Brevet FR2597212A1 — publié le 19871016

ENSEMBLE POUR VERIFIER DES INFORMATIONS COMPRENANT UN DETECTEUR AUTONOME ET UN SUPPORT COMPORTANT UNE SURIE D'INFORMATIONS. L'invention concerne un nouvel ensemble pour vérifier des informations, pouvant constituer un jeu ou un moyen d'enseignement. Dans le brevet américain US-A-3 662 078, on a décrit un ensemble du type en question comprenant - d'une part, un support comportant une série d'informations identifiées par des zones, correspondant à une réponse déterminée, imprimés au moyen d'une encre conductrice ou isolante, zones ayant le même aspect visuel - d'autre part, d'un dispositif détecteur des surfaces conductrices constituant les zones et susceptible d'émettre un signal déterminé lorsqu'il est en contact avec une telle surface, relié à un magnétophone qui permet de poser des questions. Cette solution, ne permet malheureusement que de détecter des réponses binaires, du type "bon" ou "mauvais" ou "oui" ou "non", ce qui en limite considérablement l'intérêt et la portée. En outre, ce détecteur n'est pas autonome. Dans le brevet américain US-A-3 818 610, correspondant au brevet français 2 116 165, on a proposé un autre système comprenant - d'une part, un support analogue, formé également de portions conductrices et isolantes ayant le même aspect visuel, - et d'autre part, un dispositif détecteur, mais cette fois autonome, comportant des contacts électriques concentriques destinés à venir au contact des zones, reliés à un circuit électri que émettant un signal lorsque le contact élec trique est établi. Ce détecteur autonome ne signale malheureusement que les bonnes réponses, ce qui également en limite considérablement la portée et l'intérêt ludique et/ou péda gogique. En outre et surtout, sur le plan pratique, cette réalisation nécessite des contacts électriques de bonne qualité et des portions conductrices constituant les zones de très faible résistance, ce qui grève alors considérablement le prix de revient de l'ensemble. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un ensemble du type en question qui ne soit pas limité seulement à des informations binaires mais puisse également réaliser des combinaisons plus importantes, soit également économique à fabriquer et à mettre en oeuvre, donc susceptible d'une grande diffusion, et enfin qui puisse recevoir de nombreuses fonctions additionnelles. Cet ensemble pour vérifier des informations du type comprenant . un support portant une série d'informations iden tifiées par des zones correspondant à une réponse déterminée, conductrices ou isolantes, toutes ces zones ayant le même aspect visuel, . un dispositif autonome, constitué par une tête de lecture destinée à assurer le contact avec les dites zones, reliée à un circuit électrique des tiné à émettre un signal lorsque la tête est en contact avec une zone conductrice, se caractérise - d'une part, en ce que les zones d'identifica tion du support correspondant à une réponse déterminée, présentent une première valeur de résistivité, alors que les autres zones correspondant à une autre réponse, présentent une autre valeur de résistivite - et d'autre part, en ce que le dispositif électronique de détection autonome comprend . des moyens électroniques pour comparer les valeurs de résistance de chacune des zones à des résistances de référence, . et des moyens électroniques pour traiter le résultat de ces comparaisons pour les esti mer en clair. Avantageusement, en pratique - le support est constitué par une feuille de papier et les zones d'identification sont imprimées au moyen d'une encre conductrice, dont la résistivité est différente selon la nature des zones - dans une variante, ces encres conductrices peuvent être additionnées d'autres types d'encre ayant des propriétés spécifiques complémentaires, susceptibles d'amener d'autres propriétés, telles que par exemple des encres capacitives, magnétiques, radioactives, thermiques, ce qui permet alors de multiplier le nombre des informations, donc les possibilités de détection du détecteur - pour un détecteur déterminé, les zones d'identification du support sont divisées en au moins deux familles principales distinctes . une première famille dont les surfaces im primées présentent une résistance inférieu re à cinquante kiloohms, . une seconde famille dont les surfaces imprimé mées