Brevet FR2373844A1 — publié le 19780707

La présente invention se rapporte à un dispositif d'appel sonore émettant une mélodie et destiné à avertir l'occupant d'un local de la présence d'un visiteur. Dans les dispositifs d'appel habituellement utilisés, le son est produit en frappant un corps résonnant, par exemple une cloche, une sonnerie ou un gong, cette action pouvant entre mécanique ou électrique. Le principal inconvénient de ces dispositifs est la limitation des possibilités sonores offertes, soit que le son émis est de fréquence constante et d'un timbre peu agréable (cas des vibreurs, couineurs), soit que le nombre des notes musicales de fréquences différentes est très limité (cas des carillons, cloches multiples, etc,,.). Un autre inconvénient de certains de ces dispositifs (vibreurs, couineurs, ...) est la nécessité de les relier à une source de tension alternative extérieure (généralement le réseau de distribution de tension en 110 ou 220 V.) La présente invention permet d'éviter ces inconvénients.Dans celle-ci en effet, il est possible d'obtenir de nombreuses possibilités sonores gr ce à l'utilisation d'un générateur de signaux acoustiques dont la fréquence, la durée et I'enchaînement sont fonction dtune information codée sous forme digitale dans un organe de mémorisation électronique, ladite information étant associée à une ou plusieurs mélodies musicales quelconques et pouvant être mise en mémoire en fonction des besoins et des goûts de l'utilisatevr. Par ailleurs, le système décrit étant entièrement électronique, son alimentation électrique peut entre réalisée à partir de piles ou d'accumulateurs avec, cependant, la possibilité de les remplacer par une alimentation interne ou externe transformant la tention du secteur en tension continue. Selon l'invention, le circuit est caractérisé en ce qui comprend essentiellement un circuit de calcul et de génération de signaux électriques, un circuit de mémorisation du code définissant la fréquence et la durée desdits signaux et dont le contenu est analysé par le circuit de calcul et de génération un circuit. d'amplificationetde transduction éfectro-acoustique desdits signaux délivrés par le circuit de calcul et de génération. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparattront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où - la figure 1 est le schéma de principe d'un dispositif d'appel selon l'invention. - la figure 2 est un diagramme du signal électrique S émis par le circuit 1 de calcul et de génération de ce signal. - la figure 3 est un diagramme des temps expliquant la génération du signal de période T1 à partir du signal de période TO. - la figure 4 est le schéma de principe du circuit 1 de calcul et de génération du signal électrique S. - la figure 5 est le schéma d'une réalisation préférée du circuit 1. - la figure 6 est le schéma du circuit 3 de commande de la mise sous tension et de l'arrêt automatique du dispositif d'appel selon l'invention. - la figure 7 est le schéma du circuit 4 d'amplification du signal électrique S et de transduction électroacoustique de ce signal. La figure 1 montre sous une forme très schématique les différents éléments du dispositif d'appel à savoir, un circuit 1 de calcul et de génération électrique des signaux musicaux, un circuit 2 de mémorisation des codes correspondant à chaque note de la mélodie et des données nécessaires au fonctionnement du circuit 1, un circuit 3 de commande de la mise sous tension et de l'arrêt automatique de l'ensemble des circuits, un circuit 4 comprenant un amplificateur de la puissance du signal électrique S délivré par le circuit 1 et un transducteur électroacoustique destiné à émettre les signaux sonores, une source de tension continue 5. L'allure du signal S émis par le circuit 1 est représentée à la figure 2, pour une note N de la mélodie précédée d'une note N' et suivie d'une note N". Pour chaque note de musique, le signal S est caractérisé par sa durée T3 et par sa période T1. La durée T3 est un multiple entier d'une durée éIémentaire T2, le nombre N3 de cycles de durée T2 étant fonction de la durée de la note de musique - généralement représentée par des symboles bien connus des musiciens (croche, noire, blanche, ...). La période T1 est fonction de la hauteur de la note de musique - généralement caractérisée par son octave, son nom (Do, Ré, Mi, dans la notation française) et une éventuelle altération. Dans l'invention décrite, les informations caractérisant le nombre N3 et la