Brevet FR2543712A1 — publié le 19841005

La présente invention concerne essentiellement les aides à la localisation d'objets qui ne sont pas discer- nables immédiatement par la vue. Cependant, dans d'autres applications, l'invention est destinée à l'identification d'un élément de commande ou analogue facilitant les opérations à une personne ap- pelée à manoeuvrer cet élément. Dans un exemple du premier type précité, on peut citer le cas courant dans lequel une personne n'arrive pas trouver un petit objet quelconque dont elle a besoin alors qu'elle sait qu'il est proche mais qu'il a été mis à un mauvais emplacement ou qu'il est caché par d'autres objets et ne peut donc pas être vu Par exemple, un trousseau de clés peut se trouver dans la poche d'une veste qui a été mise de côté ou un étui à lunettes peut se trouver dans un tiroir encombré de commode Il est ennuyeux et parfois très long, de devoir chercher cet objet, et l'inven- tion facilite sa localisation Dans un exemple du second type d'application selon l'invention, une machine comportant un bouton d'arrêt d'urgence qui peut être mêlé à un grand nombre de boutons de commande, doit pouvoir être identifié immédiatement par un opérateur novice de la machine. Dans tous les cas indiqués précédemment, une caractéristique commune est que la personne cherchant l'objet ou à identifier un élément quelconque en est réduite à ses propres ressources si bien que tout dispositif qui peut l'aider doit pouvoir fonctionner sans un organe artifi- ciel supplémentaire. Ainsi, l'invention concerne un émetteur-récepteur acoustique destiné à être fixé à un objet à localiser ou incorporé à un tel objet et qui émet un signal de sortie à la suite d'un signal audible de déclenchement qui peut être produit par une personne sans assistance mécanique ou électrique. De préférence l'émetteur-récepteur acoustique n'est sensible qu'aux signaux de déclenchement compris dans une étroite bande prédéterminée de fréquences de la plage des audiofréquences Dans ce cas, la bande choisie est de préférence telle qu'un son correspondant peut être produit par une personne, par exemple en sifflant. Dans le cas de la localisation d'objets cachés, l'émetteur-récepteur acoustique autonome selon l'invention émet un signal audible de sortie et, de préférence, ce signal de sortie se trouve en dehors de ladite plage prédé- terminée de fréquences du signal de déclenchement afin qu'une réaction acoustique soit évitée Dans les applica- tions de l'invention à l'identification d'éléments ou d'empla- cements de commande, le signal de sortie peut être un signal visuel d'une lampe De toute manière, le signal de sortie continue de préférence à être produit pendant un certain temps après la cessation du signal de déclenchement. Ainsi, si l'on suppose qu'un émetteur-récepteur acoustique selon l'invention a été fixé à un trousseau de clés, lorsqu'une personne souhaite savoir si les clés se trouvent dans sa chambre, il suffit qu'elle pénètre dans la chambre et siffle un court instant pour avoir la réponse, par exemple sous forme d'un "bip" indiquant que les clés sont présentes Il peut avoir à répéter cette opération avant de localiser finalement les clés. Dans un autre cas, lorsqu'une personne souhaite localiser le commutateur d'éclairage d'un véhicule pendant la nuit, un court sifflet provoque l'apparition d'une lu- mière près du commutateur d'éclairage lorsque celui-ci comporte un émetteur-récepteur selon l'invention, donnant un tel signal de sortie. Bien qu'il soit préférable que les émetteurs- récepteurs selon l'invention soient commandés par un sif- lement humain, l'invention concerne aussi les émetteurs- récepteurs sensibles à des signaux acoustiques de la plage des audiofréquences produits d'autres manières, par exemple par un frappement des mains. Un mode de réalisation de l'invention peut com- prendre un boîtier de forme générale cylindrique, analogue à une cartouche, ayant une oeilleton à une première extré- mité afin qu'il puisse être fixé à un