présentent une résistance comprise en tre cinq cent et mille kiloohms en effet, on a déterminé que ce rapport de un à dix entre les valeurs de résistivité des surfaces imprimées est nécessaire lors que le support est une feuille de papier et ce, afin de tenir compte des impératifs techniques liés à l'imprimerie, des condi tions d'emploi et à la nature des supports mais également pour tenir compte des tolé rances exigées par l'électronique ;; - dans une première forme de réalisation, la tête de lecture comporte au moins deux contacts électriques montés sur un embout isolant, connectés à au moins deux comparateurs électroniques montés en parallèle, reliés chacun à une résistance de référence de valeur prédétermine, lesdits comparateurs étant susceptibles de distinguer et de différencier les niveaux de résistance de la surface du repère sur laquelle est appliquée la tête de lecture, ces comparateurs étant ensuite reliés à une logique électronique de commande, alimentée par une source électrique, destinée à exprimer en clair l'infor- mation traitée - dans une autre forme de réalisation, la tête de lecture comporte au moins deux contacts électriques montés sur un embout isolant, connectés à un convertisseur analogique digital, destiné à distinguer et à différencier les niveaux de résistance de la surface des zones sur laquelle est appliquée la tête de lecture - dans une variante perfectionnée, ce convertisseur analogique digital est intégré et connecté dans le microprocesseur constituant la logique et l'électronique de commande - la logique de commande est connectée à un oscillateur destiné à faire vibrer un module acoustique, par exemple un vibreur sonore - dans une version perfectionnée et avantageuse, la tête de lecture est constituée par un empilement de feuilles parallèles alternativement conductrices et isolantes, disposées verticalement, dont les tranches sont en contact d'une oart sur l'avant avec les zones du support, et d'autre part, sur l'arrière avec les pistes du circuit électronique de commande , ainsi, cet empilement formant tête de lecture peut être disposé soit en face et dans l'alignement du circuit électronique de commande, soit au-dessus ou au-dessous de celui-ci, ce qui augmente alors considérablement les possibilités techniques de réalisation du détecteur ; avantageusement, cet empilement est formé par des feuilles en élastomère, notamment en silicone respectivement conductrices et isolantes, le pas entre deux feuilles de même nature successives devant être le plus fin possible pour assurer le meilleur contact avec les connections du circuit électronique de commande ; en pratique , on obtient de bons résultats avec un pas voisin de 0,2 millimètre, de sorte que même si pour une raison quelconque, l'une des feuilles conductrices de l'empilement n'assurait pas de contact, ses voisines de même nature compenseraient cette déficience - dans une forme de réalisation pratique, le détecteur comporte un corps allongé, destiné à être pris dans la main, et l'ensemble électronique de détection forme un circuit imprimé rigide coulissant dans ce corps dont une extrémité forme la tête de lecture qui dépasse alors du corps et dont l'autre extrémité disposée à l'intérieur du corps comporte un contact électrique élastique destiné à informer l'unité électronique de traitement lorsque, sous l'effet d'une pression exercée sur la tête de lecture, le fond du corps vient appuyer sur ce contact électrique , ainsi, il n'est plus nécessaire de faire appel à des connections électriques mobiles par rapport au circuit imprimé, ce qui améliore la sûreté et la fiabilité du système et le rend plus résistant aux chocs - dans des formes plus élaborées, le dispositif détecteur peut comporter également . un compteur à mémoire électronique, ce qui permet soit de se juger, soit de jouer à plusieurs participants . un microprocesseur qénérateur pseudo aléatoire pour éviter à l'utilisateur de mettre en oeuvre l'appareil d'une manière non désirée. