ent, de mise en mémoire et de reproduction à distance, différée en temps ou non, d'écriture manuscrite et, plus généralement, de graphisnes pouvant entre dessinés sur une surface plane ou sensiblement plane. Danse le dispositif de 1'invention, un opérateur déplace la pointe d'rm style sur la surface en question, soit pour suivre un graphie ou dessin qui y est déjà inscrit, soit pour tracer ce graphisme par exemple en maniant ce style de façon à simuler les mouvements de l'écriture manuelle ou ceux de l'éxécution d'un dessin. Par des moyens qui vont être expliqués ci-après, le souve- ment de la pointe du style engendre, à l'extrémité émettrice de l'installation, des forces électromotrices dont l'évolution dans le temps est employée pour produire un enregistrement sur un ruban magnétique lorsqu'on désire mettre cette solution en mémoire, ou dont les valeurs instantanées sont utilisées pour déplacer le spot lumineux d'un oscilloscope cathodique sur l'écran fluorescent de celui-ci, afin d'obtenir, à l'extrémité réceptrice de l'installa ticu, une reproduction visuelle du trajet suivi, à l'extrémité émettrice de celle-ci, par la pointe du style. Selon la présente invention, il est prévu un dispositif d'efr registrement et de reproduction de graphismes, comprenant un bloc support de forme générale parallélépipédique rectangulaire sur une face sensiblement plane duquel la graphisme à transmettre ou à reproduire peut autre dessiné, un style dont la pointe peut être dé- place manuellement par un opérateur sur ladite face, des bobines lectriques enroulées autour dudit bloc-support, et des moyens d'utiliser dans un appareil récepteur des forces électromotrices développes aux bornes desdits bobinages, ce dispositif étant caractérisé en ce que:: -ledit style a sensiblement la forme d'une tige de faible diamètre et contient, au voisinage de sa pointe, un aimant de forme recti ligne; - lesdits bobinages sont au nombre de deux et sont respectivement enroulé- autour dudit bloc-support de manière que les plans de leurs spires soient sensiblement perpendiculaires à ladite face et en mo-e temps perpendiculaires entre eux, afin d'éviter un couplage inductif entre lesdits bobinages; - les forces électromotrices respectivement développées entre les extrémités de l'un et l'autre desdits bobinages sont amplifiées et traitées électriquement pour produire des signaux électriques commandant ladite reproduction visuelle ou ledit enregistrement. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaille donne ci-après et faite avec l'ai- de des dessins annexés, dans lesquels: - la Fig. 1 représente ltensemble d'une installation selon l'invention; et - la Fig. 2 représente une variante de réalisation d'une partie de l'installation de la Fig. 1. Se référant d'abord à la Fig. 1, on voit sur celle-ci le style 1, de forme générale cylindrique mince, analogue à celle d'un crayon, et qui contient à son intérieur l'aimant rectiligne 2. Le bloc-support 3, en forme de parallélépipède rectangulaire, a une face supérieure 4 de surface au moins égale à celle de l'image ou du graphisme que lton veut transmettre ou reproduire après enre gistrement, tandis que son épaisseur est relativement petite en comparaison avec les dimensions des cotés de ladite face, afin de réduire l'encombrement et le poids de l'installation.Le bloc 3 peut être fait de matière lectriquement isolante, par exemple de matière plastique, ou encore d'une matière magnétique, pourvu que la conductivité électrique de cette matière soit faible au moins dans la direction perpendiculaire à la face 4. Sur la Fig. 1, on voit également deux bobinages 5 et 6, disposes perpendiculairement ltun à l'autre avec des spires sensiblement planes et rectangulaires. Ces bobinages sont disposés symétriquement de part et d'autre de chacun de deux plans médians coupant le bloc 3 en deux moitiés symétriques, perpendiculaires à cette face 4. Sur la Fig. 1, on a représenté les bobinages 5 et 6 comme visibles, mais il est bien évident que, dans la pratique, la face 4 peut 8tre recouverte d'une feuille de papier ou de matière similaire masquant les bobinages et facilitant le tracé d'un dessin ou d'un graphisme quelconque (écriture ou autre). La largeur de chacun des bobinages 5 et 6, mesurée dans la direction perpendiculaire au plan de leurs spires, est une fraction relativement réduite de celle des cotés de la face 4, pour des raisons qui seront expliquées plus loin. Le style 1 étant maintenu (manuellement ou autrement) dans la position montrée sur la Fig. 1, c'est-à-dire avec son aie lengi tudinal sensiblenent perpendiculaire au plan de la face 4 et sa pointe voisine du centre de cette face et par conséquent du milieu de la largeur des bobinages le flux magnétique total produit par l'aimant 2 dans chacun des bobinages 5 et 6 est sensiblement nul, par raison de symétrie, car 1'aimant 2 envoie autant de lignes de force magnétique à travers les spires placées d'un cAté de la pointe du style que sur celles placées de l'autre côté de cette même pointu Si, sur la Fig. 1, on déplace par exemple la pointe du style 1 vers la gauche ou vers la droite à partir du centre