Brevet FR2532086A1 — publié le 19840224

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux barres de touche, aux plaques de touche et similaires, dans lesquelles les points touchés déterminent les signaux d'entrée qui doivent être fournis à un dispositif électronique Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'entrée actionné mécaniquement. Dans la technique antérieure, la-détermination d'un point touché sur une surface se faisait en détectant une variation de capacité ou en prélevant un champ de ronflement sur des condensateurs individuels disposés en matrice sur la surface La réflexion d'ondes sonores ou l'interruption de faisceaux infrarouges se croisant en un point touché sur une surface ont également été utilisés dans des capteurs de plaques de touche Une barre de touche ou une plaque de touche risque d'être actionnée par erreur par l'utilisateur, ou par ses vêtements effleurant accidentellement ou touchant presque sa surface Il est donc très souhaitable sur le plan pratique de disposer d'un dispositif dans lequel un seuil de force puisse être défini de manière qu'une touche plus légère sur la surface soit négligée Cela plaide en faveur d'une barre de touche ou d'une plaque de touche réagissant à une force mécanique Un clavier utilisant des membranes déformables élastiquement, dispo- sées sur la barre de touche ou la plaque de touche est une solution à ce problème utilisé jusqu'à présent Des claviers qui produisent des signaux d'entrée surs et précis pendant de nombreux cycles de fonctionnement sont difficiles à réaliser et nécessitent un nombre important de connexions d'interfaces; ils ont donc tendance à être trop coûteux. L'invention a donc pour objet de déterminer l'identité de position sélectionnée, parmi un grand nombre de positions sur une surface d'une pièce méca- nique, comme une barre de touche ou une plaque de touche Selon l'invention, la position est sélectionnée en lui appliquant une force Des capteurs sensibles à une force qui sont accouplés avec la pièce, développent des signaux électriques représentant les composantes de la force appliquée L'identité de la position sélectionnée, c'est-à-dire la position sur laquelle une force est appliquée, est ensuite calculée à partir des amplitudes relatives à ces signaux électriques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés pour lesquels: Les figures 1 et 2 sont des schémas qui permettent de comprendre comment les points sur lesquels l'utilisa- teur applique une force sur une barre de touche ou une plaque de touche, peuvent être calculés selon l'invention en procédant à la résolution des forces aux points supports des pièces mécaniques, Les figures 3 et 4 sont des schémas qui permettent de comprendre le calcul selon l'invention du point de touche au-dessus ou sur le côté d'un prisme rectangulaire supporté par les quatre angles inférieurs, La figure 5 est un schéma, très simplifié, d'un appareil produisant des indications de sortie du point de touche sur une barre de touche, selon l'invention, La figure 6 est une vue en perspective éclatée d'un échiquier avec un dispositif produisant des capacités variables en réponse à une force appliquée par un joueur, selon l'invention, va figure 7 est un schéma du circuit d'interface de l'échiquier de la figure 6, avec le microprocesseur utilisé pour calculer selon l'invention le point o le joueur applique une force sur l'échiquier, Les figures 8 à 12 et 14 sont des organigrammes décrivant ce calcul, Les figures 13 et 15 sont des diagrammes qui permettent de comprendre certaines phases de ces orga- nigrammes, et La figure 16 est une vue en perspective du montage d'un récepteur de télévision, dans une ébénisterie, pour des capteurs de force d'actionnement, pour calculer selon l'invention le point que l'utilisateur touche sur l'écran du récepteur. Selon la figure 1, la pièce mécanique examinée est une barre de touche 10 supportée en des points 11 et 12 Les positions des points de touche sur la barre 10 peuvent être indiquées sur sa surface supérieure Si la barre de touche 10 est faite d'une matière transparente, un affichage inférieur 14 (vue de profil) peut être vu à travers elle, et les positions des points de touche peuvent y être indiqués Initialement, dans le but d'expliquer la théorie de l'invention, il sera supposé que la barre de touche 10 n'a aucune composante de poids vers le bas sur la figure Il sera supposé que l'utilisa- teur de la barre de touche 10 applique une force vers le bas FA sur le point de touche 13 qu'il a sélectionné, situé respectivement à des distances d 1 et d 2 des points support 11 et 12 F A est résolu en deux forces composantes vers le bas (non-représentée X qui s'exercent sur les points support 11 et 12 La barre de touche 10 est maintenue en position d'équilibre par les forces de réaction vers le haut F 1 et F 2 appliquées par les points support 11 et 12 Autrement dit, pour produire une translation de la barre de touche 10, les amplitudes scalaires F et F des vecteurs forces F et F sont i 2 1 2 liées à l'amplitude scalaire F A du vecteur force F A de la manière suivante F + F =F( 1 1 2 A et pour produire une rotation de la barre de touche 10 autour du point support 11, le moment FA dl dans le sens des aiguilles d'une montre rapporté en ce point se trouve dansla relation suivante avec le moment en sens inverse rapporté à ce point F Adi = F 2 (d 1 +d 2) ( 2) Autrement dit, le moment total dans le sens des aiguilles d'une montre est égal au moment total dans le sens inverse. La substitution de l'équation 1 dans l'équation 2 donne les équations 3 et 4 ci-après (F 1 +F 2)d 1 = F 2 (d 1 +d 2) ( 3) d 1/(d 1 +d 2 = F 2/(F 1 +F 2) ( 4) Il est donc possible de déterminer la fraction de la distance entre les points support 11 et 12 à laquelle le point de touche 13 est situé, par un calcul basé sur la mesure des forces que les points support 11 et 12 doivent exercer sur la barre de touche 10 Autrement dit, la normalisation à l'unité de (d 1 +d 2 Y donne l'équation 5 exprimant la distance entre le point support 11 et le point de touche 13 comme une fraction x de la distance entre le point support 11 et le point support 12 x = F 2/(F 1 +F 2) 5) Sur la figure 2, la pièce mécanique considérée est une plaque de touche 20 rectangulaire avec des points support 21, 22, 23 et 24 à ses angles respectifs. L'absence de points support dans la partie centrale de la plaque 20 est avantageuse lorsque cette plaque est transparente et recouvre un affichage 26 sur lequel différents points de touche sont indiqués au choix de l'utilisateur Initialement, dans le but d'expliquer la théorie de l'invention, il sera supposé que la plaque de touche 20 ne développe aucune composante de poids vers le bas Il sera supposé que l'utilisateur de la plaque 20 applique une force vers le bas F A en un point choisi 25, cette force étant résolue en des forces vers le bas (non-représentées) surles points support 21, 22, 23 et 24 respectivement, converties en des forces de réaction vers le haut Fi F 2, F 3 et F 4 main- tenant l'équilibre de la plaque 20 La translation est assurée par les amplitudes scalaires F 1, F 2, F 3, et F 4 de ces forces vers le haut dont la somme est égale à l'amplitude scalaire FA de la force appliquée par l'utilisateur. F +F +F +F 4 FA 6 Un système de coordonnées x, y destiné à décrire les distances sera supposé, avec le point support 21 à l'origine du système Il sera supposé en outre que l'axe x passe du point support 21 au point support 24 et que les composantes d'une distance parallèles à l'axe x sont mesurées comme une fraction de la distance entre les points supports 21 et 24 Il sera encore supposé que l'axe y passe du point support 21 au point support 22 et que les composantes d'une distance parallèle-à l'axe y sont mesurées comme une fraction de la distance entre les points support 21 et 22 Des équations peuvent alors être écrites pour l'équilibre des moments autour des axes y et x respectivement de la manière suivante, o il est supposé que la force FA est appliquée au point x, y sur la plaque 20. (F 2 1) + (F 3 1) = FA y ( 7) (F 3 1 l) + (F 4 1) = FA x ( 8) En effectuant les multiplications scalaires par l'unité scalaire 