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif mais non limitatif, à l'appui des figures anne zées, La figure 1 est une représentation en vue schématique en coupe avec arrachement partiel d'une première forme de réalisation du dispositif détecteur électronique autonome conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 montrent en vue perspective sommaire un exemple de réalisation préféré de la tête de lecture. La figure 4 est un schéma synoptique d'une forme de réalisation montrée à la figure 1. Les figures 5 et 6 montrent une représentation de deux fiches de jeu réalisées sur un support conforme à l'invention. La figure 7 montre toujours en coupe sommaire un autre mode de réalisation d'un détecteur autonome selon l'invention dont le schéma synoptique est donné à la figure 8. La figure 9 montre une forme de représentation d'un support approprié pour collaborer avec ce détecteur selon les figures 7 et 8. En se référant à la figure 1, le dispositif détecteur autonome caractéristique de l'invention comprend essentiellement un corps (1) allongé, notamment en matière plastique, dont une extrémité effilée (2) présente une tête de lecture fixe (3) qui dépasse de ce corps (1). Selon la caractéristique de l'invention, cette tête de lecture (3) est reliée par des connections (4,5,6) à un circuit électronique de commande intégré (7) comprenant essentiellement des moyens de comparaison, de mesure et de traitement. Ce circuit (7) est relié respectivement - d'une part, à la source d'alimentation électrique (8) formée par exemple de deux piles de 1,5 volts disposées en série - d'autre part, à un vibreur sonore (9), par exemple un module piézo-céramique g - et enfin à des composants électroniques passifs (10) et aux résistances de référence (11) caractéristiques de l'invention. La tête de lecture caractéristique de l'invention (détaillée aux figures 2 et 3) est constituée par un empilement désigné par la référence générale (20) de feuilles parallèles de même épaisseur en silicone, respectivement conductrices (21) et isolantes (22). Un tel empilement est connu dans le commerce sous la dénomination de "connecteur élastomère", particulièrement sous la marque "ZEBRA". Le pas entre deux feuilles conductrices successives (21) contigues est voisin de 0,2 millimètre. Comme montré à la figure 3, cet empilement (20), qui forme la tête de lecture (3) se présente sous la forme d'un bloc de 3 x 3 x 6 millimètres. Par sa face avant (23), ce bloc vient en contact avec les zones d'identification (41,43 - 46,50) alors que par une tranche latérale inférieure (24), il vient en contact avec les pistes (4,5 et 6) du circuit imprimé (25) qui reçoit tous les composants détaillés à la figure 1. I1 va de soi que l'ensemble (20) est fermement appliqué sur ce circuit imprimé (25) pour bien assurer de bonnes connections électriques et ce, notamment par serrage dans l'extrémité (2) du filé du corps (1).Cette disposition dans laquelle la tête de lecture (20) s'appuie sur le circuit (25) sur portion appréciable de sa tranche latérale inférieure (24), assure une excellente connection électrique quelque soit l'état des pistes (4,5,6) ou des feuilles conductrices respectives (21). Dans une autre variante représentée, l'extrémité de connection du circuit (25) peut venir s'engager dans une encoche prévue à cet effet sur la face arrière de l'empilement (20) opposée à la face de contact avant (23). Le dispositif électronique détecteur autonome caractéristique de l'invention est montré en détail à la figure 4. Les deux contacts extrêmes (4,5) sont chacun reliés en parallèle d'une part, à un comparateur électronique respectivement (30) et (31), par exemple du type "trigger" et d'autre part, à une résistance de réfé rence respectivement (32) et (33), dont l'ensemble correspond à la référence (11) de la figure 1. A titre indicatif, les deux comparateurs (30) et (31) sont identiques, alors que la résistance de référence (32) a une valeur de cent kiloohms et la résistance (33) une valeur de deux mille kiloohms. Les comparateurs (30) et (31), ainsi que les résistances (32) et (33), sont ensuite reliées à une unité de traitement électronique (34), alimentée par les piles (8) pour commander le vibreur sonore (9).Le contact médian (6) est relié directement à cette unité de traitement (34). Cette disposition avec trois bornes de contact (4, 5,6) symétriques permet avantageusement et économiquement de supprimer des diodes que l'on devrait mettre pour éviter une influence mutuelle des résistances (32) et (33). Les figures 5 et 6 représentent, à titre d'exemple, deux formes de supports d'un ensemble pour tester des connaissances sur un jeu conforme à l'invention