Brevet FR2500695A1 — publié le 19820827

DISPOSITIF DE CODAGE ET DE DECODAGE D'INFORMATION ANALOGIQUE REPRE SENTEE PAR UN COUPLE DE VALEURS (X, Y) EN VUE DE SON ENREGISTREMENT MAGNETIQUE. La présente invention concerne un dispositif de codage et de décodage d'information analogique représentée par un couple de valeurs (X, Y) en vue de son enregistrement magnétique et de sa relecture. On connaît des dispositifs d'écriture et de lecture de caractères ou de courbes dans lesquels la position d'un point courant est représentée par deux coordonnées cartésiennes ou polaires. Particulièrement, on connaît par la demande de brevet français NO 80-01325 du 22 janvier 1980 un appareil de transcription de graphismes comprenant une première feuille souple recouverte sur un de ses côtés d'une couche résistive et une deuxième feuille souple parallèle à la première feuille, recouverte sur un de ses côtés d'une couche résistive, les couches résistives des deux feuilles étant en regard et venant au contact quand un opérateur appuie avec son doigt ou un crayon feutre sur l'une des feuilles, pour l'amener en un point au contact avec l'autre sur la première feuille, deux électrodes définissant entre elles une première direction de champ électrique sur la seconde feuille, deux électrodes définissant entre elles une seconde direction de champ électrique perpendiculaire à la première direction, les électrodes des deux feuilles étant des bandes rectangulaires présentant une résistance ohmique nulle ou très faible des moyens d'appliquer séquentiellement par permutation entre les électrodes de chaque feuille un champ électrique, l'autre feuille n'étant alors soumise à aucun champ électrique. Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de commuter séquentiellement à une première borne de sortie (X) délivrant un signal d'abscisse au moint l'une des élec trodes de la première feuille quand un champ électrique n'est pas créé entre ses électrodes et à une seconde borne de sortie (Y) délivrant un signal d'ordonnée au moins l'une des électrodes de la seconde feuille quand un champ électrique n'est pas créé entre ses électrodes. Dans ces appareils et dans d'autres, l'information analogique à enregistrer est représentée par un couple de fonctions du temps (X, Y) provenant d'un système .d'acquisition de coordonnées. L'abscence d'acquisition (appelée "levée de plume") est signalée par une valeur particulière de X et de Y. Celle-ci peut être une valeur analogique représentant un point situé en dehors du domaine permis des coordonnées (X, Y).Par exemple, si le domaine permis est tel que X Eo, 2i Y E i, 2Va la levée de plume peut être signalée par Le dispositif de codage et de décodage de l'invention a pour but général de permettre l'enregistrement sur bande magnétique des signaux de coordonnées fournis par un appareil du type de celui rappelé plus haut après codage de ces derniers ainsi que la lecture desdits signaux enregistrés, leur décodage et leur affichage sur écran. Il devient ainsi possible, grâce à l'invention, d'enregistrer sur cassette magnétique le cours d'un professeur fait "au tableau" et d'afficher ce cours sur un écran pour les besoins d'un élève ayant acquis la cassette ou recevant cette dernière par abonnement. L'usage de codeur et de décodeur de signaux de coordonnées de l'invention s'adressant à des usages ne disposant que de magnétophones "grand public", des précautions sont prises pour que l'enregistrement ne souffre pas des défauts inhérents à ces magnétophones tels que dérive et pleurage. Le système de codage et de décodage de signaux de coordonnées avec levée de plume de l'invention comprend des moyens d'échantillonner lesdits signaux des moyens de multiplexer les échantillons au moyen d'un signal rectangulaire de multiplexage des moyens de convertir lesdits échantillons multiplexés en impulsions modulées en durée des moyens d'enregistrer lesdites impulsions modulées en durée sur une bande magnétique des moyens de lire ladite bande magnétique des moyens de reconstituer le signal de multiplexage des moyens de démoduler et de démultiplexer lesdites impulsions modulées en durée et il est caractérisé en ce que les impulsions