1, le bras du moment des forces appliquées aux points support aux angles de la plaque de touche 20 et non sur l'axe autour duquel les moments sont pris, les coordonnées x, y auxquelles FA est appliquéepeuvent être calculées à partir des amplitudes scalaires des composantes résolues, de la manière suivante: x = (F 3 +F 4)/(F 1 +F 2 +F 3 F 4)( 9) y = (F 2 +F 3)/(Fi+F 2 + F 3 +F 4) ( 10) Sur la figure 3, la pièce mécanique considérée est un prisme rectangulaire droit 30 supporté par les points 21, 22, 23 et 24, et qui sera supposé pour le moment dénué de poids Le parallélépipède rectangulaire ou prisme rectangulaire droit est intéressant car c'est la forme du boitier de nombreux types d'équipements élec- troniques Si les points de touche concernés étaient situés seulement sur la surface supérieure du prisme 30 et si la force FA appliquée par l'utilisateur était appliquée vers le bas sans composantes latérales, la détermination des coordonnées, x, y du point 31 auquel la force FA est appliquée par l'utilisateur pourrait être effectuée exactement comme si le prisme 30 était une plaque de touche 20 (malgré qu'elie soit épaisse) Le problème est qu'une composante vers l'avant ou l'arrière de la force appliquée par l'utilisateur sur la surface supérieure du parallélépipède 30 développe un moment autour de l'axe x en raison de la hauteur du prisme 30 dans la direction z perpendiculaire au plan x, y Ce moment est considéré comme nul dans l'équation 7, basée sur le bras du moment produit par l'épaisseur de la plaque de touche , considérée comme négligeable. D'une façon similaire, une composante vers la gauche ou vers la droite de la force appliquée par l'utili-. sateur sur la surface supérieure du parallélépipède 30 développe un moment autour de l'axe y, qui n'est pas pris en considération dans l'équation 8 car le bras du moment produit par l'épaisseur de la plaque de touche 20 est considéré comme négligeable. Les vecteur FA F 1, 2 F 3 et F 4 seront résolus l 4 2 '-3 4 comme suit, o lx, ly et 1 z sont des vecteurs unitaires positifs respectivement dans les directions x,y et z. F A = (F Ax l) + (F A-yy + (F Az ( 11) z F (F 1 x-x) +(F 1 y) (F 1-z) ( 12) i 1-X x 1-y y -zz F 2 (F 2-x 1 1 X) + ( Fyly)+ (F 2 z 1) ( 13) 2 -x> 2 y -z F 153 (F 3-x lx)+ (F 3 _y ly) + (F 3 _zl) ( 14) F 4 = (F 4 x lx) + (F 4 _y) + (F 4 _z lz) ( 15) 4 r 4-x x> 4-yz 4-z z Les équations 6, 7 et 8 peuvent être écrites à nouveau en forme correcte pour un prisme rectangulaire de hauteur appréciable dans la direction z, de la manière suivante: F 1-zF 2 _z + F 3 _z + F 4 _z = FA-z ( 16) (F 2 _z 1) + (F 3 _z 1): = (F Az y) + (F Ay 1) ( 17) (F 3 _z l) + (F 4 _z 1) = (F Az x) + (F Ax 1) ( 18) Il apparait en regard de ces équations que la détermination FA_y et F Ax ainsi que de F 1, F 2, F 3 et F 4 est nécessaire pour le calcul des coordonnées x et y F Ay et F Ax peuvent être déterminés en installant des capteurs de forces aux points supports 21, 22, 23 et 24, déterminant non seulement F 1 _z F 2 _z, F 3 _z et F 4 _z mais également F 1 y et Fi-x F 2 _y et F 2 _-x, F 3 _y et F 3-x et F 4- y et F 4 _x Ensuite, les deux équations suivantes 19, 20 basées sur le prisme 30 étant limité à une translation vers la gauche ou la droite et à une translation vers l'avant ou l'arrière peuvent être résolues simultanément avec les équations 16, 17, 18 pour obtenir les-coordonnées x et y du point 31 o la force de FA est appliquée par l'utilisateur. F _ +F 2 _ F 3 _ F, =F F 1-y+ F 2-y + F 3-y '-=y FA-y ( 19) F +F +F +F F ( 20) F 1-x + F 2-x + F 3-x + F 4-x = FA-x ( 20) Certaines dispositions de structures sont possibles permettant une détection simplifiée de F Ay avec un capteur de force et de F Ax avec capteur de force. Par exemple, les points support 21, 22,,23 et 24 peuvent être sur un plateau au-dessous du prisme 30 et des forces de cisaillement entre le plateau et la surface intérieure du parallélépipède peuvent être mesurées pour déterminer directement F Ax et FA-y' Cela sera expliqué plus en détail par la suite La résolution simultanée des équations 16-20 donne:les expressions suivantes pour les coordonnées x, y du point 31 auquel l'usager applique une force. x = (F 3 z+F 4 z (Fx+F 2 x+F 3 _x+F 4 x))/(Fz+F 2 z+F 3 +F 4 z) ( 21) y=(F 2-+F 3-z (F 1 -y+F 2-y+F 3-y+F 4-y) /(F 1-y +F 2-y+F 3-y+F 4-y) ( 22) Sur la figure 4, la pièce mécanique considérée est encore un prisme rectangulaire droit 30, mais les points de touche concernés sont sur sa surface avant, vue par la droite, plutôt que sur sa surface supérieure comme sur la figure 3 Les capteurs des points support 21, 22, 23 et 24 sont encore supposés résoudre les forces d'appui dans chacune des directions x, y et z Les coordonnées x et z du point 32 de FB doivent être déterminées. FB = (F Bx lx) + (F By ly) + (FB z l) ( 23) B-xx B-Y y B-Z z Les équations 24, 25, 26, 27 et 28 sont décrites en supposant que le parallélépipède 30 est maintenu pour éviter toute translation dans la direction y, toute rotation autour de l'axe x, toute rotation autour de l'axe y, toute translation dans la direction x et dans la direction z. F +F +F +F = F( 4 F 1-y +F 2-y +F 3-y +F 4-y B-y ( 24) (F 2 z 1) + (F 3 _z 1) = F By Z)+(F Bz 0) ( 25) (F 3 z 1) + (F 4 _z l) = (F Bx Zz) + (F Bz x) ( 26) F -x+F 2x+F+F F ( 27) 1-x2-x 3-x 4-x B-x F 1 Z+F 2-z=F 3-z+F 4-z = FB-z ( 28) La solution de ces équations pour les coordonnées x, z du point 32 donne: - z = (F 2-z +F 3 _z)/(Fly+F 2 _y+F 3 _y +F 4 Y ( 29) 2-z+ 3-z i-y 2-y+ 3-y 4-y) x = (F 3 _z+F 4 _z (F 1 _x+F 2 _x+F 3 x +F 4 _x)/ (F 1 _z+F 2 _z+F 3 _z+F 4-z) ( 30) L'examen conduit à la conclusion que les points de touche peuvent être situés sur l'un quelconque des côtés du prisme 30 et que le point d'application peut encore être déterminé, bien que les calculs soient nettement réduits en choisissant l'origine du système de coordonnées cartésiennes à l'angle de ce côté, plutôt qu'à l'angle du côté opposé. Des réseaux de points de touche peuvent être placés sur un nombre quelconque des faces du prisme 30. Bien que théoriquement, il soit possible d'appliquer une force sur l'une des faces de manière que les capteurs de force aux points support 21, 22, 23 et 24 réagissent d'une façon qui ne peut pas être distinguée d'une force appliquée à une autre face, en pratique, la composante de force normale à la surface touchée dépasse les composantes de forces le long de cette surface Ainsi, une comparaison initiale de Fi X+ F 2 3-x F 3 + 4-x' F 1-y + F 2 y 3-y + F 4-y et F 1-z + F 2-z F 3-z + F 4-z pour déterminer la valeur la plus grande qui-détermine celle des trois paires de côtés opposés du prisme 30 qui est touché Le sens de cette plus grande force somme permet de résoudre celui des côtés opposés qui a été touché Cette procédure peut être simplifiée de façon appropriée si l'une sur deux des faces du prisme 30 ne porte pas de réseau de pointsde touche. De nombreuses autres pièces mécaniques peuvent être considérées pour la mise en oeuvre de l'invention. Des plaques de touche supportées par trois points seulement peuvent être utilisées, mais le calcul d'un point de touche est plus complexe que dans le cas o quatre points support sont utilisés Certaines pièces mécaniques peuvent présenter des ambiguités de résolution du point de touche. Dans une structure intégrale en forme d'étagère", il n'existe qu'une résolution horizontale (x,y) quant au point de touche, mais il y a par exemple une ambiguité quant à celui des rayons qui a été touché Ce problème peut généralement être résolu en utilisant plusieurs pièces mécaniques plutôt qu'une seule afin d'aider à résoudre le point de touche Toujours dans l'exemple de la structure en forme d"'étagère", des forces sur les rayons peuvent être détectées indépendamment Bien entendu, le dispositif de détection selon l'invention peut aussi être utilisé en combinaison avec un autre dispositif de détection pour éviter les ambiguïtés. Jusqu'ici, aucune considération n'a été apportée au problème d'une barre de touche 10, d'une plaque de touche 20 ou d'un prisme rectangualire 30 dont le poids propre s'exerce comme une force de rappel ou sur lequel est appliquée une force de rappel comme le poids d'un autre objet Les systèmes décrits