et destiné à mettre en oeuvre un dispositif autonome de détection conforme aux figures 1 à 4. Ce jeu se compose d'une pluralité de fiches imprimées de manière classique sur des feuilles de papier de grammage conventionnel. Chaque feuille comporte de manière connue des séries de questions (40), et une pluralité d'options de réponses (41 à 44) et (46 à 50). Chaque réponse comporte une zone d'identification respectivement (41-44) ou (46-50). La zone d'identification correspondant à la réponse exacte, à savoir (43,48), est réalisée au moyen d'une encre conductrice ayant exactement le même aspect physique et visuel que les autres repères, mais qui présente une résistance différente. A titre indicatif, les zones (43) et (48) qui correspondent à une bonne réponse ont une résistance de cinq cent kiloohms, alors que les autres zones correspondant à une réponse éronnée ont une résistance inférieure à cinquante kiloohms. En pratique, ces zones sont comme déjà dits imprimées au moyen d'encres conductrices mais de résistances différentes, réalisées à partir de compositions contenant des particules minérales, des particules de carbone ou de graphite et au moyen de techniques classiques d'impression Lorsque la face avant (23) de la tête de lecture (3,20) est en contact avec les surfaces les moins conductrices (43,48), on a donc une résistance entre les bornes (4,6) ainsi qu'entre les bornes (6,5) et ce, de l'ordre de cinq cent kiloohms. Comme la résistance entre les bornes (5) et (6) est plus faible que la résistance de référence (33), le comparateur (30) change d'état. A ce moment, l'unité de traitement en déduit que le repère concerné, à savoir (43) ou (48) correspond à une bonne réponse. L'unité de traitement (34) envoie alors un signal approprié au vibreur sonore (9) qui, par exemple, émet un son gai. En revanche, si la face avant (23) de la tête de lecture (3,20) est au contact d'une surface plus conductrice (41,46) qui est par exemple inférieure à cinquante kiloohms, les deux comparateurs (30) et (31) basculent indiquant par là à l'unité de traitement (34) une réponse éronnée. L'unité (34) envoie alors au vibreur (9) un signal différent, par exemple un signal sonore triste. Ainsi, contrairement à la réalisation décrite dans la demande de brevet français FR-A-2 116 165 visée dans le préambule, l'ensemble selon l'invention - d'une part, permet d'exprimer en clair toutes les réponses bonnes ou mauvaises avec pour chacune de ces réponses un signal approprié - d'autre part, ne comporte aucune pièce mécanique en mouvement, ce qui en augmente consîdérablemént la fiabilité et la durabilité - et enfin, permet avec des composants électroniques usuels, d'utiliser des encres d'imprimerie, donc pour réaliser les supports, de faire appel à la technique d'imprimerie et non plus de faire appel à des complexes feuille de métal sur support qui sont essentiellement coûteux. En d'autres termes, l'invention permet d'obtenir un signal approprié (musique gaie ou triste, lampe verte ou rouge) pour chaque réponse selon que celle-ci est bonne ou éronnée et non pas seulement un seul signal, seulement en cas de réponse exacte. Dans une variante perfectionnée montrée aux figures 7 et 8, le dispositif de détecteur autonome permet de percevoir non pas seulement deux niveaux mais trois niveaux ou une combinaison parmi trois informations. Ce détecteur perfectionné comprend essentiellement un corps (60) analogue à (1), qui reçoit un circuit imprimé rigide (61) analogue à (25). Ce circuit imprimé rigide (61) coulisse à l'intérieur du corps (1). La tête de lecture (62) également analogue à (3) et (20) est reliée par des connections (63,64,65) analogues à (4,5 et 6) à un circuit électronique de commande (66) alimenté par deux piles en série (67). Ce circuit électronique de commande (66) est relié au vibreur sonore (68) et comporte également deux résistances de référence respectivement (69) et (70) associées aux deux comparateurs (71) et (72). Comme précédemment, si les comparateurs (71) et (72) sont identiques, en revanche, les résistances de référence (69) et (70) sont dans un rapport de un à dix. L'extrémité interne (73) du circuit imprimé rigide (61) qui coulisse dans le corps (60) comporte un interrupteur élastique (74) destiné à se fermer sur l'unité de traitement (66) lorsque sous l'effet d'une