anneau porte-clés et, par cet anneau, à un autre objet L'autre extrémité du corps peut être fermée par un capuchon amovible, de préférence vissé, destiné à former un compartiment de lo- gement d'une pile ou d'une batterie d'accumulateurs qui contient un ou plusieurs éléments d'accumulateurs ou de piles de faible volume et de forte puissance, par exemple des piles au mercure. Un transducteur d'entrée tel qu'un microphone à électret est logé dans le corps et est destiné à trans- former le son reçu en un-signal électrique correspondant à une audiofréquence, un circuit, de préférence sous forme d'une pastille de circuit intégré, et un transducteur de sortie qui peut recevoir un signal électrique du circuit et émettre une tonalité d'audiofréquence Les deux transduc- teurs d'entrée et de sortie sont de préférence,-montés près d'ouvertures formées dans le boitier-afin que le passage du son soit facilité Le circuit relie les transducteurs d'entrée et de sortie ainsi que l'élément ou les éléments de piles ou d'accumulateurs Il peut comporter par exemple un amplificateur passe-bande alimenté par le transducteur d'entrée, en association avec un réseau de filtrage destiné à donner une bande passante de réponse de l'amplificateur comprise dans la gamme de sifflements par les êtres humains. Le signal de sortie de l'amplificateur est transmis à un circuit détecteur qui commande lui-même un commutateur électronique dans deux positions, l'une dans laquelle la tension de l'élément d'alimentation est appliquée à un condensateur afin qu'il se charge et une autre dans laquelle le condensateur peut se déchargera travers le transducteur de sortie, un vibreur dans ce cas. De préférence, un commutateur de marche-arrêt est aussi disposé afin que l'utilisateur puisse empêcher le fonctionnement de l'émetteur-récepteur lorsque cela n'est pas nécessaire, par exemple juste avant de mettre dans la poche un trousseau de clés auquel est accroché l'émetteur-récepteur Un type convenable de commutateur de marche-arrêt peut être un commutateur rotatif, commandé par une bague entourant le corps de l'émetteur-récepteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels les figures 1 et 2 sont des coupes longitudinales d'un mode de réalisation d'émetteur-récepteur acoustique autonome selon l'invention; la figure 3 est une coupe transversale de l'appa- reil des figures 1 et 2; les figures 4, 5 et 6 sont des diagrammes synop- tiques d'un mode de réalisation avantageux de circuit de l'appareil des figures 1 à 3; et la figure 7 est un schéma détaillé du circuit précité. Le boîtier 1 AA du dispositif a une forme cylin- drique et peut avoir par exemple une longueur de 62 mm et un diamètre de 15 mm. Une première extrémité 2 AA du cylindre a une forme tronconique d'inclaison égale à 180, comportant un dispositif de montage destiné à la fixation d'un anneau métallique fendu. L'autre extrémité du cylindre a un capuchon amovible 3 AA destiné à donner l'accès à une batterie d'accu- mulateurs ou de piles. Le capuchon 3 AA d'extrémité tourne d'un angle de 400 et il est muni de contacts destinés à former un commutateur rotatif par tout ou rien. Le boîtier 1 AA est de préférence moulé par injec- tion en un polycarbonate ou une manière plastique durable analogue. Le circuit électronique 4 AA du dispositif est de préférence formé de composants disponibles dans le com- merce et il est logé juste en avant des piles ou batteries AA Il comprend trois parties, un transducteur d'entrée 6 AA, un transducteur de sortie 7 AA, et un circuit intégré 8 AA. Le transducteur d'entrée peut être formé d'un élément rapporté miniature comprenant un microphone à conden- sateur ayant pour fonction de détecter les ondes acoustiques d'un sifflement humain et deles transformer en énergie électrique. Il est souhaitable que la sensibilité la plus élevée du microphone se trouve dans la bande de fréquences comprise entre 660 et 1980 Hz. La courbe de réponse du microphone doit de préfé- rence diminuer rapidement en dehors