de la face 4 et dans une direction parallèle au plan des spires de la bobine 6 (direction reprioenthe par la flècle marquée x), le flux magnétique total à travers la bobine 5 cesse autre nul et varie dans un sens ou dans l'autre selon le sens de déplacement du style 1, tandis que le flux magnétique à travers la bobine 6 reste nul. De mo-e Si, sur la Fig. 1, on déplace la pointe du style 1 le haut ou vers le bas à partir du centre de la face 4 et dans la direction parallèle au plan des spires de la bobine 5 (direction représentée par la flèche marquée y), le flux magnétique total à travers la bobine 6 cesse d'entre nul et varie dans un sens ou dans l'autre selon le sons de déplacement du style 1, tandis que le flux magnétique à travers la bobine 5 reste nul. Dans le cas d'un mouvement de la pointe du style 1 parallèle pu plan de la face 4 mais dans une direction différente des deux précédentes, des variations de flux magnétique ont lieu à la fois dans les deux bobines 5 et 6, et il apparait donc aux bornes de chacune de celles-ci des forces électromotrices correspondantes proportionnelles aux taux de variation selon le temps desdits flux. n y a lieu de remarquer ici que la condition mentionnée plue haut relativement au rapport des largeurs de bobinages 5 et 6 dans les directions x et y respectivement joue un r8le essentiel dans le fonctionnement qui vient d'être décrit. En effet, si ces largeurs étaient très grandes, il n'y aurait pratiquement aucune variation de flux dans l'une ou l'autre des bobines 5 et 6 tant que la pointe du style 1 ne 8'approcherait pas des spires extrêmes deedites bobines, an sorte qu'aucune variation de flux nty aurait lieu pour la majeure partie du déplacement du style 1 sur la surface de 4. Dans la pratique, il est naturellement, au contraire, désirable que la majeure partie de la face 4, et plus spécialement sa partie centrale, soient utilisables pour le tracé ou la reproduction de graphismes, les parties marginales de ladite face présentant moins dtintérêt. Se référant toujours à la Fig. 1, les tensions développées aux bornes des bobines 5 et 6 sont amenées, respectivement par les connexions (51 r et (617 62) aux entrées de deux amplificateurs linéaires différentiels 11 et 12 dont les gains sont ajustés de manuire que, pour une mome valeur de la vitesse de déplacement du style 1 dans la direction x et dans la direction y, on obtienne, aux sorties de 11 et 12, des tensions d'égales valeurs. Comme ces tensions sont proportionnelles aux dérivées temporelles des composantes du déplacement de la pointe de 1 dans les directions x et y, il est nécessaire de leur faire subir une intégration par rapport au temps pour obtenir, dans une autre partie du circuit, des tensions proportionnelles à ces composantes.C'est ce qui est réalisé en appliquant les tensions de sortie des amplificateurs 11 et 12, respectivement par l'intermédiaire des résistances 31 et 33, à deux ensembles intégrateurs respectivement formés, d'une part par l'amplificateur opérationnel 21 et le condensateur de réaction 41, d'autre part par l'amplificateur opérationnel 22 et le condensateur de réaction 42. Les tensions de sortie (e ) de 21 et (e ) de 22 y sont respectivement appliquées, par les connexions 151 et 152, aux bornes de déviation horizontale et verticale X et Y d'un oscilloscope cathodique 61, sur l1écran fluorescent (du type "pensistant") duquel apparatt un tracé semblable à celui décrit par la pointe du style 1. Si l'on désire au contraire faire apparattre sur l'cran de l'oscilloscope les valeurs des composantes de la vitesse du déplacement du style 1, il suffira de relier les bornes X et Y de celuici respectivement aux sorties 53 et 54 des amplificateurs 11 et 12 pour que soient appliquées auxdites bornes X et Y des tensions u et u proportionnelles à ces dernières composantes. Ces tensions y peuvent dxailleurs être appliquées à tout autre appareil d'utilisation qu'un oscilloscope, par exemple un enregistreur ou un appareil de mesure. De marne, si l'on veut faire apparattre sur le même écran les composantes de lXaccélération du déplacement du style 1, il suffira de procéder à la différentiation par rapport au temps des tensions développées en 53 et 54 au moyen des circuits différentiateurs constitués, ltun par le condensateur de faible capacité 43 combiné avec l'amplificateur opérationnel 23 muni de la résistance de réaction 33, et l'autre par le condensateur 44 combiné avec l'ampli fioateur.op4rationnel 24 muni de la résistance de réaction 34.On obtint ainsi, aux bornes de sortie 55 et 56 des amplificateurs 23 et 24, des tensions v et v proportionnelles aux composantes de i y l'accélération sus-mentionnées Comme dans les cas précédents des tensions (ex, ey, ux, uy), les tensions v et v peuvent être appliquées aux bornes de dévia y tion d'un oscilloscope ou à tout autre appareil d'utilisation. Se référant maintenant à la Fig. 2, celle-ci montre une variante du mode de construction du bloc-support 3 de la Fig. 1, jusqu'ici suppose formé de ratière isolante. Dans le mode de construction re présenté sur la Fig. 2, ce bloc 3 est constitué par un empilement dans la