poussée exercée en (62), le circuit imprimé rigide (61) coulisse dans le corps (60) pour venir s'appuyer contre le fond (75) de ce corps (60). Ce dispositif permet ainsi de détecter des zones de trois états de résistance, à savoir . faiblement résistant, grâce par exemple à (69) . moyennement résistant grâce à (70) . enfin, surface isolante grâce à (74). Ainsi, on peut donc combiner neuf (3 x 3) niveaux sonores du vibreur (68), ce qui permet donc d'obtenir une étendue appréciable correspondant par exemple à celle d'une gamme de musique, comme indiqué en figure 9. Cette gamme, dont la portée est désignée par la référence générale (80) est divisée en mesures élémentaires (81). Chaque mesure (81) reçoit une note (82) imprimée avec une encre de résistance déterminée choisie dans l'un des trois niveaux ci-dessus, à savoir :faiblement résistante, moyennement résistante ou isolante et ce, en fonction des réglages du détecteur. Chaque mesure (81) comporte également un repère (83) disposé en dehors de la portée imprimée avec les mêmes encres, mais dans une autre combinaison. Le tableau ci-après représente une table de vérité des neufs combinaisons réalisables possibles, à savoir - zéro : faiblement résistant (5 Mega - un : moyennement résistant (0,5 mega - deux : isolant. w l - ENCRE Rep. 83 Rep. 82 NOTE 0 O DO O 1 RE 0 2 MI 1 O FA 1 1 SOL 1 2 LA 2 0 SI 2 1 DO 2 2 RESERVE La première colonne donne le niveau de résistance du repère supérieur (83) alors que la seconde colonne correspond à celle de la note concernée (82). L'utilisateur applique la tête de lecture (62) sur le repère (83). L'unité de traitement (66) mémorise la valeur de résistance ainsi détectée. l'utilisateur applique ensuite le détecteur sur la note (82). L'unité (66) détecte alors la valeur correspondante de la résistance qui, associée à la valeur précédente mémorisée, permet de déterminer la note considérée et envoie cette information au vibreur (68) qui joue alors la note exacte correspondante. Dans une variante préférée, les informations successives sont mémorisées par l'unité (66) et sont restituées sous forme musicale seulement en fin de détection, éventuellement avec une confirmation sonore à chaque introduction de chaque note. Partant de ce principe de base, on peut imaginer de nombreuses variantes. On peut par exemple-introduire une mélodie dans l'unité de traitement (66) et, l'utilisateur à l'écoute de chacune des notes doit pointer sur la portée (80) la note ainsi jouée. Bref, on obtient ainsi une grande variété de possibilités ludiques et/ou pédagogiques. I1 va de soi que le vibreur sonore (9,68) peut être remplacé par d'autres moyens analogues destinés à exprimer l'information en clair, tels que par exemple un voyant lumineux (diode électroluminescente, synthèse de la voix), ce qui présente l'avantage d'obtenir une réponse directement compréhensible. De même, le détecteur peut comporter un compteur à mémoire électronique, ce qui permet de donner une appréciation sur l'ensemble des réponses fournies. Dans une forme de réalisation perfectionnée, et pour éviter à l'utilisateur de tricher, l'ensemble électronique de traitement comporte également un modèle mathématique pseudo-aléatoire qui permet de modifier l'interprétation de l'information collectée par la tête de lecture. L'ensemble selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport à ceux proposés à ce jour, notamment par rapport à ceux décrits dans les brevets cités dans le préambule. On peut citer - la simplicité de la structure et son faible encombrement -: - la possibilité de faire appel à des montages électroniques simples, donc peu coûteux - la possibilité d'apprécier des différences de résistances, donc d'obtenir une gamme d'informations non limitée à des réponses binaires - l'utilisation d'une tête de lecture précise, bon marché, ce qui réduit considérablement le coût du détecteur - enfin, la possibilité de réaliser les supports par les techniques classiques d'imprimerie. De la sorte, cet ensemble support et détecteur peut être utilisé dans de nombreuses applications ludiques, pédagogiques, pour toute activité de contrôle, de diagnostic, même scientifique. REVENDICATIONS 1/ Ensemble pour vérifier des informations, comprenant - un support comportant une série d'informations (40) identifiées par des zones correspondant (41,44,46,50) à