période T1 sont codées sous forme digitale et l'ensemble des éléments binaires correspondants constitue un mot D. Chacun des mots associés à une note musicale est rangé dans une case (ou ligne) distincte du circuit 2 de mémorisation (chacune de ces lignes étant caractérisée par son numéro d'ordre ou adresse) de telle sorte que deux lignes successives correspondent à deux notes successives de la mélodie, Le nombre d'éléments binaires d'un mot D varie en fonction de la valeur maximale de N3 et du nombre de notes distinctes nécessaires au codage des mélodies désirées.Dans une réalisation préférée, huit éléments binaires sont employés dont deux (D1) indiquent le nombre N3, dont quatre (D2) indiquent la position de la note parmi les douze notes de la gamme et dont deux (D3) indiquent l'octave choisi parmi trois ou un silence. Cependant tout autre mode de codage de la durée et de la fréquence de la note peut être envisagé. En particulier une variante de cette réalisation utilise cinq éléments binaires pour caractériser la note parmi trente deux notes (dont un silence) et trois éléments binaires pour caractériser la durée parmi huit durées. Le circuit de mémorisation employé est du type mémoire morte, bien connue de l'homme de l'art. L'adrèsse A permettant de sélectionner une. ligne de la mémoire est délivrée par le circuit 1 qui analyse le contenu binaire D disponible à la sortie de ladite mémoire. La figure 4 représente le schéma de principe du circuit 1 de calcul et de génération des signaux. Le circuit 71 (encore appelé horloge) délivre des signaux carrés de période fixe TO à partir desquels est généré le signal S de période T1. Cette période T1 est un multiple NI de la période élémentaire TO, ce qui permet d'obtenir le signal de sortie S par comptage dans le circuit 12. La valeur de N1 est fonction de la fréquence désirée qui est codée sous forme digitale dans -le circuit 2, ainsi qu'il a été expliqué précédemment. La durée T2 d'un cycle élémentaire étant fixée, on peut remarquer que le produit N2 x Ni est constant ce qui permet d'établir une correspondance entre le nomtre N1 de période TO contenue dans la période T1 et le nombre N2 de périodes T1 contenues dans la durée T2. Pour obtenir des signaux d"une musicalité agréable, il est nécessaire de respecter les lois régissant les rapports entre les fréquences des différents degrés de la gamme (gamme tempérée, naturelle, de pythagore, etc...). Dans une réalisation particulière, les diverses valeurs de N1 correspondant aux degrés successifs de la gamme chromatique sont en progression géométrique de raison racine douzième de deux, conformément aux lois de la gamme tempérée. L'ineor- mation contenue dans la mémoire indique seulement le rang de la note désirée et un organe 13 de transcodage permet d'obtenir la valeur correspondante de Ni. La durée T3 d'émission du signal est égale à N3 durées élémentaires T2 et est obtenue par comptage de N3 x N2 x N1 périodes TO dans l'organe 4. Le produit N2 x N1 étant constant - comme il a été souligné auparavant - seul N3 est codé et un. transcodage de l'information contenue dans le mot D permet d'obtenir la durée T3 désirée. L'adresse A permettant de sélectionner une ligne de la mémoire est contenue dans le circuit 15. A la mise sous tension du circuit, cette adresse est initialisée à une valeur correspondant à le première note de la mélodie choisie. A la fin de chaque période T3, 1' adresse A délivrée par le circuit fest incrémentée d'une valeur égale à un, afin de permettre l'adressage de la ligne suivante associée à la note suivante de la mélodie. Le circuit 16 délivre le signal C destiné au circuit 3 de commande de mise sous tension et d'arrêt de l'ensemble des circuits. Le fonctionnement du circuit 16 est le suivant : dès la mise sous tension commandée par le circuit 3, le. signal logique de sortie C atteint un niveau logique 1 proche de la tension d'alimentation V+. A la fin de la mélodie, un code spécial CF distinct des codes employés pour représenter les notes de musique est décodé et le signal C atteint un niveau logique O proche de la tension d'alimentation V-, entraînant ainsi une coupure automatique de l'alimentation délivrée par le circuit 3 et l'arret total de ltensemble du système. On verra, au cours de l'examen du fonctionnement du circuit 3, qu'une variante de ce dernier circuit permet de couper la tension positive V+ au lieu de la tension négative V- et ceci à condition' d'inverser le niveau logique du signal C. Le code CF peut