de cette bande de fré- quences afin que la possibilité de la commande du dispositif par des signaux indésirables soit réduite, de même que le traitement correspondant nécessaire des signaux. Le transducteur de sortie 7 AA peut être une source acoustique miniature d'un type connu, par exemple utilisée dans les caisses enregistreuses électroniques et les horloges numériques d'alarme Il donne un signal élevé de sortie ayant une tonalité de 3,3 k Hz, constituant un signal acoustique d'alarme. Le matériel nécessaire à la construction du dispositif comporte des contacts pour la bascule d'alimen- tation, des contacts du commutateur, et une bague de fixation. Le dispositif comporte deux contacts 9 AA pour la batterie d'alimentation. Un premier contact est fixé dans le capuchon amovible d'extrémité et il peut être formé d'une bande métallique revêtue (par exemple de bronze au phosphore). Ce contact forme aussi la moitié du contact du commutateur, sur la lèvre du capuchon 3 AA d'extrémité. L'autre contact de la batterie d'alimentation est monté dans une cloison 10 AA se trouvant à mi-chemin à l'intérieur du corps du boîtier Ce contact peut aussi être formé d'une bande métallique revêtue ou d'un fil d'acier revêtu de nickel, ayant la forme d'un ressort spiralé. Deux contacts 11 AA de commutateur sont destinés à permettre la commande par tout ou rien L'un peut se trouver sur le rebord du capuchon amovible d'extrémité et fait partie du contact de la batterie d'alimentation. L'autre 12 AA peut comporter un fil revêtu disposé le long du bord interne du compartiment de la batterie d'alimenta- tion et retenu dans des cavités formées dans l'élément moulé Il dépasse du rebord externe du capuchon dans le compartiment logeant le circuit électronique et il est formé de manière qu'il soit contre le contact plat disposé dans le capuchond'extrémité L'action par tout ou rien est obtenue par rotation du capuchon d'extrémité 3 AA. Le circuit intégré 8 AA est de préférence un circuit monolithique spécialisé de très faible puissance. Le rôle de ce circuit est d'accepter l'énergie électrique provenant du transducteur d'entrée 6 AA, de traiter cette information et de transmettre au transducteur 7 AA de sortie un signal de tonalité donnant une alarme audible à la suite d'un signal acoustique prédéterminé tel qu'un sifflement humain L'énergie transmise au circuit peut parvenir de deux ou quatre piles 5 à l'oxyde d'argent Ag 2 O de 1,5 V, couramment connues sous le nom de type 576 et utilisées dans l'appareillage photographique et les calculatrices. Le mode de réalisation préféré de circuit intégré 8 AA peut être raccordé de l'une de deux manières telles que représentées sur les figures 4 et 5 La figure 6 est un diagramme synoptique de ce circuit intégré. Sur les figures 4 et 5, une alimentation montée entre des bornes 1 et 2 est nécessaire afin que le circuit fonctionne L'extrémité positive de l'alimentation doit être connectée à la borne 1 et l'extrémité négative à la borne 2 L'alimentation peut être formée de piles ou d'accu- mulateurs ou peut être une tension provenant d'une source placée à distance et comprise de préférence entre 2,4 et 7,0 V Le courant consommé dans ces conditions doit être inférieur à 50 p A. Le circuit de réglage de fréquence comporte une résistance et un condensateur montés entre les bornes 3 et 4, et il est commun aux deux montages du circuit inté- gré Ce circuit ou réseau doit être stable afin qu'il assure un fonctionnement fiable du circuit intégré. Le transducteur d'entrée 6 AA représenté sur la figure 4 est monté entre les bornes 5 et 2 et le trans- ducteur de sortie 7 AA est monté entre les bornes 6 et 7. Comme l'indique la figure 5, les transducteurs d'entrée et de sortie 6 AA et 7 AA peuvent être formés par un seul dispositif Dans ce cas, le transducteur optimal ayant les deux fonctions est un disque piézoélectrique. On se réfère maintenant à la figure 6 sur laquelle l'alimentation est destinée à distribuer la tension appli- quée et à assurer