modulées en durée comprennent une partie de durée fixe et une partie de durée proportionnelle à la valeur de la coordonnée et les impulsions modulées en durée correspondant aux valeurs prises par les coordonnées pendant la levée de plume ont une durée maximale nettement plus grande que la durée d'une impulsion correspondant à une valeur maximale de la coordonnée. D'autres caractéristiques et avantages du système de codage et de décodage de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description de détail qui va maintenant être entreprise en relation avec les dessins annexés, dans lesquels - la Fig. I représente les impulsions modulées en durée ainsi que l'impulsion de marquage ou drapeau permettant d'assigner les impulsions modulées en durée aux coordonnées qui leur correspondent - la Fig. 2 est un schéma sous la forme d'un diagramme de bloc du codeur de l'invention - la Fig. 3 est un diagramme de formes d'onde pour l'explication du fonctionnement du codeur de la Fig. 2 - la Fig. 4 est un schéma sous la forme d'un diagramme de blocs du décodeur de l'invention - la Fig. 5 est un diagramme de formes d'onde pour l'explication du fonctionnement du décodeur de la Fig. 4 ; et - la Fig. 6 représente une partie du décodeur selon une variante de l'invention. Sur la Fig. 1, l'impulsion I représente L et l'impulsion 2 x représente L et 3 est l'impulsion de marquage ou drapeau D permettant y de distinguer les deux séries d'impulsions respectivement relatives à l'abscisse et à l'ordonnée. On a supposé que le drapeau suivait l'ordonnée. On voit que la durée de l'impulsion I est L + f(X) et que o celle de l'impulsion 2 est L + f(Y). o En se référant aux Figs. 2 et 3, 21 désigne un multiplexeur analogique recevant les coordonnées X et Y et commandé par un signal rectangulaire 6 de rapport cyclique 50 Z. Ce signal rectangulaire est formé par la base de temps 22 qui est elle-meme commandée par une horloge à quartz 23. Les signaux X et Y sont représentés en fonction du temps sur les lignes a et b de la Fig. 3 et l'on voit sur ces lignes des impulsions d'amplitude maximale 4 et 5 représentant une levée de plume. Le signal 6 de commande du multiplexeur est représenté sur la ligne c de la Fig. 3. Pendant les deux périodes alternées du signal de commande de multiplexage 6, les coordonnées X et Y sont appliquées à un modulateur d'impulsions en durée 24. Ce modulateur comprend un générateur de rampe 241, deux amplificateurs 242 et 243 fonctionant en comparateurs et une logique start-stop 244. Le générateur de rampe 241 est commandé par un compteur 25 et émet une rampe quand ce compteur lui fournit des états successifs de comptage. Le compteur 25 reçoit des impulsions d'horloge de la base de temps 23 ainsi qu'un signal d'inhibition d'une durée L o à partir de chaque front montant ou descendant du signal 6 qui lui est fourni par la logique start-stop 244. Les rampes sont représentées en 7 sur la ligne d de la Fig. 3. Les rampes 7 sont comparées à X et Y dans les comparateurs 242. Elles coupent les signaux X et Y aux points 8 et 9 qui correspondent aux fronts arrière 18 et 19 des impulsions modulées en durée. Selon que les valeurs de X et Y pendant une levée de plume sont de même polarité que X et Y mais plus fortes ou de la polarité opposée, ces valeurs de X et Y pendant une levée de plume sont comparées soit à une rampe (Fig. 3, ligne d ; la hauteur de la rampe est alors légè- rement supérieure à l'amplitude d'une impulsion de levée de plume), soit à une tension négative ou nulle (Fig. 2, comparateur 243). Il en resulte que les impulsions représentant X et Y lors de la levée de plume ont la durée maximale LMAX. Les transitions 20 correspondant aux fronts avant et arrière du signal de multiplexage 6 et les transitions correspondant aux fronts 18 et 19 sont appliquées à la logique start-stop 244 respectivement par les fils 245 et 246. Cette logique délivre les impulsions modulées en durée représentées à la ligne e de la Fig. 3 au mélangeur 27. La logique 26 de marquage et de détection de levée de plume reçoit des informations du compteur 15 par le fil 151 et de la logique start-stop 244 par le fil 161. Lorsque la rampe 7 atteint