jusqu'ici peuvent être supposés des sy-tèmes linéaires dans lesquels la superposition des forces est applicable, c'est-à-dire que les capteurs de forces réagissent linéairement ou à peu près à la force qui leur est appliquée Par conséquent, les calculs de points de touche décrits ci-dessus peuvent être menés sur la base des différences des forces appliquées aux capteurs pendant la période de touche Les composantes des forces support contrebalançant la force appliquée par l'utilisateur, et qui sont d'une nature pulsée changeant relativement vite, peuvent être séparées des composantes des forces support qui compensent des forces de rappel et qui sont de nature à changement relativement lent; les premières composantes sont retenues pour le calcul des coordonnées du point de touche et les secondes composantes sont négiigées. Egalement, dans certains dispositifs de localisation d'un point de touche, il est possible de faire en sorte que le poids soit dirigé perpendiculairement aux directions dans lesquelles les capteurs de force détectent des forces de sorte que le poids n'est pas détecté Cela est possible dans des barres de touche et des plaques de touche situées dans un plan vertical par exemple. Le fonctionnement sur la différence des forces appliquées permet qu'une barre ou une-plaque de touche soit touchée sur la surface qui sert de support ou sur la surface opposée, dans la mesure o la touche se fait dans la région entre des points support, en prenant simplement les valeurs absolues des forces différentielles avant de procéder au calcul du point de touche La préservation du sens de la force différentielle au cours des calculs peut permettre de calculer des points de touche à l'extérieur de la région entre des points supports Il est possible de détecter des positions en "porte à-faux" de touches aux-extrémités d'une barre de touche s'étendant au-delà de deux points support par exemple Ce type de calcul peut aussi être commode pour calculer un point de touche sur une plaque de touche carrée portée seulement en trois angles. La figure 5 représente un dispositif destiné à détecter celui de 10 points de touches numérotés de zéro à neuf d'une barre de touche 40 sur lequel l'utilisa- teur a appliqué une force Les composantes résolues de cette force auxquelles s'opposent les forces F 1 et F 2 sont transmises par des plongeurs 41 et 42 passant dans des guides 43 (représentés en coupe) pour comprimer des vessies 44 et 45 remplies avec un fluide hydraulique et supportées par une plaque de base 46 (représentée en coupe). Pour permettre une torsion de la barre de touche par rapport aux plongeurs 41 et 42 pendant l'application d'une force verticale, la fixation de la barre 40 sur les plongeurs 41 et 42 doit être flexible, comme par exemple au moyen d'une colle plastique, d'un ressort, d'un assemblage à douilles et billes en Teflon avec jeux, ou similaire Les pressions dans les vessies 44 et 45 sont transmises respectivement par des tubes 47 et 48 à des capteurs de pression 51 et 52 Ces derniers convertissent les variations de pressions appliquées en des signaux électriques proportionnels à F 1 et F 2 respectivement. Les composantes parasites électriques à haute fréquence dans les signaux de sortie des capteurs de pression 51 et 52 sont filtrées par des caractéristiques passe-bas des amplificateurs 53 à 54 à large bande, ces caractéristiques présentant une fréquence d'élimi- nation suffisamment élevée pour permettre le passage de réponses à des variations des valeurs des forces F 1 et F 2. Des signaux de sortie des capteurs de pression 51 et 52 sont également appliqués conmme des signaux dfentrée à des amplificateurs à bande étroite 55 et 56 Les caracté- ristiques passe-bas des amplificateurs 55 et 56 suppriment les réponses à des composantes parasites électriques de fréquence levée et également les réponses aux variations des valeurs de F 1 et F 2 Les signaux de sortie de l'ampli- ficateur à large bande 53 et de l'amplificateur à bande étroite 55 sont appliqués à l'entrée non inverseuse et à l'entrée inverseuse d'un amplificateur différentiel 57. Par conséquent, le signal de sortie de l'amplificateur 57 est proportionnel, dans un facteur G, aux variations de la force F 1 la réjection en mode commun de l'amplificateur 57 supprimant la réponse à la valeur de polarisation de F 1. Les signaux de sortie des amplificateurs à large bande 53 et 54 sont additionnésdans un réseau de sommation 58 et les signaux de sortie des amplificateurs à bande étroite 55 et 56 sont additionnés dans un réseau de somma- tion 59 Les signaux additionnés sont appliqués respective- ment à l'entrée non inverseuse et à l'entrée inverseuse d'un amplificateur différentiel 60 de manière que ce dernier pro- duiseun signal de sortie proportionnel (dans le rapport G) à la somme des variations des forces F 1 et 2 Un amplificateur écréteur 61, qui est un amplifi- cateur différentiel à couplage direct effectuant un écré- tage inférieur d'un signal positif et un écrêtage supérieur d'un signal négatif, reçoit le signal de sortie de l'ampli- ficateur 60 à son entrée non inverseuse et il est agencé pour ne réagir avec son signal de sortie que si le signal d'entrée dépasse un signal de marge de bruit prédéterminé appliqué à son entrée inverseuse Le signal de sortie de l'amplificateur 61 est appliqué à un détecteur de crête 62 qui détecte i un signal à atteint un point d'inflexion dans le sens maximal pour produire des signaux clé qui com- mandent des circuits d'échantillonnage et maintien 63 et 64 destinés à échantillonner les signaux proportionnels à M nal proportionnel à d(F 1 + F 2) ctest-à-dire l a varia- tion de (F 1 + F 2) a P et A(r 1 + F 2) sont alors mainte- nus jusqu'à ce que la barre de touche 140 soit à nouveau touchée avec une force suffisante pour que l'amplifica- teur écréteur 61 reçoive un signal d' entrée suffisant de l'amplificateur di/-fé rentie 3 60 pour dépasser la marge de bruit. La valeur A (i 1 + it 2) maintenue provenant du cir- cuit d'échantillonnage et maintien 64 est fournie à un di- viseur de tension 65 à échelle de résistances qui délivre des valeurs de tension 0, 0, 1 A (F 1 + F 2), 0,2 A(F 1 + F 2) 0,3 A(F 1 + F 2), 0,4 comparateur de zone 66 L'un des dix comparateurs de four- chette dans le comparateur de zone 66 dans lequel se situe la fourchette AF 1 délivre 14 indication de l'un respectif des points de touche sur la barre 40 ayant été touchée, à un codeur 67 qui code le signal de sortie du comparateur de zone 66 en un signal décimal en code binaire à quatre bits Des bandes de garde peuvent être introduites entre les zones actives de réponse au comparateur de zone 66, de la manière connue, afin de réduire les fausses indications provoquées par le contact de la barre de touche 40 en des points trop proches de bords des régions indiquées. Bien entendu, des barres de touche fonctionnant selon l'invention peuvent; être disposées en clavier Cette disposition est favorable en ce qu'elle réduit le nombre des pièces mécaniques d'un clavier Les circuits d'échan- tillonnage et maintien associés avec les différentes bar- res de touche peuvent être multiplexés pour utiliser les m 6 mes diviseurs d tension résistifs et le même comparateur de bande avec un seul codeur qui reçoit les signaux clé et la sortie du comparateur de plaque produisant des sig- naux de sortie codés pour l'ensemble du clavier - Il est avantageux d'utiliser des dispositifs d'échantillonnage de données pour calculer les coordonnés de points de touche selon l'invention, le calcul étant adapté aux possibilités des micro-processeurs standard, par exemple l'un de la famille MCS-1 18 produit par Intel Corp, Santa Clara, Californie L'utilisation de ces données échantillonnées élimine largement la nécessité de gains d'amplificateurs d'adaptation et de réponses de filtres pour assurer la proportionnalité de réponse à F 1 et F 2 ou de sa somme avec F 1 Un exemple d'un tel dis- positif est celui qui convient pour l'utilisation conjoin- tement avec un échiquier électronique, sur lequel la pièce à déplacer est poussée sur la case qu'elle occupe présen- tement, puis est transportée à sa nouvelle case puis pouss à nouveau. La Figure 6 est