une réponse déterminée, conductrices ou isolantes, ces zones ayant le même aspect visuel, - un dispositif autonome détecteur constitué par une tête de lecture (3,20,62) destinée à assurer le contact avec lesdites zones (41,44,46,50), reliés à un circuit électrique destiné à emettre un signal lorsque la tête de lecture est en contact avec une zone conducteur, caractérisé - d'une part, en ce que les zones d'identification du support (43,48) correspondant à une réponse déterminée, présentent une première valeur de résistance, alors que les autres zones (41,42 -44,46,47,49;;50) correspondant à une autre réponse présentent une autre valeur de résistance - et d'autre part, en ce que le dispositif électronique détecteur autonome comprend . des moyens électroniques pour comparer (30,31, 71,72) la valeur de résistance de chacunades zones à des résistances de ré férence (32,33), (69,70) . et des moyens électroniques pour traiter (34,66) le résultat de ces comparaisons pour les exprimer en clair. 2/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est constitué par une feuille de papier et les zones d'identification (41,44 - 46,50) sont imprimés au moyen d'une encre conductrice. 3/ Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour un détecteur autonome déterminé, les zones d'identification du support sont divisées en au moins deux familles principales distinctes une première famille dont les surfaces imprimées (43,48) présentent une résistance inférieure à cinquante kiloohms, une seconde famille dont les surfaces imprimées (41,42,44,46,47,49,50) présentent une résistance comprise entre cinq cent et mille kiloohms. 4/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête de lecture (3) du détecteur autonome comporte au moins deux contacts électriques (4,5) montés sur un embout isolant connecté à au moins deux comparateurs électroniques (30,31) montés en parallèle, reliés chacun à une résistance de référence (32,33) de valeur prédéterminée, lesdits comparateurs (30,31) étant susceptibles de distinguer et de différencier les niveaux de résistance de la surface de la zone sur laquelle est appliquée la tête de lecture (3), ces comparateurs (30, 31) étant ensuite reliés à une logique électronique de commande (34) alimentée par une source électrique (8) destiné à exprimer en clair l'information traitée. 5/ Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que la logique de commande (34) est connectée à un oscillateur destiné à faire vibrer un module acoustique (9, 68). 6/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête de lecture (3) du détecteur comporte au moins deux contacts (4,5) électriques montés sur un embout isolant connecté à un convertisseur analogique digital destiné à distinguer et à différencier les niveaux de résistance de la surface des zones sur laquelle est appliquée la tête de lecture. 7/ Ensemble selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tête de lecture (3,62) est constituée par un empilement (20) de feuilles parallèles alternativement conductrices (21) et isolantes (22) disposées verticalement dont la face avant (23) est en contact avec les zones (41,50) du support et d'autre part, sur l'arrière, avec les pistes (4,5,6 - 63,64,65) des circuits électroniques de commande (25,61). 8/ Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'empilement (20) formant la tête de lecture (3,62) est formée par une succession de feuilles en élastomère respectivement conductrices (21) et isolantes (22). 9/ Ensemble selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'empilement (20) formant la tête de lecture (3,62) est en contact avec les pistes (4,5,663,64,65) du circuit imprimé (25,61) par sa tranche latérale inférieure (24). 10/ Ensemble selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le détecteur autonome comprend un corps allongé (1,60) et en ce que l'ensemble électronique de détection forment un circuit imprimé rigide (61) coulissant dans ce corps (60), dont une extrémité forme la tête de lecture (62) qui dépasse du corps (60) et dont l'autre extrémité (73) disposée dans le corps (60) comporte un contact électrique élastique (75) destiné à former l'unité électronique de traitement (66) lorsque, sous l'effet d'une pression exercée sur la tête de lecture (62), le fond du corps (75) vient appuyer sur son contact élastique (74).