une certaine valeur analogique, ou encore le compteur 15 atteint une certaine valeur numérique, et que le comparateur 242 n'a pas encore détecté l'égalité des signaux ou dans le cas de levée de plume signalée par une tension négative, le comparateur 243 inhibe la sortie du comparateur 242 ettoetse passe comme si celui-ci n'a pas encore détecté l'égalité des signaux, la levée de plume est alors décrétée et la logique 26 fournit un signal de levée de plume à la logique 244 par le fil 162 pour tronquer le signal L ou L à la valeur LMAX x y La logique 26 produit les impulsions de marquage représentées sur les lignes f et g de la Fig. 3.Seules les impulsions de marquage 3 de la ligne f sont transmises au mélangeur 27 où elles sont mélangées aux impulsions modulées et aux impulsions de levée de plume. Les impulsions 3' de la ligne g de la Fig. 3 ne sont pas transmises à 27. On trouve finalement sur la ligne h de la Fig. 3 les impulsions qui sont enregistrées sur bande magnétique. L'amplificateur à gain unitaire 28 permet de sortir un signal série X-Y accompagné d'un signal de synchronisation fourni par l'amplificateur 29 dont l'état haut indique par exemple la présence de Y et l'état bas, la présence de X. Ces signaux sont utilisables pour la visualisation de l'information, en mode monitoring grâce à une interface spécifique de visualisation télévision. Sur la Fig. 5, on a représenté un signal enregistré sur une bande magnétique (ligne a) et ce même signal lu sur la bande magnétique (ligne b) et affecté des défauts habituels aux enregistrements magnétiques. Le système de décodage est représenté sur la Fig. 4. Il comprend un circuit 50 de détection des transitions du signal de la ligne b de la Fig. 5 et de séparation des transitions positives et négatives. Ce circuit de détection et de séparation des transitions est composé d'un circuit dérivateur 501, de deux amplis 502 et 503, l'un direct, l'autre en opposition de phase,de deux détecteurs d'extremum (circuit donnant la dérivée seconde) 504 et 505 et de deux bascules monostables 506 et 507. A la sortie des amplis 502 et 503, on trouve les signaux des lignes c et d de la Fig. 5 et à la sortie des bascules monostables 506 et 507, on trouve les impulsions 73 et 74 des lignes e et f de la Fig. 5. Les sorties des bascules monostables 506 et 507 sont reliées à un circuit de triage 51 qui reconnaît les impulsions de start 71 et les impulsions de stop 72 parmi les impulsions 73 et 74 appliquées à son entrée. Le circuit de triage 51 comprend une bascule monostable dont la durée de basculement est légèrement plus grande que la durée qui sépare un stop d'une impulsion de marquage et qui est déclenchée par les impulsions 74 (ligne f, Fig. 5). Si pendant que la bascule monostable est au travail, il intervient une impulsion 73 (ligne e, Fig. 5), celle-ci est une impulsion de marquage 3. Sa véritable durée est celle dont le flanc avant est 73 et le front arrière est 74. Mais sa durée nta pas d'importance. L'impulsion 74 suivante remet à zéro la bascule monostable si une impulsion de marquage a été trouvée pendant que le monostable était au travail. Les impulsions de start 71 qui marquent le début des impulsions t et L sont alors les impulsions 73 à l'exclusion de celles qui se présen y tent pendant la durée du basculement de la bascule monostable. Les im pulsions du stop 72 qui marquent la fin des impulsions L et L sont des x Y impulsions 74. On trouve à la sortie du circuit de triage 51 les impulsions de start 71 sur la sortie 511, les impulsions de stop 72 sur la sortie 512 et les impulsions de marquage 75 (ligne j, Fig. 5) sur la sortie 515. Le signal de start 71 sert à asservir une horloge 52 du type oscillateur commandé par tension avec boucle de verrouillage. Cette horloge 52 de fréquence N fois celle du start commande un compteur 53. Le signal fourni par cette horloge est noté C p Les signaux de start et de stop sont appliqués à une logique start-stop 55 qui déclenche le compteur au start et l'arrêt au stop. De plus, cette logique ré-initialise le compteur après un temps L à partir o du start. On trouve donc à la sortie du compteur 53 sous forme numérique et entrelécée des valeurs de X et Y. Ces valeurs numériques sont appliquées à un convertisseur numérique analogique 56 et de la sortie de ce convertisseur,à un démultiplexeur 57. Ce démultiplexeur 57 est commandé par le signal de démultiplexage ; son fonctionnement est durit plus loin. Les sorties du démultiplexeur 57 sont reliées à deux bloqueurs 58 et 59. La logique de détection de levée de plume 60 a pour but de forcer le convertisseur numérique analogique 56 à fournir unetensionnégativeoutrès positive en fonction de l'option choisie pour représenter la levée de plume. 