une vue en perspective éclatée 'de la réalisation d'un échiquier et d'un ensemble de cap- teurs de force L'échiquier est formé sur une plaque métallique 70 à la masse électrique qui est l'armature supérieure commune de quatre condensateurs comprenant des armatures inférieures constituées par des surfaces carrées de métallisation 71, 72, 73 et 74 sur la surface supérieure d'une carte 75 de circuits imprimés La plaque 70 est séparée de la carte 75 du circuit imprimé dans les angles par des ressorts de compression hélicoïdaux 76 Lesressorts 76 sont maintenus en position par des vis 77 passant dans des trous des angles de la plaque 70, dans les ressorts 76 respectifs et dans des trous de la carte de circuits 75 alignés avec ceux de la plaque 70 Des écrous 78 aux extrémités des vis 77 maintiennent le ressort 76 en com- pression afin de maintenir constante la force vers le 'haut sur la plaque 70 par rapport à la carte de circuit 75. Une matière d'amo 6 rtissement, non représentée, entoure le ressort pour empêcher la plaque de rebondir En fait, une matière spongieuse telle que celle utilisée pour l'étan- chéité des portes, pourrait être utilisée pour entourer le périmètre de la plaque 70 et en même temps remplacer le ressorts 76 Les surfaces carrées de métallisation sont ainsi maintenues sous les quadrants de l'échiquier de la plaque carrée 70 Des connecteurs enfichables 80 et 81 (représentés à une échelle exagérée sur la Figure 6) sont connectés par des métallisations aux paires respectives des métallisations carrées 71, 74 Ces connecteurs d'enfichage établissent également un contact électrique avec les deux surfaces de masse 82 et 83 le long, du péri- mètre des surfaces carrées de métallisation 71-74 sur la carte de circuits imprimes contre lesquelles s'appuient lesressortsde compression 76, et s'ils sont faits d'une matière conductrice de l'électricité, ces ressorts peuvent établir une connexion de masse avec la plaque 70 En va- riante de cette connexion de masse ou en plus, une con- nexion souple 84 soudée sur une extrémité de la plaque 70 peut aussi soudée sur une surface 85 de l'une des surfaces de métallisation de masse 82, 83. La capacité C entre la plaque 70 à la masse élec- trique et l'une des surfaces de métallisation 71 74 est donnée par l'équation bien connue ci-après, o A est la surface de la plus petite armature du condensateur, d est la distance moyenne entre les armatures à peu près parallèles et Eo est la constante diélectrique dans l'es- pace. c = go A/d ( 31) Bien que ces capacités pourraient être formées en limitant les dimensions des surfaces métallisées carrées 71 74 pour qu'elles ne soient qu'au-dessous des angles de l'échiquier, ces surfaces ont été agrandies pour couvrir des quadrants complets de l'échiquier afin d'augmenter les valeurs des capacités à des dizaines ou des centaines de picofarads dans la plaque normale des dimensions d'un échiquier Une force vers le bas sur la surface de l'échi- quier résolue on des forces F 1, F 2, F et F 4 respective- ment pour le quadrant avant gauche, le quadrant arrière droit et le quadrant avant droit réduit les valeurs de di, d 2, d 3 et d 4 pour chacun des condensateurs Cl, C 2, C 3 et C 4 associés avec les surfaces de métallisation 71, 72, 73 et 7 î 4 Les variations Ad 1, yd 2, &d 3 de d peuvent pour le moment être considérées comme proportionnelles à F 1, F 2, -AF 3 et -LF 4, à savoir les variations de F 1, F 2, F 3 et F 4. La différenciation de ces différentes relations exprimées en forme logarithmique conduit aux équations ci- après qui décrivent ou donnent une approximation du fonc- tionnement el. a CI/C 1 = Ad 1/d 1 = AF 1/F 1 ( 32) ac 2/C 2 =Ad 2/d 2 = AF 2/F 2 ( 33) Ac 3/C 3) ad 3/d 3 = AF 3/F 3 ( 34) AC 4/c 4 A d 4/d 4 = AF 4/F 4 ( 35) En pratique, il est possible de choisir d'uti- liser des ressorts à force de compression non linéaire car il y a lieu de compenser la non linéarité de la rela- tion capacité-force, la réalisation de ressort de compres- sion appropriée, étant bien connue dans l'état actuel de la technique La Figure 7 montre comment les capacités peuvent tre mesurées simplement et à bon marché à l'entrée du microprocesseur utilisé pour calculer le point auquel l'échiquier est touché par la pièce tenue par le joueur. Cl, C 2, C 3, C 4 sont des condensateurs avec des armatures connectées électriquement à la masse, constituées par le plaque 70 de la Fig 6, et des armatures flottantes élec- triquement constituées par les surfaces de métallisation 71, 72, 73 et 714 de la Fig 6 Les armatures flottantes des condensateurs C 1, C 2, C 3 et C 4 sont connectées direc- tement aux broches d'entrée IP 1, TP 2, IP 3 et IP 4 d'un microprocesseur p P et elles sont connectées à une tension d'alimentation positive +V par des résistances R 11, R 2, R 3 et R 4 respectivemens Les valeurs respectives 21, R 2, R 3 et R 4 des résistances R 1, R 2, R 3 et R 4 sont semblables et de valeurs élevées, par exemples 10 egohms La tension +V est suffisamment éloignée de la masse pour que les con- densateurs Cl, C 2, C 3 et C 4 puissent être chargés en un temps raisonnablement court à des tensions dépassant 18 i les tensions seuil (Vp) de trnnsistors 'I effet de champ à canal N,Q 11, Q 21, Q 31 et Q 41. Il sera sunposé que la micro-processeur ji P est d'un type avec I, configurationhabituelle bidirectionnelle à drain ouvert commre étages d'entrée après les broches d'entrée IP 1, IP 2, '13 et 'PL A des instants d'écrétage prescrits, les villes 91, 92, 93 et 94 des transistors à effet de champ Q 1 l, Q 21, Q 31 et Q 41 sont pulsees au ni- veau haut pour décharger des condensateurs C 1, C 2, C 3 et C 4 des charges qu'ils ont reçues, respectivement par les résistances de fuite R 1, R 2, R 3 et R 4 Après les instants d'écrétage, le micro-processeur 7 P compte (par un disposi- tif de comptage non représenté) le temps qu'il faut pour la recharge du condensateur C 1, C 2, C 3 ou C 4 associé avec la grille de l'un sélectionné des transistors à effet de champ à source à la masse Q 12, Q 22, Q 32, Q 42 pour le re- charger à une tension qui dépasse sa tension seuil Le mo- ment o la tension seuil est atteinte à la grille de celui sélectionné des transistors Q 12, Q 22, Q 32 et Q 42 est dé- tectée A son électrode de drain 96,' 97, 98 ou 99, cette électrode de drain étant connectée sélectivement au circuit de comptage du microprocesseur i P La circulation des in- formations dans le micro-processeur p P pour obtenir des coordonnées X en code binaire à quatre bits et des covr- données Y à quatre bits du point touché à la sortie l O O sera maintenant examiné en se référant aux organigrammes des Fig 8 à 13. La Figure 8 montre le déroulement du programme dans le microprocesseur p P de la Figure 7 Après la phase de démarrage 101, une phase d'initialisation 102 est exé- cut',c ans laquelle des registres pour des signaux de moyenne rapide, de moyenne lente, de à+ reçoivent des entrées initiales Une opération de mesure de force 103 est ensuite exécut-e dans laquelle les forces résolues aux quatre angles de la plaque de touche d'échiquier 70 sont mnesurees Ie -sous-pro{ramme de cette opération est re.prseni;é sur la Fi sure 9 et sera expliqué en détail par la suite. L'opération suivante i 04 de l'organigramme de la Figure 8 consiste à calculer des moyennes rapides et lentes I)anc cette opération, des moyennes rapides en cours et des moyennes lentes en cours d'échantillons de chacune des quatre forces mesurées sont calculées comme e cela sera explique on détail en regard de la Figure 10, par exemple la moyenne rapide en cours des échantillons de l'une de ces forces mesurées peut être la movenne en cours des deux derniers échantillons et la moyenne lente en cours peut être la moyenne en cours des 28 derniers échantillons Ces calculs de moyenne lente et rapide sont analogues au régime de signal de données échantillonnées pour le filtrage passe-bas à bande rela- tivement large et à bande relativement étroite dans le régime de signal continu - Une opération 105 de totalisation suit, dans la- quelle la somme des quatre plus récentes moyennes rapides en cours des quatre forces mesurées sont combinées pour donner un signa I de total rapide en