Brevet FR2383489A1 — publié le 19781006

MAU.! L'invention se rapporte aux jeux électroniques, en particulier les jeux associés aux télëviseurs. Le joueur dispose d'une ou plusieurs manettes dont la manoeuvre positionne à l'endroit choisi un élément de l'image, une raquette par exemple pour un deu de tennis. Le déplacement de cet élément est commandé par une ou plusieurs $ensilons électriques rendues variables par la manoeuvre des manettes. Pour obtenir la tension électrique variable, on utilise généralement un potentiomètre. Ce composant, qui convient parfaitement, par exemple, pour le réglage de volume d'un téléviseur, présente des inconvénients pour l'utilisation considérée; dûsau fait que les manoeuvres sont très fréquentes.Or les modèles de potentiomètres disponibles pour le grand public sont peu fiables et fragiles, on assiste rapidement à l'apparition de crachements provoquant une instabilité dans la position de l'élément d 'image. Par ailleurs, le prix élevé des potentiomètres professionnels est incompatible avec l'utilisation par le grand public. L'invention concerne un dispositif de commande de jeu électronique utilisant, à la place du potentiomètre, un condensateur à capacité variable de très faible valeur. Un tel composant est réalisable de façon simple, économique et robuste. Il est associé à un circuit électronique imprimé de quelques centimètres de côté ou sous forme de circuit hybride permettant de transformer la variation de capacité en une variation de tension avec une précision suffisante pour l'application envisagée. Le prix du dispositif est du meme ordre de grandeur que celui d'un potentiomètre grand-public et la fiabilité très supérieure. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après présentée à titre d'exemple non limitatif et du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma de circuit électronique associé à un condensateur variable ; - la figure 2 représente l'allure des signaux en différents- points du circuit ; - la figure 3 représente un mode de réalisation de dispositif de commande de jeu électronique selon l'invention - les figures 4 et 5 représentent des exemples de réalisation de condensateurs variables - la figure 6 représente un exemple de réalisation de deux condensateurs variables sur une même plaquette. La figure 1 représente un schéma général de dispositif électronique associé à un condensateur variable permettant de convertir une variation de capacité obtenue manuellement sur ledit condensateur de capacité variable Cv en une tension V destinée à commander un circuit central 4 d'un système de jeu électronique. Un courant constant I issu d'une source à courant constant î charge les capacités Cv variable et C représentant p les capacités parasites du montage. Périodiquement, les capacités Cl et C sont déchargées dans une résistance r sous p la commande d'un signal impulsionnel s. Ce signal s agit sur des moyens interrupteurs 2. Lorsque l'interrupteur 2 est ouvert, C v et C p se chargent par le courant I.Lorsqu'il est fermé, C et Cp se déchargent dans la résistance r. La tension v ob tenue aux bornes des capacités C et Cv est transformée en p v une tension V approximativement continue par un dispositif de détection et de filtrage 3. Sur la figure 2 sont représentées en (a) . l'allure du signal impulsionnel s et en (b) : l'allure de la tension v obtenue aux bornes de la capacité C v pour deux valeurs des Cv1 et Cv2. Le signal s est un train d'impulsions de durée T et de période T + T. La durée de charge de la capacité est donc T.Si la durée T est suffisante pour que C v puisse se décharger complètement, c'est-8-dire si (r. + r) (C + + Cv) T, r. étant p vp i la résistance équivalente des moyens interrupteurs 2, la tension v varie entre une valeur très faible vO = (r. + r) I et une tension maximale v M reliée à la valeur de C v pour la relation IT = (Cp + Cv (vM = Vo) et qui vaut donc vM1 pour Cv1 et vM2 pour Cv2. Si Cv1 VM2. Si on néglige Cp et vo, la tension vM est inversement proportionnelle à la valeur de Cv. Le dispositif de détection et de filtrage 3 permet d'obtenir une tension V approximativement continu égale à V1 pour Cv1 et à V2 pour Cv2. L'allure de V1 et V2 est représentée sur la figure en (c) en traits pleins, les pointillés reproduisent les courbes (b). La valeur de l'oscillation résiduelle dépend des caractéristiques du dispositif de détection et filtrage . Le dispositif électronique de la figure 1 permet donc d'obtenir une tension de sortie V reliée par une relation à variation monotone à la valeur de Cv les variations de C v étant converties en variations de tension. Le schéma de la figure 3 est celui d'un mode de réalisation du dispositif de commande de jeu électronique selon l'invention. Les références des différents éléments du schéma correspondent à celles de la figure 1. La source i est constituée par deux transistors identiques T5 et T6 de type PNP alimentés par une tension d'alimentation VA dont les émetteurs sont respectivement reliés à l'alimentation par des résistances R5 et R6. Le transistor T5 ést polarisé au moyen d'une résistance Rp entre collecteur et masse. Son collecteur et sa base étant court-circuités, il forme une source de référence de tension, appliquée entre la base de T6 et l'alimentation. Ce montage permet d'obtenir sur le collecteur de T6 un courant I à peu près constant.Les moyens interrupteurs 2 sont constitués par un transistor T10 attaqué à travers une résistance