Brevet FR2251045A1 — publié le 19750606

L'invention est du domaine de l'affichage de l'heure et concerne plus particulièrement un système d'affichage numérique de l'heure à l'aide d'éléments d'affichage électroniques. La précision de l'affichage de 1'heure dépend en premier lieu de la précision de l'oscillateur de base qui peut tre un oscillateur mécanique, électromécanique, électronique ou atomique. Dans un système d'affichage de l'heure qui est destiné à l'usage du grand public, les performances de l'oscillateur de base sont limitées par le prix, l'encombrement et la sensibilité aux chocs et aux changements de température. Pour remédier à cet inconvénient, on connaît déjà des systèmes d'affichage de l'heure comportant une horloge maltresse et un grand nombre d'horloges satellites qui sont synchronisées par cette horloge maîtresse à des intervalles réguliers à travers une liaison électriques de commande. On connaît de tels systèmes dans lesquels l'horloge satellite est systématiquement en retard, ce retard étant comblé une fois par minute par une impulsion de synchronisation venant de 1'horloge maitresse. On sait également que certains services d'état émettent régulièrement des impulsions de synchronisation par radio-diffusion à l'aide desquelles sont synchronisées les horloges des services météorologiques, de la radio ou de la télévision. Les horloges satellites dans un tel système comportent donc toutes une horloge autonome et en plus un dispositif de synchronisation à certains intervalles. Elles sont si chères que leur emploi par le grand public semble exclu. L'invention vise donc un système d'affichage de l'heure qui est applicable au grand public et dont la précision d'affichage n'intervient pratiquement pas dans le prix du système. Dans un système d'affichage de l'heure comportant un maître oscillateur et des éléments électroniques d'affichage qui sont commandés par des signaux numériques dérivés dudit oscillateur, l'invention est caractérisée par le fait que lesdits signaux sont diffusés par un émetteur radio-électrique qui comporte ledit maître oscillateur et que chaque récepteur est muni, en plus des'éléments d'affichage, d'une antenne radio-électrique, d'un démodulateur, d'un discriminateur binaire, d'un registre numérique et d'une alimentation électrique. L'idée principale de l'invention est donc de supprimer complètement l'oscillateur du satellite et d'exploiter au maximum les moyens modernes de la miniaturisation en électronique et en particulier dans la transmission numérique en reduisant le dispositif d'affichage a un récepteur radio-électrique relativement simple qui reçoit des signaux directement exploitables dans des éléments électroniques modernes d'affichage. On peut donc loger tous les constituants du récepteur dans un petit boîtier portable au bras humain. Dans ce cas, il est utile de constituer l'antenne du récepteur par une partie du boîtier. On sait, en effet, qu'on peut réaliser des antennes à largeur de bande réduite dont les dimensions sont très inférieures à la longueur d'onde utilisée. Dans une réalisation préférée d'une telle horloge portable, le boitier porte le bouton d'un interrupteur qui est branché dans les circuits d'alimentation de telle façon que le récepteur est désactivé tant que le bouton n'est pas pressé par l'utilisateur. Par cette mesure, on réduit la consommation d'énergie et on prolonge la vie de l'alimentation. Ce bouton peut faire électriquement partie de l'antenne si l'impédance de l'antenne est adaptée à l'impédance de la main de l'utilisateur. L'invention sera décrite ci-après plus en détail a l'aide de deux : La figure I représente schématiquement le circuit d'un émetteur commun et la figure 2 celui du récepteur. L'affichage complet de l'heure nécessite au minimum six bits pour les secondes, six bits pour les minutes et cinq bits pour les heures, mais en vue d'une simplification du décodage au niveau du récepteur, on préfère un décodage séparé pour les unités et les dizaines, ce qui nécessite quelques bits en plus. Selon l'invention, on diffuse par des ondes radio-électriques, au moins chaque seconde, l'indication complète de l'heure qui est définie en terme numérique par une suite de"1"et de"O", de longueur bien déterminée. L'ensemble des bits pour l'affichage complet de l'heure est appelé trame et il faut qu'au moins une trame par seconde soit diffusée. Chaque trame devrait tre précédée d'un ensemble de bits constituant un mot de reconnaissance de début de trame. Le code de ce mot devrait etre choisi de telle façon que toute confusion avec les informations numériques contenues dans la trame soit exclue et que sa reconnaissance dans les récepteurs soit simple. En se référant a la figure) qui montre le coté émetteur, on voit un oscillateur 1 à quartz de haute précision qui est suivi d'un diviseur numérique 2 lequel fournit à un compteur 3 une impulsion par seconde. Ce compteur est équipé de vingt unités binaires et il est câble pour exécuter un comptage direct en code BCD, c'est-à-dire en utilisant quatre bits pour les unités de seconde, de minute et d'heure, en utilisant trois bits pour les dizaines de secondes et de minutes, et deux bits pour les dizaines d'heures. Après chaque comptage, le contenu du registre est transféré parallèlement dans un registre à décalage 4 qui délivre une fois par seconde en série son contenu a une porte ET de commande 5. Un circuit de commande 6 qui est synchronisé par le maître oscillateur 1 comporte un générateur câblé qui produit le mot de début de trame, et il délivre un signal de commande à la porte 5 de telle façon que l'information contenue dans le registre à décalage 4 est transmis à un modulateur 7 directement après que ce modulateur ait reçu le mot de début de trame. Le modulateur est alimenté par un oscillateur haute fréquence 8 qui délivre la porteuse de transmission. La