son retour De préférence, le circuit intégré ne comporte pas de régulation interne. Le fonctionnement du circuit intégré dépend essentiellement de la fréquence de l'oscillateur et en conséquence du signal de sortie des deux circuits diviseurs du signal de l'oscillateur. Le signal de sortie du microphone 5 est amplifié en 8 et une impulsion est créée pour chaque transition positive de la tension du microphone avec un signal de sortie de l'oscillateur 9. La période du signal reçu est analysée par comp- tage du nombre d'impulsions d'horloge de l'oscillateur compris entre les impulsions de l'amplificateur et d'un circuit conforma- teur d'impulsion Le contenu du circuit 10 d'analyse de période peut être chargé dans un registre 11 de période et l'égalité des deux valeurs peut être vérifiée par un comparateur 12 de période. Lorsque le circuit 13 diviseur du temps de sortie a compté jusqu'à une valeur maximale prédéterminée et lorsque le signal d'entrée se trouve en dehors de certaines limites, le circuit logique 14 de commande passe à l'état d'inactivité dans lequel le signal de sortie n'est pas transmis et l'en- trée 5 du microphone est active Chaque fois que le signal de sortie de l'amplificateur et du circuit conformateur d'impulsion 8 est actif, le circuit logique de commande vérifie le nombre dans le circuit d'analyse de période et, lorsqu'il se trouve entre les limites, pour la première fois après l'état inactif, le contenu est chargé dans le registre de période Il s'agit de l'état de transition entre l'état inactif et l'état de transmission d'une tona- lité La durée de l'état de transition est déterminée par le contenu du compteur 15 de transmission de tonalité. Pour chaque signal successif du circuit amplifi- cateur et conformateur 8, la période mesurée par le circuit d'analyse est vérifiée par rapport au contenu du registre 11 de période Si les valeurs sont égales pendant 64 périodes consécutives, comme mesuré par le compteur 15, le circuit intégré passe à l'état de transmission de tonalité. Lorsque le signal d'entrée se trouve en dehors des limites au cours de l'état de transition, le circuit revient à l'état inactif L'état de transition recommence lorsque lescontenusdu registre 11 de période et du circuit d'analyse de période ne sont pas égaux. Pendant la durée de l'état de transmission de tonalité, le signal de sortie de l'amplificateur et du circuit conformateur est supprimé Le circuit 16 diviseur de tonalité peut fonctionner dans l'état de transmission de tonalité, de même que le circuit tampon 17 de sortie. Ce dernier est commandé par un signal de sortie du circuit diviseur 13 afin qu'il forme plusieurs salves de tonalité. La durée de l'état de transmission de tonalité est déterminée par le circuit diviseur 13 qui, lorsque le nombre terminal est atteint, remet le circuit à l'état inactif ç Comme le registre 11 et le comparateur 12 de période ont une résolution de deux bits,-quatre valeurs sont pos- sibles Etant donné l'incertitude sur la numérisation de la période d'une forme d'onde reçue, le circuit peut être sensible dans quatre bandes. Lorsque l'oscillateur est réglé à 52,2 k Hz, le circuit a les caractéristiques suivantes: réponse à l'entrée bande un 825 à 942,9 Hz bande deux 942,9 à 1100 Hz bande trois 1100 à 1320 Hz bande quatre 1320 à 1650 Hz Durée minimale à 825 Hz 77,6 ms à 1650 Hz 38,8 ms Tonalité de sortie: 3,3 k Hz Durée du signal de sortie: 1,24 s Toute modification de l'oscillateur 9 provoque une modification des paramètres précités de fonctionnement. On se réfère maintenant à-la figure 7 qui indique que les trois sections du circuit A 2 forment un oscillateur travaillant à 52,8 k Hz, correspondant à une période de 18,94 ps Les deux sections du circuit A 3 forment un compteur en cascade assurant une division par quatre, ayant une sortie à la broche A 3 P 13 à 13,2 k Hz, correspondant à une période de 75,76 ps. Le signal de sortie du microphone est amplifié par les circuit A 41 et A 13 qui ont une gain de 47 chacun. La