60 est un circuit qui fournit un 1 quand on n'a pas encore rencontré le stop pour une valeur donnée de comptage. Si la levée de plume est détectée et que, par suite, le signal de levée de plume est à 1, il force un bit de poids fort du convertisseur 56, ce qui provoque un saut dans latrampe du convertisseur et crée une grande valeur analogique inhabituelle indiquant une levée de plume. Dans le cas où la levée de plume doit être signalée par une valeur négative, on change le signe du convertisseur provoquant ainsi une transition vers une tension négative. Dans la Fig. 4, le circuit 57 fonctionne en démultiplexeur à la fréquence de start divisée par 2. Si cette fréquence est par exemple de 1 kHz, le circuit de démultiplexage est théoriquement ouvert pendant 0,5 ms dans une direction et O,5#ms dans l'autre. Comme l'information X ou Y n'est pas disponible qu'après le stop, les signaux de démultiplexage sont en fait conditionnés par un signal ECHANT délivré par la porte 70, qui a lieu après le stop (Fig. 6). La durée de ce signal est contrôlée par le circuit de lissage. La Fig. 6 représente un circuit de lissage de coordonnées qui agit sur l'instant d'échantillonnage. Ce circuit de lissage ne fonctionne pas pendant la levée de plume et pendant un intervalle de temps la suivant. C'est-à-dire que le signal ECHANT a une durée suffisante, par exemple 3 ms, permettant aux condensateurs 64' et 65' de se charger à la valeur de levée de plume. Dans les autres cas, la durée ECHANT est volontairement faible de sorte que quand il y a une variation importante de coordonnées, les condensateurs 64' et 65' n'ont pas le temps de suivre les valeurs analogiques de X et de Y par effet d'intégration, ce qui a pour résultat le lissage des coordonnées. La bascule 55, déjà vue sur la Fig. 4, reçoit les impulsions 71 START et 72 STOP et détermine la durée de comptage. Pendant cette durée, des impulsions de comptage C p sont fournies au compteur 53 qui attaque le convertisseur numérique analogique. Le signal de START inversé dans l'inverseur 62 est appliqué à la bascule 63 qui reçoit le signal 75 qui est le signal de marquage fourni à la sortie 515. La bascule 63 fonctionne en diviseur par 2 et en remise à l'heure par le signal de marquage. Cela veut dire que quand elle reçoit le signal 75, elle émet le signal X en position Q et le signal Y en position Q. Les sorties de la bascule 63 sont reliées à deux portes 64 et 65 qui reçoivent un signal d'ouverture de porte de la bascule 66 dont il va être maintenant question. Le monostable 66 est déclenché par le signal stop et fournit une impulsion de faible durée. Par contre, le monostable 67 est déclenché par le front montant du signal LP (levée de plume) et fournit une impulsion de forte durée, 3 ms par exemple. Les portes 68, 69, 69' et 70 forment un multiplexeur commandé par LP. Quand LP est à un, alors le signal ECHANT à la sortie du multiplexeur (porte 70) a une forte durée (celle du monostable 67). Quand LP -est à zéro, alors le signal ECHANT a une faible durée, celle du monostable 66. Les portes logiques 64#et 65 commandent respectivement deux portes analogiques 164 et 165 qui reçoivent également le signal de sortie du convertisseur numérique analogique. Bien entendu, il est possible d'apporter des variants au système de codage et de décodage des coordonnées avec levée de plume de l'invention. Pa exemple, au lieu d'une impulsion de marquage, on peut pendant la levée de plume, à la place des impulsions t#,'émettre un signal d'une certaine fréquence f au temps X et un signal d'une autre x fréquence fy au temps Y. A la réception, la bascule