de protection R B par un signal impulsionnel s de fréquence f = T+#/1, délivré par une source 9. Lorsque s est au niveau 0, le transistor est bloqué et est équivalent à un circuit ouvert. Lorsque s est au niveau haut, le transistor est conducteur avec une résistance de sortie ri. Le dispositif de détection 3 est constitué par une diode D et le filtrage est assuré par un dipôle RC dont la constante de temps RC est très grande par rapport à l'intervalle de temps entre 2 impulsions T. Deux transistors T7 et T8 ayant pour résistances d'émetteur respectivement R7 et R8 forment un montage à deux étages émet teur-suiveur et réalisent une adaptation d'impédance permettant d'obtenir sur la sortie S une tension V sous une impédance très faible. On peut ainsi utiliser des liaisons longues et insen sibles aux influences extérieures. L'invention s'appliquant notamment à la commande de jeux télévisés, il est avantageux d'utiliser comme source 9 du signal s un élément faisant partie du téléviseur lui-même. Le signal peut être par exemple le signal de synchronisation ligne. La fréquence élevée de ce signal permet de limiter les oscillations résiduelles de la tension V, pour des valeurs commodes de R et C. La période du signal s est T + l= 64 us et la durée des impulsions T = 5 us. Pour des raisons de sécurité indispensables pour l'utilisation d'un tel dispositif dans du matériel destiné au grand public, la tension d'alimentation VA ne doit pas excéder 15V environ, si bien que la tension V est en moyenne de l'ordre de 5V, compa tibie avec un fonctionnement linéaire des transistors. Lors d'une réalisation de l'invention, les composants utilisés ont été les vivants : les transistors T5 et T5 : BC 307 ; les transistors T10, T7 etIE: 2N 3416 ; R5 = R6 = 100 v- ; R = p la diode D : ESM 4148 ; r = 22 k=-; RB = 100 k=L R = 56 k#; C = 6,8 nF, soit une constante de temps RC = 380 us ; R7 = 56 k.o~, R8 = 4,7 k .n~ . Les transistors BC 07 et 2N 3416 ont tous deux un gain en courant dynamique en dmetteur commun de l'ordre de 100. La capacité variable Cv peut varier approximativement entre O et 10 pF, ce qui conduit à une valeur de V variant approximativement ~entre O et 5V. ~ Le circuit électronique décrit est formé d'éléments pour la plupart intégrables. Le circuit peut être réalisé par des techniques hybrides.I1 est également réalisable sur une plaquette de circuit imprimé de faibles dimensions. Le schéma décrit n'est donné qu'à titre indicatif. La variation de tension résultant d'une variation de capacité peut être obtenue par des moyens différents, par exemple en utilisant une méthode de résonance. L'invention utilise une capacité variable de valeur maximale de 10 pF. Les figures 4 et 5 donnent à titre d'exemple non limitatif deux modes de réalisation d'une telle capacité. Dans les deux cas, elle comprend 2 armatures fixes comportant les connexions avec le circuit électrique associé et une armature mobile formant avec les armatures fixes deux condensateurs en série. La capacité ainsi formée est directement réalisée sur une plaquette 14 de circuit imprimé sur laquelle sont également placés les éléments du circuit électronique associé à la capacité. La figure 4 représente un condensateur rotatif.Sur la plaquette 14 sont disposées concentriquement deux armatures fixes hachurées sur la figure ayant la forme d'une couronne centrale Il de surface S1 et d'une demi-couronne périphérique 12 de surface S2, relises respectivement au reste du circuit électronique par les liaisons 17 et 18. A côté de la plaquette, est représenté un disque mobile 15, normalement placé au dessus des armatures fixes, à une distance e de celles-ci,-le entre du disque coincidant avec le centre des armatures fixes. Le disque peut tourner autour de ce centre selon la flèche 16 sous l'actioned'un bouton de commande manoeuvré par l'utilisateur.Le disque est partiellement métallisé, de sorte que la partie métallique 13 hachurée sur la figure est en vis à vis d'une part de la couronne centrale 11 et d' autre part d'un secteur de la couronne extérieure 12. La surface de ce secteur S3 varie entre O et S2 lorsqu'on fait tourner le disque 15 selon la flèche 16. La structure ainsi décrite forme deux condensateurs en série de capacités. et E étant la constante diélectrique du milieu séparant le disque 15 des armatures fixes 11 et 12 . Lorsque l'on agit sur le bouton de commande, C1 reste fixe alors que C2 varie #S2 entre O et ---. e La capacité variable totale est Elle varie entre O et Avec une épaisseur e de l'ordre de quelques dixième de mm et des surfaces de l'or- dre du cm2, on obtient un condensateur robuste et peu encombrant dont la capacité maximale est de l'ordre de 10 pF. La figure 5 représente un condensateur à curseur. Sur la plaquette 14, sont disposées deux armatures fixes 110 et 120 hachurées sur la figure en forme de triangle rectangle au dessus desquelles peut coulisser une plaquette métallisée rectangulaire mobile 130 hachurée sur la figure dans un mouvement de translation symbolisé par la flèche 160, commandé par l'utilisateur. Cette structure forme 2 condensateurs placés en série de surfaces 1' et o2 égales. Ces surfaces varient en même temps lorsque la plaquette 130 se déplace. La capacité formée est égale à la #o moitié de celle due chaque condensateur : Cv = 2e 1. Le condensateur 2e est relié au circuit électronique par les liaisons 170 et 180. Le principal avantage des deux modes de réalisation décrits ci-dessus