largeur de bande de cette paire d'amplificateurs est limitée du côté des basses fréquences par les trois conden- sateurs de couplage et, du côté des hautes fréquences, par la fréquence de saut des amplificateurs opérationnels LM 4250 Les trois sections du circuit A 15 forment un bascule de Schmitt, assurant une oscillation logique complète pour les petits signaux d'entrée du microphone Les deux sections du circuit A 16 qui forment, avec une partie du circuit A 19, un circuit conformateur d'impulsions sont telles qu'ils créent, à la sortie A 16 P 13, une impulsion formée avec une durée positive correspondant au signal de l'oscillateur à la broche A 16 P 11, la fréquence de répétition étant égale à celle du signal de la broche A 16 P 3 provenant de la sortie du microphone. Le signal de sortie de l'oscillateur à la broche A 3 P 13 est transmis au circuit d'analyse de période qui est un compteur en cascade à quatre étages ayant un étage de dépassement Les signaux d'entrée d'horloge parviennent aux broches A 4 P 3, A 4 P 11, A 5 P 3, A 5 Pil et A 6 P 3 et se partagent tous un signal commun d'établissement transmis par la sortie du circuit amplificateur et conformateur d'impulsion, après retard dans les deux sections du circuit A 17 Lorsque la période comprise entre les impulsions communes d'établis- sement appliquéesau circuit d'analyse de période est comprise entre 8 et 16 impulsions de l'oscillateur à la broche A 3 P 13, les broches A 5 P 13 et A 6 P 2 transmettent un signal de faible niveau Ceci se produit lorsque le signal d'entrée du micro- phone est compris entre 825 et 1650 Hz Les broches Pl à P 6 du circuit A 6 forment l'étage de dépassement et, après réception d'un signal d'horloge, la broche A 6 P 2 passe à un niveau élevé jusqu'à ce qu'elle soit mise à un faible niveau à la fin du temps de mesure. L'état inactif correspond au moment o la broche A 18 Pl est à un faible niveau, assurant le rétablissement du basculeur d'état de transmission (broches P 9 à P 13 du circuit A 18) Lorsque le signal de la broche A 8 P 6 passe à un niveau élevé, indiquant que le microphone reçoit un signal compris entre 825 et 1650 Hz, le signal de broche A 18 Pl passe à une valeur élevée et charge les trois bits les moins significatifs du circuit d'analyse de période dans le registre de période Seuls les deux bits les plus significatifs (broches A 7 P 5 et A 7 P 9) sont actifs lorsque le premier étage (broche P 9 à P 13 du circuit A 6) et sa sortie de comparateur à la broche A 9 P 3 ne sont pas connectés. Le comparateur de période - est réalisé avec deux portes OU exclusif et les broches P 10 à P 13 du circuit A 8 Pendant l'état de transmission, la broche A 18 P 10 est à un faible niveau et la broche A 18 P 12 à un faible niveau tant que le comparateur de période indique que la période d'entrée et la période mémoriséesont identi- ques, dans les limites du pouvoir de résolution du circuit. Lorsque le signal de sortie du microphone se trouve en dehors des limites de 825 et 1650 Hz pendant l'état de transition, le signal de la broche A 8 P 6 passe à un faible niveau et met le circuit logique de commande à l'état inactif Les deux sections des circuits A 31, A 32 et A 33 forment un compteur en cascade à six étages qui constitue le compteur de présence de tonalité Cette chaîne de compteurs est mise à zéro chaque fois que le signal il de sortie du comparateur de période à la broche A 18 P 1 O passe à un faible niveau indiquant que le nombre mémorisé et le nombre actuel ne sont pas égaux. Lorsque le compteur de tonalité en cours atteint un nombre égal à soixante-quatre, la broche A 20 P 3 reçoit un signal d'horloge et le circuit passe à l'état de transmis- sion de tonalité Le signal de sortie de l'amplificateur est inhibé par le signal de la broche A 2 O Pl parvenant aux broches P 3 et PS du circuit A 15 Le signal de la broche A 20 P 2 est faible pendant l'état de transmission de tonalité et'le signal de l'oscillateur provenant de la broche A 3 P 13 est transmis par la