etre placé dans une ligne quelconque de la mémoire et permet 11 émission de mélodies dont le nombre de notes est quelconque. Dans une réalisation préférée, le circuit 1 de calcul et de génération des signaux est un micro-calculateur associé au circuit de mémorisation 2 dans lequel est enregistrée la mélodie sous la forme codée précédemment décrite ainsi que les mots codés (ou instructinns) permettant l'exécution et l'enchatnement des opérations de calcul et de génération des signaux. Les principales tAches accomplies par le circuit 1 sont rappelées dans le tableau 1. Chacune de ces tâches est exécutée par ltenchainement d'instructions contenues dans la partie programme du circuit 2 de mémorisation, et grâce à l'utilisation de registres internes du calculateur dont le contenu modifiable permet la mémorisation des différentes variables indispensables au comptage des nombres de périodes nécessaires à l'élaboration des signaux. e Le fonctionnement du circuit 1 sera mieux compris à l'aide de la figure 5 où les accès utilisés et les registres internes du calculateur sont représentés Celui-ci comprend- es$entiellement - un circuit d'horloge 11 dont la fréquence est ajustée extérieurement par un condensateur 112. - des circuits logiques 100 permettant d'effectuer les calculs, les transferts de données entre registres, l'adressage et la lecture du circuit 2 de mémorisation et plus généralement toutes les opérations définies par les différentes instructions du calculateur. - des registres internes appelés pointeurs et contenant chacun huit éléments binaires dont l'utilisation est décrite ci-après Les pointeurs 110 et 111 (encore appelés compteur de programme) contiennent l'adresse de l'instruction à exécuter. A la mise sous tension des circuits, leur contenu est remis à zéro afin de permettre l'adressage de la première instruction. TABLEAU 1 : Enchainement des principales tâches accomplies par le circuit 1 Nom de Tâche ou Tâche ou Nature de la tâche événement événement : la tâche : précédent : suivant Positionnement du signal C : Enfoncement du : PI : à un niveau logique I. : bouton de : P2 : : Initialisation de l'adresse A t sonnerie. Test de l'entrée E1 et calcul de l'adresse A correspondant P2 t à la première note de la : PI P3 mélodie. En cas d'absence : : Analyse du contenu de D, pour : : du code CF, : : : détecter la présence P4 P3 éventuelle du code CF. P2 P3 : Initialisation de NX : En cas de présence du code CF, P8 : : Décomptage du nombre NX Si NX O, : de durées T2. P6 : P4 : Initialisation de NY : P3 ou P6 Si NX = 0, (NY = N2) P5 Augmentation de l'adresse A P5 P4 P3 d'une unité. Si NY 0, Décomptage du nombre NY P7 P6 P4 ou P7 de périodes T1. Si NY = 0, P4 : p7 : Génération d'une période TO : P6 P6 P6 @@ du signal S. 10 10 Coupure Positionnnement du signal C générale de P8 P3 au niveau logique 0. l'alimentation . Le pointeur 120 contient l'adresse du mot D correspondant à la note de musique générée. Il est initialisé pendant ltexécution de la tache P1.Suivant le nombre d'entrées disponibles pouvant cotre testées par le calculateur, il est possible d'analyser l'état logique de ces entrées et de choisir une mélodie parmi plusieurs en initialisant le pointeur- 120 à l'adresse de la première note de la mélodie choisie. Le pointeur 121 contient le nombre NX de cycles de durée T2 restant à générer. Il est initialisé à la valeur N3 pendant l'exécution de la tâche P3. Le nombre NX est diminué d'une unité pendant P4, à- la fin d'un cycle. Lorsque NX est nul, l'adresse contenue dans le pointeur 120 est incrémentée d'une unité et le mot D suivant est adressé. Le pointeur 130 contient le nombre NY de périodes restant à générer dans un cycle de durée T2. il est initialisé à la valeur N2 pendant l'exécution de la tâche P4. Le nombre NY est décrémenté à la fin de chaque période Ti, pendant la tâche P6. Lorsque NY est nul, la tache P4 est à nouveau exécutée. Le pointeur 140 contient une valeur NZ à partir de laquelle la période T1 est générée, Le signal carré de période T1 est obtenu par émission du niveau logique 1 pendant N1/2 périodes TO et du niveau logique O pendant N1/2 autres périodes TO, chacune de ces périodes correspondant à un cycle élémentaire du calculateur (encore appelé microcycle). Compte tenu de la différence positive existant entre le nombre total N1/2 de cycles désirés et le nombre fixe de cycles exécutés pendant l'enchaînement des taches F6 et P7, un nombre supplémentaire de cycles doit être compté pendant chaque