direction z perpendiculaire à la fois aux deux directions x et y de tôles magnétiques minces telles que 121 et de plaques isolantes telles que 122. Cette disposition a pour effet d1amélio- rer le couplage du champ magnétique du style 1 aux bobines 5 et 6 (Fig. 1).Sur la Fig. 2, on a seulement représenté de manière simplifiée une coupe (123-123) de la bobine 5 de la Fig. 1 par un plan parallèle à la direction y et perpendiculaire au plan de la face b du support 3 de la Fig. 1. Bien entendu, d'autres réalisations du bloc 3 sont encore possibles. Par exemple, il pourrait Autre fait, partiellement ou totalement, d'une matière magnétique du genre ferrite, dans les limites permises quant au poids et au prix de revient. Il a déjà été mentionné plus haut que certaines conditions devaient Entre observes au sujet du choix du rapport de la largeur des bobinages 5 et 6 (Fig. 1) aux dimensions du bloc 3, afin qu'il existe un rapport sensiblement linéaire entre le déplacement du style 1 dans les directions x et y et les valeurs des tensions développées an 51 et 52.Pratiquement, des résultats satisfaisants ont été obtenus avec les conditions ci-aprèss: Dimensions du bloc 3s 300 x 300 x 10 mm Largeur des bobinages: 250 mm Bobinages de 5 et 6: 1400 spires fil de cuivre émaillé de 0,15 mm de diamètre Avec ces valeurs, on peut obtenir aux bornes des bobinages 5 et 6 et pour des vitesses de déplacement du style correspondant à une vitesse manuelle d'écriture normale, des tensions de l'ordre de grandeur du millivolt. Dans la réalisation en question, le style contenait un aimant cylindrique de 40 mm de longueur et de 5 mm diamètre. Lorsque les valeurs des tensions électriques représentant les composantes du déplacement du style ou leurs dérivées temporelles du premier ou du second ordre sont enregistrées sur ruban magnétique, l'enregistrement ainsi obtenu peut, bien entendu, être ultérieurement utilisé pour reproduire ltécriture originelle sur un oscilloscope ou tout autre moyen de présentation visuelle. Des appareils utilisant les moyens de l'invention permettent aussi, par exemple par l'intermédiaire d'un émetteur radioélec trique, modulé par les tensions e et e ci-dessus définies et d'un z y récepteur radioélectrique associé à un oscilloscope, la transmission à distance de l'écriture, la copie à distance de dessins, la signature à distance de documents, etc. Ces appareils peuvent aussi astre appliqués à la solution de problèmes d'enseignement collectif, par exemple lorsue l'on désire que plusieurs élèves placés en des point différents d'une mAme salle puissent écrire sur un tableau commun sans avoir à se déplacer. La mémorisation de l'écriture ou d'autres graphismes sur bande magnétique permet aussi le traitement des données enregistrées selon des techniques numériques et leur élaboration subséquente par des ordinateurs. REVENDICbTIOS 1 - Dispositif d'enregistrement et de reproduction de graphistes comprenant un bloc-support de forme générale parallélépi- pédique rectangulaire, sur une face sensiblement plane duquel le graphisme à transmettre ou à reproduire peut Entre dessiné, un style dont la pointe peut être déplacée manuellement par un opérateur sur ladite face, des bobinages électriques enroulés autour dudit blocsupport, et des moyens d'utiliser dans un appareil récepteur des forces électromotrices développées aux bornes desdits bobinages, ce dispositif étant caractérisé en ce que:: - ledit style a sensiblement la forme d'une tige de faible diamètre et contient au voisinage de sa pointe un aimant de forme rectiligne; - lesdits bobinages sont au nombre de deux et sont respectivement enroulés autour dudit bloc-support de manière que les plans de leurs spires soient sensiblement perpendiculaires à ladite face et en mo-e temps perpendiculaires entre eux, afin d'éviter un couplage inductif entre lesdits bobinages; - les forces électromotrices respectivement développées entre les extrémités de l'un et 11 autre desdits bobinages sont amplifiées et traitées électriquement pour produire des signaux électriques commandent ladite reproduction visuelle ou ledit enregistrement. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites forces électromotrices sont traitées par intégration par rapport au temps et sont ensuite appliquées aux bornes de déviation d'un oscilloscope cathodique à écran persistant. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites forces électromotrices sont mémorisées par application à 'n enregistreur magnétique. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites forces électromotrices sont élaborées par intégration dans le temps et sont, après élaboration, appliquées à un émetteur ra dioélectrique, tandis que les signaux émis par cet émetteur sont reçus par un récepteur dont la sortie alimente les bornes de déviation dtun oscilloscope cathodique à écran persistant. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloc-support est fait d'une matière électriquement isolante. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloc-support est formé d'un empilement de plaques de taî ma rétique et de plaques de matière électriquement isolante alterné