broche A 19 P 6 à la broche A 34 P 3 Le circuit diviseur de tonalité commande le vibreur de sortie (circuit A 10) et le circuit diviseur de temps de sortie, à l'aide du signal provenant de la broche A 34 P 13. Le circuit tampon de sortie correspondant aux broches P 6 et P 10 du circuit A 10, est mis dans trois états par les broches Pl et P 2 ducircuit A 20 pendant l'état inactif si bien qu'un seul transducteur peut être utilisé comme microphone et haut-parleur Le vibreur de sortie est aussi commandé par un basculeur du circuit de division de temps de sortie afin qu'il donne huit salves de tonalité pendant le signal-de sortie de 1,24 s. Le circuit diviseur du temps de sortie est un compteur en cascade à douze étages qui compte 4096 cycles du signal de sortie à 3,3 k Hz et transmet alors un signal d'horloge à la broche A 20 P 11 Une impulsion de la broche A 20 P 13 rétablit la broche P 4 du circuit A 20 et interrompt l'état de transmission de tonalité, le circuit revenant à l'état inactif. Il faut noter que l'invention, au moins dans le mode de réalisation décrit précédemment; concerne un dispositif nouveau, original et extrêmement utile pour la localisation d'objets qui ne sont pas à leur place Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Emetteur-récepteur acoustique destiné à être fixé ou incorporé à un objet à localiser, caractérisé en ce qu'il émet un signal de sortie à la suite d'un signal acoustique de déclenchement, ce signal pouvant être produit par une personne sans assistance mécanique ou électrique. 2 Emetteur-récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal acoustique de déclen- chement est compris dans une gamme prédéterminée de fré- quences supérieure à la gamme normale des fréquences vocales. 3 Emetteur-récepteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal acoustique de déclen- chement est formé par un sifflement d'une personne. 4 Emetteur-récepteur selon l'une des revendica- tions 2 et 3, caractérisé en ce que le signal de sortie est un signal audible de sortie qui se trouve en dehors de la plage prédéterminée de fréquences du signal de déclen- chement afin qu'une réaction acoustique soit évitée. Emetteur-récepteur selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le signal de sortie est un signal visuel donné par une lampe. 6 Emetteur-récepteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal de sortie se maintient pendant un certain temps après la fin du signal de déclenchement. 7 Emetteur-récepteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un transducteur d'entrée ( 6 AA) destiné à recevoir le signal de déclenchement et à le transformer en un premier signal électrique, un circuit ( 8 AA) destiné à traiter le premier signal électrique, et un transducteur de sortie ( 7 AA) destiné à émettre le signal de sortie après réception d'un second signal électrique provenant duc 5 ircuit ( 8 AA). 8 Emetteur-récepteur selon la revendication 7, caracté- risé en ce que les transducteurs d'entrée et de sortie ( 6 AA, 7 AA) sont tous deux formés par un seul dispositif tel qu'un disque piézoélectrique. 9 Emetteur-récepteur selon l'une des revendica- tions 7 et 8, caractérisé en ce que le circuit ( 8 AA) comporte un amplificateur passe-bande ( 8) alimenté par le transduc- teur d'entrée ( 6 AA) en association avec un réseau de filtrage destiné à donner une bande passante de réponse de sortie lorsqu'il est commandé par le signal de déclenchement dans une gamme prédéterminée, et la réponse est transmise à un circuit détecteur ( 16) qui commande un commutateur électro- nique permettant la formation d'un signal de sortie par un oscillateur ( 9) et un circuit tampon de sortie ( 17), grâce au transducteur de sortie ( 7 AA). 10.Emetteur-récepteur selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le circuit est une pastille de circuit intégré ( 8 AA). 11 Emetteur-récepteur selon la revendication , caractérisé en ce que le circuit ( 8 AA) est un circuit monolithique spécialisé de très faible puissance.