Brevet FR2616242A1 — publié le 19881209

La presente invention est relative å un dispositif qui permet, a partir d'informations se manifestant sous la forme d'un signal pouvant prendre l'un ou l'autre de deux états différencies, perceptibles sur l'écran d'un microordinateur exécutant un programme commandant l'apparition sur l'écran desdites informations selon une loi prédéterminée, de fournir un nombre éleve d'ordres distincts propres à la commande et au contrôle du déroulement de fonctions quelconques, à mettre en oeuvre de façon indépendante du micro-ordinateur luimême.Dans ce qui suit, il doit être entendu que le terme micro-ordinateur utilise n'a en lui-même aucun caractère limitatif et que le dispositif de l'invention pourrait s' appliquer quel que soit l'appareil, notamment un ordinateur, un mini-ordinateur, un micro-processeur, etc. Dans de nombreuses applications, il est nécessaire de pouvoir commander à distance des ensembles electriques, mécaniques, optiques ou autres dont le deroulement des fonctions qu'ils assument exige un nombre élevé de signaux, declenchant, contrôlant ou arrêtant ces fonctions. I1 en va ainsi par exemple dans le domaine actuellement en pleine expansion de la robotique où la gestion des mouvements d'un ou de plusieurs bras telèmanipulateurs permettant d'associer à chaque mouvement d'un bras l'accomplissement d'un geste precis, nécessite l'envoi d'ordres multiples strictement selectionnes dans le temps et parfaitement contrôles selon des sequences déterminees. On conçoit egalement l'intérêt de commandes centralisées dans certaines applications domestiques, afin de programmer et gérer le déroulement exactement prevu d'un ensemble de taches menageres ou autres, telles par exemple que la commande automatique de l'éclairage des pièces d'un appartement ou d'une maison selon les besoins, des appareils de chauffage ou de cuisson, des ensembles électroniques audio-visuels ou à autre usage utilises dans l'environnement quotidien d'une habitation, d'un système de surveillance et de mise en garde vis-a-vis des tentatives d'effraction de domicile, etc. De même, on peut imaginer facilement d'autres applications, en agriculture pour la gestion d'un système d'arrosage automatique ou de contrôle de la température de serres de culture, de distribution de nourriture à des animaux élevés en batterie.Enfin, dans le domaine des loisirs et des jeux, pour la commande d'ensembles mobiles (trains électriques, engins télécommandés...) ou encore pour commander des effets lumineux diversifiés dans une salle de spectacle, il peut être indispensable de disposer d'un ensemble de signaux electriques très nombreux et convenablement échelonnés dont la durée et l'augmentation peuvent être contrôlees afin d'assurer le déclenchement et l'arrêt programme des fonctions a accomplir, généralement par l'ouverture ou la fermeture de relais ou interrupteurs, agissant sur l'alimentation de moteurs ou autres organes d'actionnement appropriés. On sait naturellement programmer un ordinateur pour lui permettre de fournir des instructions capables d'assurer le déroulement adéquat d'un processus déterminé dont les paramètres ont été préalablement fixés en fonction des résultats à obtenir. Toutefois, avec un tel micro-ordinateur, si l'on souhaite que celui-ci puisse commander directement le déroulement du processus choisi, il est indispensable de constituer l'interface entre l'ordinateur et les organes qui accomplissent les fonctions souhaitées des éléments périphériques, généralement appelés cartes d'entrée-sortie à relais, agencées pour venir adresser dans la mémoire de l'ordinateur à travers un registre d'entrée des informations extérieures fournies par des capteurs divers et pour restituer ensuite des instructions de commande à des appareils externes à travers des relais de commutation appropriés.Or ces cartes présentent des inconvénients lorsqu'il s'agit de les associer à un micro-ordinateur dont les capacités fonctionnelles, quoique très importantes sur certains modèles actuellement disponibles, ne sont cependant pas adaptées a la commande directe de processus extérieurs, contrairement aux machines de grandes puissances spécifiquement programmées pour certaines fonctions déterminées. Notamment, un micro-ordinateur n'est pas normalement prévu pour fournir des signaux de sortie destinés à la commande de relais ou interrupteurs extérieurs, en particulier lorsqu'à partir d'informations fournies par des capteurs, le programme de traitement de celles-ci peut conduire à des choix de solutions parmi un nombre élevé d'éventualités, exigeant autant de voies de sortie qui excèdent rapidement les possibilités des cartes à relais disponibles. Un autre inconvénient résulte du coût généralement élevé de telles cartes qui branchées directement sur le micro-ordinateur à une prise de sortie de celuici, ne sont pas en outre compatibles d'un appareil à un autre, ce qui limite d'autant leurs posibilités d'utilisation. Enfin, ces cartes ne peuvent convenir lorsque les fonctions a accomplir exigent un nombre de signaux qui dépasse la centaine, voire plus. La solution devient dans ce cas totalement inadaptée. La présente invention concerne un dispositif qui permet d'éviter totalement ces inconvenients, en évitant l'remploi des cartes entrées-sorties à relais, tout en permettant de disposer, à partir d'un micro-ordinateur même le plus simple, d'une capacité à fournir un nombre très élevé de signaux de