cours et dans laquelle la sonmme des quatre plus récentes moyennes lentes en cours des quatre forces mesurées sont combinées pour obtenir un signal de total lent en cours Dans une opération 106 de calcul de force delta, un signal de force delta est ?roduit en réponse au signal de total rapide, inférieur au signal total lent, tous inférieurs a un signal de marge de bruit Cette opération termine le calcul de la valeur dont la différence de force totale appliquée à la plaque de touche 70 dépasse un seuil Le signal de marge de bruit est le niveau seuil qui détermine le-degré d'écrétage ef- c fectué dans le calcul du signal de force delta. Cela est sàuivi par une décision 107 pour déter- miner si la force delta est supérieure à zéro Une déci- sion négative indiique un manque d'informations conc rnant la force appliquée par l'utilisateur sur la plaque de touche 70, et le sousprogramme revient à l'opération de mesure de force une décision positive indique une bonne probabilité d'applic-ation d'une force par l'uti- 2 U sateur sur la plaque de touche 70 et la valeur positive est conservée cormme une force delta pour une comparaison à la phase de décision 109 avec la valeur précédemment retenue de force delta pour déterminer si cette dernière au-m 1-ente ou diminue Une décision d'augmentation main- tient la force delta corrigée à la phase 111 comme der- nière valeur pour la comparaison suivante à la phase de décision 109 et le programme passe au calcul de la posi- tion x-y dela force appliquée par l'utilisateur à la phase 112. Une décision de diminution maintient la force delta corrigée à la phase 110 comme dernière valeur pour la comparaison suivante Ala phase de décision 109 et le programme revient à 1 opnération 103 de mesure de force. Ie calcul de le position x-y de la force appliquée par l'utilisateur à la phase 112 sera décrit en détail en re- gard des Figures 11, 12 et 13 Ensuite, la position x-y du point de touche par l'utilisateur sur la plaque 70 est émise à la phase 113 pour l'affichage ou autre, après qdoi le programme revient à '1 opération 113 de mesure de force. La phase de décision 107 ne donne une décision positive que si la force appliquée à court terme est net- tement supérieure à la force appliquée à long terme, ce qui supprime les forces de polarisation sur la plaque d'échiquier 70, comme les forces pouvant être attribuées à son propre poids et au poids des pièces posées sur elle. La phase de décision 109 permet de poursuivre le calel des coordonnées x-y de la force appliquée par l'utilisa- teur jusqut'au moment o il commence à soulager cette force de sorte que le calcul final de la série est fait avec les plus grandes valeurs possibles de force mesurée, ce qui réduit au minimumrn les erreurs dues à des parasites électriques Mais le calcul initial d'un nouveeau point de touche est fait presque immédiatement, sans que l'utili- sateur doive attendre 1 'optimisation du calcul. Dans certaines modes de réalisation de l'inven- tion, il peut être souhaitable de faire en sorte que la force delta, mesure la force appliquée par l'utilisateur, soit disponible à partir de la phase de calcul l 06 pour l'utiliser avec la position de point de touche calculée dans l'opération 113 d'affichage ou autre utilisation du résultat Cela pourrait être souhaitable par exemple si la plaque de touche 70, plutôt que d'être un échiquier, commandait sélectivement l'amplitude d'un signal fourni à un groupe de haut-parleurs par exemple Les op 6 rations conduisant et comprenant le calcul de la force delta ont été décrites comme étant faites dans une polarité, en uti- lisant une arithmétique sans signe; en choisissant une force de rappel élevée et en exécutant cette opération en arithmétique avec signe, des informations concernant la direction de la force appliquée par l'utilisateur pour- raient être obtenuesà partir du signe de la force delta. L'opération 108 est d'abord précedee par une opération de prise de-valeur absolue. La Figure 9 est un organigramme qui détaille la mesure des forces en réponse à la charge des condensa- teurs C 1, 02, C 3 et C 4 dans l'opération 103 Après la phase d'entrée 121, une opération 122 de sélection du pre- mier des quatre angles est exécutée Elle est suivie par une opération 123 de décharge d'un condensateur sélectionné. Si l'on suppose que Qll, Q 21, Q 31 et Q 41 de la Figure 7 sont des transistors à effet de champ à canal N, cette ope- ration peut être réalisée en faisant passer à la masse toutes leurs grilles positives Ensuite, une opération 124 de début de charge du condensateur sélectionné est exécu- tée à un cycle d'horloge de référence roz O Après un retard d'un cycle d'horloge dans l'opération d'incrémentation 125, une décision de charge 126 est prise dans laquelle 1 l; ten- sion sur celui séle Ictionné des condensateurs Cl, C 2, C 3 et C 4 est comparéeavec un 'nivaau seuil pour voir si elle a atteint ce niveau Si une déicison négative est prise, cette partie du sou programme mesurant le nombre d e F ceccles d'horloge nécessairespour 1 tension aux bornes du condensateur sélectionné revient en boucle, le concen- * sateur sélectionné étant autorise a se charger pendant un autre cycle d' orloge avant que la décision 126 sois prise à nouveau Si une décision positive est prise à la phase 126, la valeur précédente de F indique le temps qu'il faut au condensateur sélectionné pour se charger, en fonction de sa capr-cité qui, 1 son tour, dépend doe la réduaction d'espace des armatures et par conséquent, la force résolue sur l'une des plaqcues du condensateur est mémorisée à l'opération 3127 de mémorisation de F Cela est suivi par une phase de décision 128 pour les quatre angl Ies et la Dhase de sortie 129 n'est atteinte que si une décision positive est prise Par contre, dans le cas de décision négative, le programme passe a une opération de sélection d'angle suivant de sorte que le sous- programme revient à la phase 123 pour déterminer une va- leur de F représentant une force mesurée pour-celui sui- vant des condensateurs 01, 02, C 3 et C 4. La Figure 10 est un organigramme qui détaille le sous-programme constituant la phase 104 du programme principal de la Fig 8 Après la phase d'entrée 131, une opération 132 de démarrage avec un angle est effectuée. Dans la suite duprocessus 133, la moyenne lente de force mesurée pour l'angle choisi est calculée par soustraction de la valeur précédente de cette moyenne lente, sa valeur est divisée par 28 (ce qui peut être obtenu par un simple décalage de bit) et en additionnant la valeur corrigée de force mesurée Une résolution à huit bits est utilisée pour la mesure des valeurs de F, mais une résolution à seize bits est maintenue dans le calcul de moyenne lente poulr s'adapter à la division de la moyenne lente par 2 À Das l'opération d'initialisation 102 de la Figure 8, une valeur initiale de moyenne lente pour chaque valeur de force mesurée peut être prévue par la valeur de force nmesurée elle-r meme Apr's que la moyenne lente a été cal- culée pour un angle, une phase de décision 134 d'autres angles est exécutie p Dour déterminer sila moyenne lente a etc calculée pour chacun des quatre angles Une déci- sion positive entr-ne l'exécution de l'opération 135 2- de prélèvement d'angle suivant et le sous-pro ranmme re- vient à la phase 133 pour calculer la moyenne lente pour cet angle suivant Une décision négative déclenche des calculs de moyenne rapide Les opérations 136, 137 et 139 et la décision 138 dans ces calculs sont analogues res- pectivement aux opérations 132, 133, 135 et la décision 134 L'opération 337 diifère de l'opération 133 en ce que la moyenne est faite à court terme ( 21 echantillioi)plu- tôt qu'à long terme ( 28 échantillons) La valeur précé- dente de rmovenne rapide et la valeur corrigée de force mesurée sont additionnées et la somme est divisée par deux (ce qui peut se faire par un décalage de bits Lorsque la décision 138 est positive, les valeurs de mo- yenne lente et de moyenne rapide pour chacun des quatre angles ont été calculées et le programme passe à la phase de s'ortie 14 o, La Fi ure 1 est un organigramme du sous-programme pour le calcul de position X-Y à la phase 112 de l'organi- gramme