demi-période. Ce nombre peut etre obtenu par décompte direct d'un nombre NZ d'instructions inopérantes (disponibles dans n'importe quel type de calculateur et correspondant à K cycles élémentaires. Dans ce cas, le nombre total de cycles supplémentaires est égal à K x NZ. Dans une réalisation préférée, le micro-calculateur possède une instruction de délai telle qu'un nombre quelconque de cycles peut etre décompte en fonction du nombre NZ enregistré dans le pointeur 140. Le registre 160 - encore appelé registre d'état - contient divers éléments binaires pouvant etre lus ou écrits de l'extérieur du circuit 1. L'un des éléments binaires de sortie - encore appelé drapeau - contient la valeur du signal S et la borne de sortie correspondante est reliée au circuit 4 d'amplification. L'un des éléments binaires d'entrée contient l'état logique du signal El dont la valeur conditionne l'initialisation du pointeur 120. Ce signal permet le choix extérieur d'une mélodie parmi deux. Il va sans dire que le nombre de mélodies enregistrées dans le circuit 2 n'est pas limité à deux et que les possibilités de choix peuvent être élargies, soit par utilisation d'autres entrées du circuit 1, soit par utilisation des éléments binaires d'adresse du circuit 2, non directement reliés au circuit 1. La bascule 151 contient l'état logique du signal C de commande automatique de mise sous tension. Le contenu de cette bascule est modifié par décalage à droite du registre 150 - encore appelé registre d'extension de l'accumulateur qui lui est relié. A la mise sous tension, cette bascule est positionnée au niveau logique 1. Elle est remise à O à l'apparition du code CF, pendant P8. Les autres registres disponibles sont les pointeurs 131 et 141 et l'accumulateur 101, qui sont utilisés au cours des opérations de calcul et d'échange de données. Le transcodage du contenu du mot D est effectué pendant l'exécution de la tache P3. Connaissant la position et l'octave de la note de musique, une table mémorisée dans le circuit 2 permet de connaître les valeurs de N2 et de NZ qui sont recopiées respectivement dans les pointeurs 130 et 140. La valeur de N3 est obtenue directement à partir du code de durée D1 compris dansD soit qu'elle lui est égale, soit qu'elle en est un multiple d'une puissance entière de deux. Bien qu'une réalisation préférée du circuit 1 utilise un micro-calculateur dont certaines particularités sont mises à profit, il est clair que tout circuit conforme au schéma de principe de la figure 4 peut remplir les memes fonctions. En particulier, l'utilisation de compteurs programmables et de circuits logiques cablés permet de réaliser une variante dudit circuit. L'organe de mémorisation 2 contient donc - dans l'ordre des adresses croissantes - l'ensemble des instructions du programme, des tables de calcul de N2 et NZ, les données correspondant aux mélodies successives codées. Le fonctionnement--du circuit d'alimentation 3 sera mieux compris après examen de la figure 6, qui donne la description d'un circuit entièrement électronique de commande de la marche et de l'arrêt automatique de l'ensemble des circuits. Le transistor TR1 se comporte comme un interrupteur placé en série entre la tension P- disponible à la sortie de la source de tension continue 5 et la tension V- distribuée aux circuits 1, 2 et 4. Lorsque le système est à l'arrt, la tension C est est proche de la tension P- et le transistor TR1 est bloqué. s Dès enfoncement du bouton poussoir de sonnerie 31, le contact établit un chemin direct entre la borne de tension P- et la borne d'alimentation des circuits V-. La mise sous tention du circuit 1 provoque le passage du signal C au niveau logique 1 (correspondant à la tension positive V+), entraSnant ainsi la saturation du transistor TRI. Lors du relchement du bouton B, la valeur de V- est seulement diminuée de la valeur de la tension de saturation du transistor, ce qui garantit le bon fonctionnement de l'ensemble des circuits et le maintien du signal C à un niveau proche de V+. L'alimentation est maintenue jusqu'au passage du signal C au niveau logique 0, après décodage du code CF. Ce changement provoque le blocage du transistor TR1 et la coupure de l'alimentation. L'amplification du signal électrique S délivré par le circuit 1 est réalisée dans le circuit 4 (décrit à la figure 7), qui est un amplificateur d'un type très classique dans lequel un transducteur électroacoustique 51 est placé en série entre la borne d'alimentation V et le collecteur du transistor