Brevet FR2549986A1 — publié le 19850201

L'invention a pour objet un appareil à microprocesseurs incorporés destiné spécialement à l'exécution de diverses expériences dans les établissements scolaires, en sciences expérimentales: physique, biologie. Il existe actuellement dans ce domaine de nombreux appareils divers adaptés souvent à une seule expérience, qui imposent aux élèves le relevé ou l'enregistrement de mesures et l'exécution de tâches longues, fastidieuses qui détournent leur attention du phénomène physique observé et qui les rebutent. L'invention a pour but principal de parvenir a un appareil d'usage général adaptable à plusieurs fonctions, telles qu'un service complémentaire d'exécution de calculs et de tracés pour des appareils existants classiques, un service de connexion intermédiaire pour des manipulations à signaux électriques en électronique, pH métrie, photo métrite, électromagnétisme, thermométrie, un service d'intégration en tant qu'appareil primaire pouvant faire partie d'appareils intégrés complexes exploitant toutes les possibilités de la technique. Un appareil pour l'expérimentation scolaire à usage général selon l1i#wention comprend une unité centrale et de nombreux modules individuels se montant sur cette unité centrale. Cette dernière comprend les moyens voulus pour mémoriser des valeurs, effectuer des calculs, commander l'impression de texte, afficher des résultats, transmettre des résultats à une autre machine, avec des circuits auxquels peuvent être connectés des capteurs, en particulier des capteurs à coupure de faisceau lumineux comprenant de pré- férence des capteurs à deux faisceaux chacun espacés de 10 mm ou d'une autre distance connue ; l'unité centrale comprend en outre un clavier ayant des touches numériques et des touches de fonctions, des moyens d'affichage et des prises de connexion d'accessoires périphériques (imprimante, table traçante, calculateur, etc..). L'unité centrale a une face principale sur laquelle se trouve le clavier et qui présente, selon l'invention, à proximité de ce dernier, un élément de connexion destiné à recevoir divers modules interchangeables munis chacun d'un élément complémentaire de connexion ayant chacun une mémoire morte programmée pour une application donnée. L'appareil comprend aussi des touches de fonction propres au programme contenu dans la mémoire morte de chaque module. Il est prévu, selon l'invention, que chaque module peut contenir aussi une mémoire vive destinée à compléter la mémoire de l'unité centrale quand l'expérimentation à laquelle est consacré le module nécessite cette mémoire vive complémentaire. De préférence, dans le cadre de l'invention, certaines au moins des touches affectées aux modules sont des touches à doubles fonctions et l'une des touches sert à choisir l'une ou l'autre des deux séries de fonctions des autres touches. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, les touches affectées aux modules font partie du clavier de l'unité centrale. Quand il s'agit de touches à double fonction, les fonctions de chaque touche sont indiquées sur chaque module de part et d'autre de chaque touche et deux indicateurs visuels, par exemple des diodes électro-luminescentes, sont disposées en concordance avec chaque série de fonctions pour indiquer laquelle est en service. On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description d'un exemple de réalisation de l'invention. On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue de côté en coupe par un plan longitudinal d'un appareil selon l'invention, - la figure 2 est une vue partielle de dessus montrant le clavier de l'unité centrale qui fait partie de l'appareil de la figure 1 avec un élément de connexion pour des modules divers, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 avec un module connecté à l'appareil. Un appareil conforme à l'invention comprend une unité centrale 1 (figure 1) et des modules individuels 2 facilement interchangeables sur l'unité centrale 1 grâce à des éléments de connexion dont l'un, indiqué par la référence 3 sur la figure 1, fait partie de l'unité centrale 1 Cette unité assure tous les services et possède tous les composants et tous les circuits nécessaires aux fonctions communes qu'elle doit exercer : branchement au secteur électrique, mémoires, micro-processeurs, interfaces, compteurs, temporisateurs