de la Fig, 8 du programme principal A la phnase d'entrée 141 de ce sous-programme, une entrée est effec- tuée avec une moyenne lente et une moyenne rapide des for- ces mesurées dans chacun des quatre quadrants de la plaque de touche 70 Les abréviations SBL, SBER, STL et STR seront utilisées pour désigner des valeurs moyennes lentes pour les quadrants intérieur gauche, inférieur droit, supé- rieur gauche et supérieur droits respectivement sur la pla que de touche 70 comme le montre la Fiprae 6; et les abréviations FBL, FBIR, 3 tr L et f'rl désignent respectivement des valeurs de mo-enne rapide correspondantes Dans 1 'opé- ration 142, une variable -2, somme des différences de force sur la moitié gauche de la plaque 70 est calculée; a la phase 143, une variable R 3, sonmme des diiférences de force sur la moitié droite de la plaque est calculée. Une phlase 144 de localisation d'appel assure l'appel du sous-oro Framme de la Fig 12 gui calcule la coordonnée x dlu Doint d'application de force de l'utilisateur sur la p 3 aque 70, à partir des variables R 2, 113 produi te s aux phases 142, 143 de l'organigramme sur la Fig Il. Ce sous-profra:- me extrapole la somme des différences de force sur la gfauche et la droite de la plaque 70 par rapport au milieu des condensateurs de quadrants sur le côté gauche et sur le côté droit de la plaque 70, puis calcule le quotient de l'extrémité de droite de ces extra- polations par la somme des extrapolations de gauche et de droite pour obtenir une variable R 5 qui correspond à X. Dans l'opération 145 de la Figure 11, la variable R 5 est conservée comme x. Le calcul de la coordonnée y du point d'appli- cation de la force del'utilisateur est effectué ensuite. A l'opération 146, R 2 est calculé comme étant égal à la somme des diff' rences de force sur la moitié inférieure de la plaque de gauche 70; et dansl'opération 143, R 3 est calculé comme étant égal à la somme des différences de force sur la moitié supérieure de la plaque de touche Un branchement 148 de localisation d'appel fait suivre le sous-programme de la Figure 12 et à l'opération 149, la valeur résultante de R 5 est conservée comme co rdonn 6 e y Avec les valeurs de x et Y calculées, la phase de sor- tie 150 fait passer le déroulement du programme principal de la Figure 8 à l'opération 113. La Figure 12 est l'organigramme du sous-programme de calcul de la position de la force appliquée Quand le branchement 151 de localisation est sollicité dans la phase initiale 152 du sous-programme, la variable R 5 et d'abord mise a zéro Après cela les forces de support théorique sur les angles de la plaque 70 qui sont équiva- lentes aux forces réelles de support résolues aux contres - des condensateurs 71 a 74 sont calculées. La Figure 13 illustre les considérations sur lesquelles le calcul est basé P 2 et R:3 sent des forces réell e' mesuréees; P 2 ' et t 3 ' sont les forces thioriques. 3 I La section 153 de la plaque dle touche 70 est sa section suivant l'axe x ou suivant l'axe y; et l'inclinaison de la section est due la force apnliciure oar l'utilisateur, non représentée p Oar r es rrisons de clarté Les dista nces 21 dans la direction x ou y vers les 'angles de l a plaque aux extrémités de la section 63 sont doubles des dis- tances 1 vers les centres des condensateurs 71-74 R 2 et IR 3 pour l'angle d'inclinaison représenté de la section 153 sont R 2 AV et i AV R 113 respectivement plus petites que les plus grandes que leur moyenne AV et elles sont appli- quées à la distance 1 du centre de la section 153 La miêne inclinaison de la section 153 pourrait être obtenue en utilisant des forces 2 t' et R 3 ' de valeur respective AV+ 2 (R 2 AV) et AV-2 (AV-R 3) appliquées a une distance 21 du centre de la section 153, R 2 ' + R 3 ' étant égal à R 2 + 113. Pour en revenir A la figure 12, AV (R 2 + R 3)- 2 est calculé à la phase 1540 A la phase 155, une variable A (qui est la différence de 112 ' par rapport à AV de la Fig 13) est calculée en égalant ( 2 x R 2) AV La phase de décision 156 détermine si la valeur A calculée est va- lide, auquel cas elle doit être nulle ou positive Si A est négative et par conséquent invalide, la phase 157 fait passer à une valeur nulle plut 8 t qu'à la valeur provenant de la phase 155, dans la phase 158 dans laquelle la valeur corrigée de R 2 (c'est-à-dire correspondant à R 2 ' de la Figure 13) est calculée pour Ctre égale à (A + 1 R 2)/2 La phase 159, la décision 160 et les phases 1 61 et 162 uti- lisées pour déterminer la valeur corrigée R 3 sont analogues à la phase 155, la décision 156 et le;s phases 157 et 158 -utilisée; pair déterminer une valeur corrigée de R 12. A l'operation 163, une valeur de comptage est établie, c'est-à-dire le nombre des bits de précision qui doivent se trouver dans la fraction binaire de la coordon- nee x ou v devant tre exprimée La phnse 164 d'appel de localisation sollicite 1 ^ branchement óle localisation 171 lu sous-progertame de la 'Fiture 14 et rwanhre un bit c, un instant avec D 4 Dans l a: nase 165, la valeur R 5 déjà mrl:o- risée est décalée ed'un bit plus si Ani:'icatif A la phase 164, Rf 4 est additionn S pour donner '5 corrigé avec un bit de précision en Ol us A 1 la T)hase 167, le co;,ptage est dé- creémenté d'une t:liit 6 t à la case clde décision 168, la question est de savoir si la nouvelle valeur de comrip- tage est égale a zero ou non Si la décision est négative, le sous-programme revient à la phase 164 d' appel de loca- 9 lisation; si la décision est nositive, R 5 est apl iqué au branlchement clde retour 169). La Figure 1 lt est un organigramme du sous-pro- g.-rammie pour calculer chaque bit do la fraction binaire spécifiant la coordonnée xô ou y du point sur lequel l'uti- lisateur applique une force La Figure 15 illustre les con- siderations géeometriques de l'algorithme utilisé pour le calcul Il sera supposé par exemple que la coordonnée x est soumise au calcul P 2 représente les forces différen- tielles combinées sur la partie gbauche de la plaque de touche 70, sur l'extrémité droite (ou unité) d'une poutre de longueurunita-ire et R 3, les forces différentielles com- binées sur la partie droite de la plaque de touche 70 sur l'extrémité gauche (ou zéro) Si l'on trace lestriangles des forces, comfule cela est bien connu en mcanftique élémen- taire, leurshypoténuses se coupent en un point 170 qui a pour coordonnée x la valeur x O correspondant au poi:t o l'utilisateur applique une force En comparant les ampli- tudes de D 2 et R 3, il est possible de trouver le bit de plus grand poids de la fraction binaire décrivant cette coordonnées, un " O " lorsque R 2 est égal ou dépasse R 3 et un " 1 " lorsque P,3 dépasse R 2. Maintenant, le bit de plus grand poids de la fraction de la distance 0,1 x depuis l'origine x peut être déterminée en comparant R 3 avec (R 2 R 3) /2 I 1 en est ainsi car les trian Fles avec des sommets communs en 170 et le c 8 té PR 3 et (r T 2 R 5)/2 oppose auxsomme respectifs sont des triangles semblables et, leurs hauteurs à partir de _'3 et ( 2 T 3 ',)/2 jusqu'à l 70 sont dans le mome rapport que R 3 et (FR 2 I 3)/2 Ce second bit plus significatif ide la coordonnée x est drétermin àa " 1 " quand R 3 dépasse (-i? 2:RL)/2 I,'algorithmle se poursuit on déplaçant les lignes verticales de gauche et de droite définissant les bases des triangles avec les sommets en 170 et en compa rant des phases et ces verticales pour déterminer le rap- port de leurs hauteurs pour définir un autre bit de ré so- lution dans la fraction binaire x O -n quelque sorte, cette algorithme est un algorithme de division. Pour en revenir à lbrganigramme de la Figure 14, après le branchement de localisation 171 apparait une op 4- ration de soustraction 172 pour déterminer A = R 2 R 3. A la case de décision 173 qui suit la détenrmination du sigtne du résultat, une décision négative déclenche l'opéra- tion 174 dans laquelle A est corrigé pour être égal à -A/2 suivi par un résidu R 3 égal à 1 dans l'opération 173, R 4 étant déterminé pour être " 1 " à l'opération 176 avant le branchement de retour 180 Par contre, une décision posi- tive déclenche l'opératibn 177 dans laquelle A est corrigé pour être égal à A/2 suivi par le résidu R 