fréquence de la porteuse est choisie en fonction de la sensibilité maximale d'une antenne de réception. Elle peut se situer au-delà de 100 MHz. Comme type de modulation pour le modulateur, on choisit celui qui permet de simplifier le démodulateur. Dans la réalisation préférée, on utilise la modulation par saut de phase d'une demi-période. L'onde modulée sortant du modulateur est enfin convenablement amplifiée dans un amplificateur 9 et alimente une antenne 10 de radio-diffusion. En se référant a la figure 2 qui représente schématiquement un récepteur destiné à tre logé dans un boîtier portable au bras humain, ce boltier, qui n'est pas représenté sur la figure, comporte une partie qui est en contact avec le bras humain et une autre partie qui est isolée de la première et qui constitue 1'antenne 11 de réception. On sait, en effet, réaliser des antennes en largeur de bande réduite qui offrent une haute sensibilité malgré la réduction de leurs dimensions. C'est en particulier vrai pour les antennes s'appelant antennes actives. Dans la partie supérieure du boîtier, on prévoit une fentre dans laquelle on réunit les éléments d'affichage 12 qui peuvent tre par exemple des éléments décimaux à base de cristaux liquides qui se distinguent par leur très faible consommation en énergie. Dans la partie inférieure, on prévoit un couvercle qui donne accès à un compartiment isole pour un générateur électrochimique 13 constitué de préférence par une batterie de piles au lithium. A coté de la fentre pour les éléments d'affichage 12, on prévoit un bouton 14 qui agit sur un interrupteur 15 dans le circuit d'alimentation comportant le générateur 13. A titre de haute fréquence, ce bouton 14 peut tre intégré dans la partie active de l'antenne 11 si on peut obtenir une amélioration de la réception par le contact avec le doigt de l'utilisateur. Le restant du volume intérieur du boîtier est occupé par des unités microélectroniques qui sont nécessaires pour traiter le signal incident. Parmi ces unités, il y a d'abord un amplificateur de haute sensibilité 16, suivi d'un filtre passe-bande 17 et d'un démodulateur 18. Le signal démodulé alimente d'abord un circuit 19 qui restitue une cadence régulière et synchrone en fréquence et en phase avec la transmission des bits. Cette cadence commande le fonctionnement d'un discriminateur 20 qui reçoit également les signaux sortant du démodulateur 18, et un circuit 21 de reconnaissance de début de trame. Ce dernier circuit compare les bits incidents avec le mot défini qui indique le début de la trame. Des qu'un tel mot a été découvert dans la suite des bits, ce circuit ouvre le passage vers un registre a décalage 22 aux vingt bits suivant le mot de début de trame. Ce registre est lié en parallèle aux différents éléments d'affichage 12 de telle sorte que lorsque le bouton 15 ferme le circuit d'alimentation on obtient un nouvel affichage toutes les secondes. Pour éviter que l'opération de décalage dans le registre 22 dérange l'affichage, on peut associer aux éléments d'affichage des condensateurs d'intégration qui sont insensibles a des modifications du signal de courte durée. Les différentes unités micro-électroniques sont du type classique et peuvent tre réalisées dans un volume très réduit et a une consommation d'énergie très faible, ce qui rend la réalisation d'un récepteur en forme de montre comme une réalisation particulièrement préférable. Il est cependant évident, une fois le système d'émission mis en place, que l'invention peut tre appliquée a toute montre de table ou mme à l'affichage public de l'heure. Dans ce dernier cas, on pourrait substituer l'alimentation électrochimique par un réseau et substituer l'antenne qui est intégrée avec le boîtier par une antenne classique de radio. On peut également combiner le système d'affichage selon l'invention avec le système de radio-diffusion en intégrant le récepteur selon l'invention dans un récepteur radio ou télévision. REVENDICATIONS 1/Système d'affichage de l'heure comportant un maître oscillateur et des éléments d'affichage électroniques qui sont commandes par des signaux numériques dérivés dudit oscillateur, caractérisé par le fait que lesdits signaux sont diffuses par un émetteur radio-électrique (figure 1) qui comporte ledit maître oscillateur (1) et que chaque récepteur (figure 2) est muni, en plus des éléments d'affichage (12), d'une antenne radio-électrique (11), d'un démodulateur (18), d'un discriminateur binaire (20), d'un registre numérique (22) et d'une alimentation électrique (13). 2/Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les composants électroniques du récepteur (figure 2) sont constitués par des unités microélectroniques (16 a 22) et qu'ils sont logés, ensemble avec l'alimentation électrique sous forme de générateur électrochimique (13), dans un boîtier portable au bras humain. 3/Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'antenne (11) est constituée par une partie du boitier. 4/Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le boîtier porte le bouton (14) d'un interrupteur (15) qui est branche dans le circuit d'alimentation. 5/Système selon les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que le bouton (14) fait électriquement partie de l'antenne. 6/Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le récepteur (figure 2) comporte un dispositif (19) qui restitue 1'horloge de l'émetteur, ainsi qu'un circuit de reconnaissance de début de trame (21). 7/Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une fois par seconde l'ensemble des données numériques destinées a l'affichage est émis par l'émetteur (figure 1). 8/Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les donnees sont émises en modulation par saut de phase d'une porteuse. 9/Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments d'affichage (12) sont a base de cristaux liquides.