diviseur par 2 du signal start est remise à l'heure par un circuit de détection fx et un autre circuit dé détection fy. Revendications 1 - Système de codage, d'enregistrement magnétique, de lecture, de décodage et d'affichage de signaux représentatifs des coordonnées d'un point mobile et compris entre des limites d'amplitudes prédéterminées, lesdits signaux pouvant prendre des valeurs de levées de plume extérieures auxdites limites d'amplitude, ledit système comprenant des moyens d'échantillonner lesdits signaux des moyens de multiplexer les échantillons au moyen d'un signal rectangulaire de multiplexage un modulateur de durée d'impulsions convertissant lesdits échantillons multiplexés en impulsions modulées en durée des moyens d'enregistrer lesdites impulsions modulées en durée sur une bande magnétique et de les lire ;; des moyens de reconstituer le signal de multiplexage un démodulateur d'impulsions modulées en durée des moyens de démultiplexer lesdites impulsions modulées en durée caractérisé en ce que les impulsions modulées en durée comprennent une partie de durée fixe et une partie de durée proportionnelle à la valeur de la coordonnée et le modulateur comprend des moyens (14, 15) d'insérer dans une impulsion modulée en durée une partie de durée fixe et le démodulateur comprend des moyens (53, 55) de supprimer cette partie fixe dans l'impulsion modulée en durée avant démodulation. 2 - Système de codage, d'enregistrement magnétique, de lecture, de décodage et d'affichage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions modulées en durée correspondant aux signaux de levée de plume ayant des valeurs extérieures aux limites d'amplitude prédéterminées ont une durée maximale supérieure à la durée des impulsions correspondant aux valeurs maximales des coordonnées. 3 - Système de codage, d'enregistrement magnétique, de lecture, de décodage et d'affichage conforme à la revendication 1, dans lequel le modulateur comprend un générateur d'impulsions d'horloge d'émission, un compteur recevant lesdites impulsions d'horloge, un générateur de rampe alimenté en impulsions par ledit compteur et un comparateur de signaux représentatifs des coordonnées et de ladite rampe, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de détecter que le compteur a atteint un compte prédéterminé avant que le comparateur ait détecté l'égalité de la rampe et du signal représentatif de la coordonnée. 4 - Système de codage, d'enregistrement magnétique, de lecture, de décodage et d'affichage conforme à la revendication 1 dans lequel le démodulateur comprend un synthétiseur d'impulsions d'horloge de réception, un compteur recevant lesdites impulsions d'horloge et un convertisseur numérique analogique transformant en échantillons analogiques les impulsions qu'il reçoit pendant une impulsion modulée en durée, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de détecter que le compteur a atteint un compte prédéterminé avant d'avoir atteint Le compte correspondant à la fin de l'impulsion modulée en durée. 5 - Système de codage, d'enregistrement magnétique, de lecture, de décodage, d'affichage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'émettre un signal de reconnaissance de celles des impulsions modulées en durée représentatives de l'une des coordonnées. 6 - Système de codage, d'enregistrement magnétique, de lecture, de décodage et d'affichage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le démodulateur comprend un circuit de lissage commandant un échantillonneur bloqueur (57, 58, 59), ledit circuit de lissage ouvrant l'échantillonneur bloqueur à un instant suivant la fin de l'impulsion modulée en durée; 7 - Système de codage, d'enregistrement magnétique, de lecture, de décodage et d'affichage conforme à la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (66, 67, 68) d'inhiber ledit circuit de lissage pendant et juste après la levée de plume. 8 - Système de codage et de décodage conforme à la revendication 1, caractérisé par le remplacement du signal de marquage par un signal d'une certaine fréquence au temps X et un autre signal d'une autre fréquence au temps Y et ceci pendant la durée de levée de plume seulement.