provient de la formation de deux condensateurs en série, reliées par l'armature mobile. De cette façon, les liaisons électriques reliant le condensateur variable au circuit électronique font partie du circuit imprimé lui-même. L'armature mobile, elle, ne porte aucun contact électrique. Cette caractéristique contribue à la robustesse et à la fiabilité du dispositif selon l'invention.Bien d'autres modes de réalisation de condensateurs peuvent être utilisé, dans le cadre de l'invention. I1 peut entre par exemple intéressant de concevoir des formes d'armatures moins simples que dans les exemples décrits, afin de compenser les non-linearités dûes au circuit électronique.On peut également faire varier la capacité en faisant varier l'épaisseur entre les armatures. L'utilisation d'un condensateur à capacité variable peut permettre, dans le cas de jeux sur téléviseurs, de faire varier la position d'un élément d'image sur l'écran selon une direction déterminée. L'invention s'étend à un dispositif à deux dimensions, utilisant deux condensateurs à capacité variable Cvl et Cv2 associés respectivement à deux circuits électroniques fournissant deux tensions de commande V1 et V2. Un exemple de réalisation est représenté sur la figure 6. Sur la plaquette de circuit imprimé 14, sont disposés deux condensateurs possédant chacun deux armatures fixes 111 et 121 pour l'un, 112 et 122 pour l'autre et une armature mobile 131 et 132. Les armatures mobiles sont solidaires d'une même plaquette mobile 133. Le joueur dispose d'une manette à 2 degrés de liberté reliée mécaniquement à la plaquette mobile 133 de façon à provoquer le déplacement simultané des armatures mobiles 131 et 132 dans une direction X et/ou dans une direction Y perpendiculaire à X grâce à la manoeuvre de la manette.Les armatures fixes 121 et 122 sont reliées électriquement et l'agencement des différentes armatures est tel que le déplacement en X provoque une variation de capacité du condensateur formé par les armatures 111 et 131 et le déplacement en Y provoque une variation de capacité du condensateur formé par les armatures 122 et 132. Les condensateurs formés par les armatures 121 et 131 d'une part, et les armatures 112 et 132 d'autre part ont une capacité constante. On obtient ainsi deux condensateurs reliés chacun à un circuit électronique 100 et 200 par les liaisons électriques 171 et 181 pour l'un, 172 et 181 pour l'autre. La tension de sortie V1 du circuit 100 varie lorsque la manoeuvre du joueur provoque la variation Cvî Elle commande le déplacement d'un élément d'image sur l'écran dans une direction déterminée. La tension de sortie V2 du circuit 200 varie la manoeuvre du joueur et provoque la variation de Cv2 Elle commande le déplacement d'un élément d'image sur l'écran dans une direction perpendiculaire à la première. REVENDICATIONS 1.Dispositif de commande de jeu électronique destiné à convertir le mouvement d'au moins une manette de commande actionnée par un joueur en au moins une tension électrique, caractérisé en ce que la manette est reliée mécaniquement à une armature mobile d'un condensateur à capacité variable, ledit condensateur étant inséré dans un circuit électronique dont la tension de sortie dépend de la valeur de la capacité dudit condensateur. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit électronique comprend une source à courant constant servant à charger ledit condensateur, des moyens interrupteurs actionnés par un signal impulsionnel périodique dont la fermeture permet périodiquement la décharge dudit condensateur et des moyens de détection servant à convertir la tension existant aux bornes dudit condensateur en une tension continue dont la valeur est reliée à la capacité dudit condensateur par une relation monotone. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit électronique comprend en outre un adaptateur d'impédance, permettant d'obtenir ladite tension continue sous une faible impédance de sortie. 4. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit condensateur à capacité variable est formé de deux armatures fixes et une armature mobile constituant deux condensateurs en série, et en ce qutil est relié au circuit électronique par des liaisons branchées sur les deux armatures fixes. 5. Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mouvement de l'armature mobile provoque une variation de surface d'au moins un des deux condensateurs. 6. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est relié à un téléviseur muni d'un dispositif synthétiseur d'éléments d'image, la tension de sortie commandant ledit dispositif synthetiseur, de façon à positionner au moins un élément d'image. 7. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend deux condensateurs à capacité variable insérés respectivement dans deux circuits électroniques, la tension de sortie de l'un des circuits commandant le positionnement d'au moins un élément d'image selon une direction X et la tension de sortie de l'autre circuit commandant le positionnement dudit élément d'image selon une direction perpendiculaire a X. 8. Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que les armatures mobiles des deux condensateurs à capacité variable sont reliées mécaniquement à une manette de commande ayant au moins deux degrés de liberté. 9. Dispositif de commande selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que ledit signal impulsionnel est le signal de synehronisation de lignes issu du téléviseur.