TR2. Un dispositif permettant de modifier le timbre peut être placé en série entre le signal S et la base du transistor TR2. Le dispositif d'appel décrit peut titre utilisé en remplacement de tous les dispositifs d'appel habituellement employés (carillons, sonneries, cloches, couineurs, etc...). Plus généralement, il peut remplacer les mécanismes utilisés dans les boîtes à musique, la marche et l'arrêt étant commandé par l'ouverture ou la fermeture d'un contact. Par ailleurs, le remplacement du condensateur 112 par un quartz permet d'obtenir un générateur de fréquence très stable dont l'une des applications immédiates est un diapason électronique pouvant fournir indifféremment la note La à 440 HZ ou la note La à 435 HZ (ou toute autre référence de fréquence utile au musicien ou au facteur d'instrument), en fonction des informations codées dans le circuit de mémorisation. Bien que l'on ait décrit l'invention avec un type particulier de microcalculateur, il doit être clair que tout autre circuit remplissant les mêmes fonctions que le circuit 1 peut être utilisé et que les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. - REVENDICATIONS 1. Dispositif d'appel sonore entièrement électronique émettant une mélodie, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de calcul et de génération d'une succession de signaux électriques dont la fréquence et la durée sont fonction de l'information contenue dans ces codes munériques; des moyens de mémorisation desdits codes qui sont sélectionnés et exploités par lesdits moyens de calcul et de génération, des moyens d'émission de signaux acoustiques à partir desdits signaux électriques délivrés par lesdits moyens de calcul et de génération et des moyens d'alimentation dudit dispositif d'appel à partir d'une source de tension continue extérieure, ces moyens pour alimenter recevant un ordre d'établissement à partir d'une commande extérieure et un ordre de maintien et de coupure à partir desdits moyens de calcul et de génération. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les codes fournis par lesdits moyens de mémorisation sont appliqués à un transcodeur fournissant des codes de commande à un premier et à un deuxième compteurs programmables, lesdits premier et deuxième compteurs recevant chacun des impulsions de sortie d'une horloge et dont la fréquence de sortie est avec celle de l'horloge dans un rapport déterminé par ledit code de commande reçu du transcodeur ; en ce que le signal de sortie dudit premier compteur constitue les signaux électriques qui sont appliqués auxdits moyens d'émission des signaux acoustiques ; en ce que la sortie dudit deuxième compteur commande l'incrémentation d'un compteur d'adresse dont la sortie permet la sélection desdits codes dans lesdits moyens de mémorisation et en ce que lesdits codes sont également appliqués à un circuit de génération dudit ordre de maintien et de coupure, lequel est adapté à produire un signal logique de commande desdits moyens d'alimentation dès la mise sous tension et jusqu'à reconnaissance d'un code déterminé. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit code déterminé est le dernier code d'une mélodie. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que lesdits moyens pour alimenter comprennent : - un transistor dont l'émetteur est relié à l'une des deux bornes de ladite source de tension continue et dont le collecteur est relié à l'une des deux bornes d'alimentation de l'ensemble des circuits, - un pont de deux résistances, dont la première a l'une de ses extrémités reliée à l'émetteur dudit transistor et l'autre extrémité reliée à la base dudit transistor, dont la seconde a l'une de ses extrémités reliée à la base dudit transistor et l'autre extrémité reliée au signal de commande délivré par lesdits moyens de calcul et de génération. - un condensateur placé en parallèle aux bornes de ladite deuxième résistance et destiné à améliorer le blocage dudit transistor lors de la commande de coupure émanant desdits moyens de calcul et de génération, - deux accès permettant de relier les deux bornes du contact d'un interrupteur à poussoir au collecteur et à l'émetteur dudit transistor. S. Dispositif d'appel selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs mélodies distinctes peuvent etre codées et enregistrées dans des emplacements différents desdits moyens de mémorisation, la sélection d'une mélodie pouvant titre effectuée par l'utilisateur en agissant sur l'adressage desdits moyens de mémorisation.