pour traitement et enregistrement de données (classement, opérations simples et opérations plus complexes mais d'emploi général comme des calculs avec exposant ou en virgule flottante), entrées pour capteurs, sortie pour imprimante, écran, table traçante, etc... interfaces pour raccordement à un microordinateur ou à des appareils d'un autre type pour des manipulations d'électronique, d'électromagnétisme, de photométrie, de thermomé trie, ou pour le raccordement à des capteurs comme des détecteurs de présence ou de passage. En particulier, l'unité centrale comprend des capteurs pour détection de passage comprenant deux faisceaux espacés de 10 mm permettant de calculer une vitesse. L'unité centrale comprend des moyens d'affichage 4 et un écran 5 (figure 2). Ce dernier est pourvu de touches numériques 0 à 9 pour l'introduction de valeurs et pour l'exécution d'opérations, ainsi que des touches de fonctions, appelées par exemple RZ = remise à zéro, AR. arrêt, MS = manipulation suivante, EFF = affichage des résultats, T = calcul de temps, V = calcul de vitesse, etc... cette liste n'étant pas limitative. Selon une caractéristique importante de l'invention, l'appareil comprend en plus une rangée de touches de fonctions désignées dans cet exemple par les lettres A à E, qui sont affectées aux divers modules 2 pouvant être montés sur l'élément de connexion 3. Il serait possible de prévoir ces touches A à E tcet exemple ne devant pas être considéré comme en limitant le nombre à cinq) sur chacun des modules 2, mais il est particulièrement avantageux comme dans le cas présent, de prévoir ces touches de fonctions supplémentaires As sur le clavier de l'unité de base 1 bien qu'elles n'aient pas de rôle direct à jouer avec ce dernier en l'absence d'un module 2. Chaque module 2 est un boîtier contenant une mémoire morte programmée pour une application déterminée ; il suffit de changer de module pour changer l'utilisation de l'appareil. Il est possible de doter les modules 2, ou certains d'entre eux, d'une mémoire vive complémentaire à celle qui existe dans l'unité centrale quand l'emploi envisagé le nécessite, par exemple pour l'exécution de comptage sta viatique en radioactivité. Les touches de fonction supplémentaires deviennent actives quand un module 2 a été mis en place sur l'élément de connexion 3. Les fonctions ne sont pas les mêmes selon les modules Il est donc préférable que l'élément de connexion 3 se trouve placé sur l'unité de base 1 à proximité du clavier 5 de celle-ci, de façon que chaque module 2 porte en regard de chaque touche A à E la mention de la fonction qui lui est affectée avec ce module. Selon un perfectionnement supplémentaire, chaque touche A à E est susceptible d'avoir deux fonctions différentes dont les mentions figurent sur les modules 2. Il est donc préférable que le boîtier de ces derniers soit réalisé de manière à entourer la rangée des touches A à E pour que les mentions des doubles fonctions apparaissent d'un- côté et de l'autre de chaque touche comme on le voit sur la figure 3. Pour le modèle 2 représenté sur cette figure, les doubles fonctions sont 2 pour la touche A : V et Vm (carré de la vitesse et vitesse moyenne) 2 pour la touche B : T et Tm (carré du temps et temps moyen) pour la touche C : a et NM (accélération et nombre de mesures) pour la touche D : EC et EC + EP (énergie cinétique et énergie cinétique + énergie potentielle) pour la touche E : EP et VM (énergie potentielle et valeur d'une masse). Le choix entre une série de fonctions et l'autre série, (en pratique celles de gauche et celles de droite par rapport à la touche) se fait au moyen d'une touche supplé mentaire de choix de fonctions CF portant deux flèches opposées = ; à cette touche CF sont associés deux indi cafteurs de position, par exemple deux diodes électrolumines centes 6,7 dont l'allumage indique que la série de fonctions de gauche ou celle de droite est en service ; de préférence, chaque diode 6,7 est sensiblement dans le prolongement d'une rangée de fonctions. Chaque enfoncement de la touche CF fait passer d'une rangée de fonctions à l'autre. Ainsi, les 5 touches A à E permettent 10 fonctions différentes pour un même module 2. Ce sont, par exemple, des fonctions de sortie (affichage, impression, sortie d'un signal,...) ou des fonctions d'entrée (introduction