2 étant égal à A dans l'opération 178 et R 4 étant déterminé à " O " dans l'opération 179 avant le branchement du retour 180. La Figure 16 représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel un récepteur de télévision dans un bottier 200 en forme de prisme rectangulaire est sus- pendu dans une ébénisterie (non représentée) par des fils supports 201, 202, 203 et 204, Les fils support 201 et 202 aux angles supérieurs avant du bottier 200 sont accrochés à une barre support 205 allant de gauche à droite dans l'ébénisterie au-dessus de l'ouverture rectangulaire lais- see à l'avant de l'ébénisterie pour voir l'écran de télé- vision à l'avant du boîtier 200 Les fils support 203 et 204 aux angles supérieurs arrièeres du boîtier 200 sont ac- crochés à des jauges de contrainte 206 et 207 supporté à leur tour par une-barre support 208 à la beme hauteur que la barre support 205, mais situéeà l'arrière plutôt qu'à l'avant de l'eb nisterie Une barre support 209 située légèrement plus à J 'arrière dans l' ébénisterie et a une hauteur légèrement au-dessus du fond du boîtier 200 porte deux autres jauges de contrainte 211 et 212 espacées de ma- nière que leurs plaques avant soient en contact avec des pièces 213 et 214 portant des rouleaux, montées sur les angles inférieurs à l'arrière du boatier 200. Les jalges de contrainte 206, 207, 211 et 212 sont du type à pont à résistances avec leurs propres pré- amplificateurs électroniques pour délivrer des signaux électriques d'entrée à un microprocesseur 215 destiné à déterminer la position de touche du téléspectateur sur la plaque en avant de l'écran de télévision, a l'avant du boîtier 200 Le téléspectateur touche la plaque avant en jouant à des jeux vidéo affichés par le récepteur de télévision ou en réagissant à certaines opérations graphi- ques par calculateur avec l'aide du récepteur de télévi- sion Le microprocesseur 215 est normalement situé dansle chassis-(non représenté) du jeu ou autre dispositif élec- tronique qui peut être disposé dans l'espace au-dessus du bottier 200 et au-dessous des barres support 205, 208 La sortie 216 du microprocesseur délivre des signaux à plu- sieurs bits dont la moitié desbits spécifie la:coordonnée x du point auquel la plaque avant du bottier 200 a été touchée et les autres spécifient la coordonnée y. Les fils support 201, 202, 203 et 204 ont quel- ques centimtetres de long de sorte que lesjauges de con- trainte 203 et 204 réagissent seulement aux forces asso- ciées avec les mouvements des angles arrières du haut du boîtier 200 par rapport à 1 'axe passant par ces angles avant, ces forces étant développées par le téléspectateur qui touche I 'écran Ies jauges de contrainte 211 et 212 réagissent seulement aux composantes de forces latérales qui leur sont transmises dans des directions perpendicu- laires à leurs faces avant Ainsi, le nombre des capteurs de force nécessaire pour localiser le point auquel la face du prisme rectangulaire est touchée est réduit à quatre Un support bon marche sans frottement, ne posant aucun problème pour les mouvements non limités du bottier constitue égalerment une caractéristique de cette réalisa- tion. in ce qui concerne la localisation de la coordon- née horizontale du point de touche par le té léspectateur sur '1 écran de t'levision, l e calcul par le microproces- seur 215 se fait de 1 F même manière que pour le position- nement sur une barre de touche. Les fi Js support ne restreignent pas la transmis- sion de la composante de force normale à l'écran vers les jauges 211 et 212 et la position horizont ale est calculée en divisant la réponse à la différentielte de la force transmise à l'une des jauges 211, 212 par la sonmme de leur réponse aux différentiels des forces qui leur sont trans- mises. En ce qui concerne la localisation de la coordon- née verticale du point de touche du téléspectateur sur l'écran de télévisinn, le moment autour de l'axe sur le bord avant supérieur du bottîer 200 sous l'effet de la for- ce F 4 appliquée à une distance y vers le bas sur l'écran à une valeur F Ay Ce moment est contrebalancé par le mo- ment F O Z dans les fils support 203 t 204 o F O est l'ampli- tude de la somme des forces appliquée et Z O est la distance entre l'axe d'accrochage des fils support 201, 202 en haut du bottier 200 et l'axe d'accrochage des fils support 203, 204 en haut La valeur de FA est connue en additionnant des réponses de sortie des jauges de contrainte 206 et 207 -3 n divisant cette valeur par F O déterminée par l'addition des reponses de sortie des jauges de contrainte 201 et 202, la valeur y est trouvée en terme de son rapport à la dimen- sion YO connue. Une autre réduction encore du nombre des capteurs de force nécessaires est obtenue en mesurant F avec une seule Jauge de contrainte dans une position à mi-chemin entre les positions des jauges 206 et 207 qu'elle remplace. Les fils support 203 et 204 sent supprimes et un seul fil support accroché a-la jauge de resplacement et en haut du bottier 200 en un point milieu entre les points d'accrochage des fils support 203 et 204 qu'ils remplacent, Le problème posé par cette disposition est que des précautions doivent être prises pour éviter que la jaure de remplacement réagisse à des moments autour d'axes verticaux Les réponses des jauges de contrainte 206 et 207 à ces moments dansla dis- o nosition de 3 e -'ib re 16 tendent àt être en sens opposés et à s'stanilmer entre eux orsu 'il S sont additionnés poilur déterminer F 0. Jusqu'ici, les Problèmes de barre de touche et -de plnque (e touche ont (té analysé S sur le plan de l mréca- nique des poutres sans contrainte à leurs points de sup- port L'invention reut être étendue a des problèmes de barre de touche et de plaque de touche pouvant être ana- lysées en mécanique des poutres avec des colntraintes aux pdnts lde support Un exemple est celui o la plaque de touche est le dessus d'un boîtier de télévision en matière plastique, le dessus étant contraint à être horizontal à son avant, à son arrière et sur ses deux côtés La con- trainte sur le dessus résulte des forces vers le-haut par l'avant du bottier, les parois latérales et la paroi ar- rière et les moments de flexion qui maintiennent le haut du boîtier horizontal, Une force appliquée par l'utilisa- teur peut être résolue en des forces opposées et des mo- ments Les théorèmes des méthodes d'étude des moments des poutres retenues, bien connues des ingénieurs civils et mécaniciens peuvent être appliqués à des mesures avant, arrière et cote-côte par des jauges de contrainte montées sur la surface inférieure du dessus du boitier, comme base de calcul du pont o l'utilisateur applique une force. Les capteurs de force utilisés pour résoudre la force appliquée par l 'utilisateur afin de déterminer un point de touche peuvent dans certains cas être utilisés pour déterminer également la direction dans laquelle la force est appliquée, afin de fournir d'autres entrées à un systyme réagissant à l'utilisateur. Dans les revendications qui vont suivre, la force de polarisation neut avoir une valeur nulle "Fourniture en parallèle" en ce (i concerne les nombres binaires doit être interpr 6 tée de façon libérale pour inclure des nombres 3,5 binaires qui sont fournis pendant le même cycle de calcul, me-e si le instants o ces nombres bin Eires sont délivrés peuvent ne pas etre simultanés a un instant spécifique. l 31 Bien ente ndu, r 1 iverses i io être apporté 6 es par ilthorimie de il'art aux modes die réalisa- tion d Acrits et illustr As à titre d'exemples nullemf-nt li- 1 iitatif san F, sortir du cà dre de ltiniventieon. e "Ti, DI Cj VTI C, 1 Proc'dé de dóteor'-ination de l' identite d'une position parmi plusiriurs positions sur une surface d'une pièce méecanique, cette position ayant été sélectionnée par un utilisateur, procedr, c racterise en ce qu 'il con- siste es entielleient ? utiliser une force appliquée - ladite pos-ition sélec-tionnée pour développer, à des cap- teurs sensibles à une force qui sont accouplés avec ladite pièce, des signaux électriques respectifs représentant des cormposantes de la force anplicaée, et à calculer à partir des ai plitudes de ces signaux électriques, l'identité de la position a laquelle une force est appli- quce. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite opération de calcul consiste à différen- cier lesdits signaux électriques par rapport au temps pour supprimer les réponses à des forces statiques de ladite stlucture mécanique tout en préservant la réponse à des forces dynamiques sur ladite structure mécanique. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite opération de différenciation desdits sig- naux électriqcues F par rapport au temps consiste à accumuler des movenneà a court terme desdits 'si élnau électriques, accumuler des moyennes à relativement long terme desdits signaux 'lectriques et a combiner différentiellement les- rlites moyennes à court terme et à long terme. 4 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite opération de différentiation desdits sig- naux électriques par rapport au temps consiste également a échantillonner à recurrence lesdits signaux électri -:-, accu uler des movennes à relativenent court terme des- dits échantillons de signaux, accumuler des moyennes à relativement lonig ternie desdits échantillons de si naux électriques et ' combiner différentiellement lesdites mo- y.ennes N court tenrme et a long ternue. : 5 Procede selon l'une quelconque des reven- dications 2 a 4, caractérisé en ce que ladite opération 2532 086 de différentiation de dits signaux électriques par rap- port eu temps consiste également a supprimer une valeur nulle toutes les réponses à une force dyna-nlique, quand leur somne ne dépasse pas une valeur seuil; b Structure (i'ig 5, 6 et 7) destinée ' la misé en oeuvre du procédé de la revencdication, caract- ris 6 en ce que ladite Piece de structure (fl O, 70) est ac- couplée avec lesdits capteurs,( 47, 51, 45, 52, 53)Figure ; (C 1, C 4, Fig 7) en des points supports respectifs ( 41, 42; angles 70) lesdits capteurs détectant les corn- posantes respectives de la force totale appliquée à ladite position sél ectionnée, et un dispositif de détermination ( 62, 67; p P 103) étant prévu pour calculer à partir des amplitudes des signaux respectifs, pratiquement en temps réel l'identité de la position sélectionnée à laquelle l'utilisateur applique une force. 7 Structure selon la revendication 6, carac- térisée en ce que ledit dispositif de détermination com- porte un dispositif pour déterminer des dérivées par rap- port au temps des amplitudes desdits signaux électriques qui représentent des composantes respectives de la force totale appliquée, ledit dispositif de détermination utili- salt lesdites dérivées pour effectuer son calcul afin de supprimer dans ll es calculs les effets des forces statiques sur ladite piece de structure. 8 Structure (Fig 6, 7) selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que ledit dispositif de détermni- nation comporte un dispositif ( 11 î 2 Fig 8)pour calculer dans une dimnension spatiale (x,y) un rapport ayant conme iiu:nrateur le total des re 6 ponses (R 2) d'une ou plusieurs desdites amplitudes détectées et ayant cornme dénom-inateur total Des -réponses a un plus grand nombre d'amplitudes detectécs (r 12 + R 3), lesdites réponses (R 2)jdes amplitude; détectées co'-ilrises dans le total du numérateur étant éga- lement incluses,lans le total du dénominateur. 9 Structure selon la revendication 8, car-c- te-risée en ce que ledit dispositif de dete=,ination comrn- porte un di S- posiiif ( 1 e 73, g 4):our léterminer l 'exces desdites d Sriv Je sur un seuil de marge de bruit, un dis- Posit i ( 108) pour déter, iner l'a dérivée dudit excès par rapport au temps et un dispositif ( 109) réagissant à un changement du sens de la deriv(fe ridit excès en validant ou en autorisant un autre calcul de l'tidentité de ln posi- tion sélectionn 4 e à laqu 3 ell e ledit utilisateur applique une force. Structure selon la revendication 6, carac- térisée en ce oque ledit dispositif de détermination com- porte un dispositif de calcul à partir de la somme des dé- rivées par rapport au temps desdits signaux représentant des cornposantes de force dans le but de déterminer la va- leur de la force appliquée par l'utilisateur. 1 l Dispositif de commande générale d'entrée (Fig 1, 6 et 7) destiné à la mise en oeuvre du procédé de la Fig 1, devant être actionné mécaniquement quand un utilisateur sélectio nne, par exemple en touchant l'un quelconque de plusieurs poihts désignes (I'0 t -'9 v Fig 6) sur ladite surface ( 40, Fig 1; 70, Fig 6) et qui com- porte un dispositif pour identifier celui sélectionné des- dits pôints désignés, dispositif caractérisé en ce qu' une force (F 1, Fig 5) est appliquée par ledit utilisateur audit point sélectionné ("; 6 ", Fig 5; angle sur 70, Fig. 6), ladite pièce étant supportée en plusieurs points ( 41, 42,Fig 1 >angle Fig 6) contre une force combinée compro- nant une force de polarisation qui reste inchangée sauf a une echelle de temps relativement longue et une force appliqu"e par l'utilisateur, ledit dispositif d'identifi- cation coipretnant des capteurs ( 4 i 4, 45, 51, 52, Figure 1; C 1 C 4 Fig 7) r agii- qant a des forces (F 1, F 2, Fig 5) lif 1, 2 F, ', i-i 6), exercées aà des points uo- eorts reqpecti-es pour nrodulire der signaux électriques représentant les comnosarntes respectives de ladite force combinee, et un rlis(ositif de calcul ( 53 67, ig 5; PP 103, -ig 7) réagissant aux amoplitudes relatives des- * dits si;rnaux Mlectrioues en calculant l'identité de celui sélectionne desdits points définis. 12 Disnositif de comrlande énérale d'entrée actionné méecaniquement, destine a la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, carae ctérisé en ce que le- dit disnositif de calcul comporte un dispositii' ( 103, Fig 8 pour échantillonner a récurrence lesdits signaux respectifs, un dispositif (lo O i, 105) pour déterminer des moyennes a relativ Lpment long terme de la sommne de tous lesdits signaux respectifs, réagissant à des composantes résolues de ladite force combinée, et pour déterminer des moyennes à relativement court terme de la somme de tous lesdits signaux respectifs, et un dispositii' ( 106, 112) réagissant à une moyenne à court terme de la somme dépas- sant la somme de la moyenne à long terme en cours de la somme et de la marge de bruit pour autoriser ou valider le reste du calcul de l'identité d'un point de touche au- quel la force est appliquée. 13 Dispositif 'selon la revendication 11, carao- t.risé en ce que ledit dlispositif, de calcul de l'identité de 1 'un desdits points sélectionnés auquel une force est appliaquée comporte un dispositif ( 103) pour échantillonner en recurrence lesdits signaux électriques, un dispositif ( 104) pour détermniner des moyennes à relativement long treme de la somme de tous lesdits signaux respectifs réa- gissant aux composantes résolues de ladite force combinée, et pour déterminer des moyennes à relativement court terme de la somme de tous lesdits signaux respectii-'s, un dispo- sitif ( 108) pour -obtenir la différence entre la somme de- moyennes à court terme et la somme des moyennes à long, terme, un dispositif ( 107, 108, 109) réagissant à ladite différence dépassant une marge de bruit pour autoriser ou valider le reste du calcul de l'identité d'un point de touche auquel une force est appliquée et un dispositif ( 11) pour utiliser ladite différence commue une indication de l'amplitude de la force appliquée par l'utilisateur, quand Ilacite di?'f-ecle dépasse ladite marge de bruit, 14 Disnositif selon la revendication 11, carac- térisé en ce que ledit dispositif de calcull comporte un dispositif (lo 03, o 104, 1 08) pour échantillonner en recur- rence lesdits signaux respectifs, un dispositif ( 104) pour d Céterminer la moyenne à relativement long terme de chacun desdits signaux présentant des composantes respec- tives de ladite force combinée et mur déterminer l es mo- vennes a relativement court terme de chacun desdits signaux respectifs et un dispositif ( 106) pour soustraire lesdites moyennes à relativement long terme de celles correspondan- tes desdites moyrennes à relativement court terme afin d'éliminer la réponse a une force de polarisation présente dans les signaux respectifs qui correspondent aux compo- santes résolues de ladite force appliquée.