de données) ou des fonctions de gestion (modification de calculs, obtention de signaux extérieurs, etc..). L'encombrement et le coût du clavier 5 de l'unité centrale sont fortement réduits. Par ailleurs, ces fonctions changent avec chaque module 2. Les touches de fonctions supplémentaires A à E sont gouvernées chacune par le programme particulier inclus dans chaque module. Il est donc possible de réaliser pour une seule unité centrale 1 un grand nombre de modules 2 adaptés chacun à une expérimentation déterminée. En pratique, chaque module 2 comprend un boîtier dans lequel est ménagée une ouverture 8 afin de laisser passer, quand le module est monté sur l'unité centrale 1, la rangée des touches de fonctions supplémentaires A à E, la touche de choix de fonction CF -et les diodes électroluminescentes 6,7 qui font partie du clavier 5 de l'unité centrale. REVENDICATIONS 1. Appareil pour la détection, l'enregistrement, le traitement et l'affichage de grandeurs physiques ayant des circuits de mémorisation, de traitement des données, de commande de moyens d'affichage et de commande d'accessoires périphériques, un clavier à touches numériques et à touches de fonctions, caractérisé en ce qu'il comprend d'une-part une unité centrale (1) pourvue des circuits et des composants nécessaires à l'exercice de fonctions générales telles que alimentation électrique1 enregistrement et traitement de données, exécution d'opérations courantes, sorties pour accessoires périphériques, interfaces de raccordement, clavier (5) à touches numériques et touches de fonctions générales, cette unité centrale (1) ayant un élément de connexion (3), d'autre part de nombreux modules (2) individuels à élément de connexion complémen- taire, de sorte que l'on peut adjoindre à l'unité de base (1) l'un quelconque des nombreux modules (2) interchangeables contenant chacun au moins une mémoire morte programmée pour une application déterminée, l'appareil ayant en outre une rangée de touches de fonctions supplémentaires (A à E) qui sont rendues actives et gouvernées par le module (2) monté sur l'unité centrale (1). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que certains au moins des modules (2) comprennent une mémoire vive complémentaire affectée à l'exécution d'opérations propres à l'application commandée par le module considéré. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les touches de fonctions supplémentaires (A à E) sont placées sur le clavier (5) de l'unité centrale (1). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de connection (3) est placé à proximité des touches de fonctions supplémentaires (A à E) faisant partie du clavier (5) et les mentions des fonctions de ces touches supplémentaires (A à E) sont portées par chacun des modules (2). 5. Appareil selon la revendication 3, caractérise en ce que certaines au moins des touches de fonctions supplémentaires (A à E) sont à doubles fonctions et chaque module (2) comprend un boîtier qui entoure ces touches de fonctions supplémentaires (A à E) quand il est monté sur l'unité de base (1), les deux fonctions de chaque touche de fonctions supplémentaires (A à E) étant indiquées par des mentions portées par chaque module d'un coté et de l'autre côté de ces touches de fonctions (A à E). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les touches de fonctions supplémentaires (A à E) sont accompagnées d'une touche de choix de fonctions (CF) portée par l'unité centrale (1) et rendue active par le module monté sur cette dernière. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la touche de choix de fonctions (CF) est accompagnée d'indicateurs (6,7) montés sur l'unité centrale (1) et indiquant laquelle des rangées de mentions situées d'un côté et de l'autre côté des touches de fonctions supplémentaires (A à E) est à considérer quand un module est monté sur l'unité centrale (1). 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque module (2) comprend un boîtier qui présente une ouverture (8) pour laisser passer après son montage sur l'unité centrale (1) une rangée de touches de fonctions supplémentaires (A à E), une touche de choix de fonctions (CF), deux diodes électro-luminescentes (6,7), les fonctions des touches (A à E) étant portées sur ce boîtier de part et d'autre de ladite ouverture (8) en correspondance avec ces touches (A à E).