commande, échelonnés et distribués dans le temps selon n'importe quel programme traité par l'appareil, afin de déclencher autant de fonctions extérieures qu'on le désire selon toute séquence appropriée. A cet effet, le dispositif considéré se caractérise en ce qu'il comporte un support adapte à s'appliquer contre la face externe de l'écran de visualisation du micro-ordinateur et portant un ensemble de capteurs propres å fournir chacun un signal selon que l'écran présente, en regard de ce capteur, un point lumineux, les points de l'écran et les capteurs sur le support étant diposés selon deux matrices identiques de pas déterminé, de telle sorte que l'éclairement ou l'extinction des points selon une séquence établie par un programme traité par le micro-ordinateur provoque l'émission ou l'absence d'émission d'un signal par les capteurs, chacun de ceux-ci etant relié par une liaison électrique distincte à un relais ouvert ou ferme en fonction de la présence ou de l'absence de signal à la sortie dudit capteur. Dans ce qui précède. le terme relais utilisé doit être naturellement pris au sens le plus large et peut con--:erner aussi bien un interrupteur électromécanique ou contacteur, dont les bornes sont reliées ou indépendantes, selon qu'un élément mobile occupe l'une ou l'autre des deux positions sous l'effet de l'attraction ou de la répulsion de cet élément mobile par le passage d'un courant dans une bobine d'électro-aimant, que tout autre dispositif électronique où sous l'effet du signal issu du capteur se produit un brusque changement de ses caractéristiques et par suite des conditions de fonctionnement de ce dispositif passant d'un état à un autre (transistor bloqué devenant conducAteur, montage en flip-flop, thyristor ,etc). De préférence, chaque relais associé a un capteur est monté dans un circuit comprenant un amplificateur du signal issu de ce capteur, avant d'attaquer le relais. Notamment, le circuit peut comporter une résistance réglable, ajustant le niveau du signal à l'entrée d'un amplificateur à transistor en montage "Darlington" délivrant à sa sortie une tension de commande suffisante pour produire le basculement du relais. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les capteurs sont constitués par des cellules photo-électriques, des photodiodes, des phototransistors ou plus généralement tout composant électronique sensible à la lumière, portées par un cadre muni de moyens de fixation sur la face externe de l'écran du micro-ordinateur. Ces moyens peuvent être constitués par des ventouses prévues sur le cadre et permettant d'appliquer directement celui-ci sur l'écran. En variante, ces moyens peuvent être des éléments à pince débordant du cadre et venant serrer par l'extérieur les côtés du boîtier de l'écran, en plaquant également le cadre contre celui-ci. La matrice du capteur sur le support et des points lumineux ou obscurs sur l'écran peut être de forme et de dimensions quelconques, seulement limitées par l'encombrement minimal des capteurs placés côte à côte sur le support. Ainsi, on peut prévoir, soit d'occuper la totalité de la surface de l'écran, soit une partie seulement de celle-ci, en conservant la possibilité pour l'utilisateur de visualiser sur l'écran d'autres informations en particuliler en relation avec le déroulement correct des fonctions externes commandées par les signaux issus des capteurs. Le programme traité par le micro-ordinateur, qui provoque l'apparition dans la matrice des points de l'écran, les éclairements et extinctions successives de ces points avec une séquence dans le temps et une répartition appropriées selon les relais à actionner et les fonctions à accomplir, peut être de nature quelconque et être aisément enregistré sur un support convenable, propre à être exploité par l'appareil. Les possibilités d'adaptation d'un tel programme sont infinies et peuvent permettre, par des modifications généralement très simples, de satisfaire à toute nouvelle organisation de commande de travail des relais déclenchant les fonctions à accomplir, la seule limitation concernant le nombre des capteurs pouvant être disposés dans la matrice du support appliqué sur l'écran. A cet égard cependant, on pourra noter que pour une cellule photoélectrique miniaturisée présentant un encombrement de 7 mm sur 7 mm, soit une 2 surface d'environ 50 mm , on pourra encore sur l'écran d'un micro-ordinateur de 20 X 25 cm, ce qui est relativement réduit, disposer de 500 emplacements possibles si l'on dispose chaque cellule avec un écartement vis- & vis de ses voisines dans la matrice de 1 cm, et même d'un nombre double, soit 1 000 cellules, en les disposant côte à côte. Le micro-ordinateur pourra ainsi fournir de 500 à 1 000 points d'éclairement, soit autant de signaux de commande, dépassant ainsi de façon incomparable les possibilités actuelles des cartes à relais entrée-sortie disponibles dans la technique. Le dispositif de l'invention peut naturellement être applique, quel que soit le type de micro-ordinateur utilisé, pouvant s'adapter à n'importe quel écran. Jointe a l'accroissement considérable mentionné plus haut du nombre possible de commutations1 et au caractère modulable de celles-ci, cette compatibilité du dispositif constitue un avantage remarquable, en permettant en outre une réduction de prix exceptionnelle, l'ensemble du support portant les capteurs et des circuits associés å ceux-ci pouvant être réalisés avec des coûts de production très réduits. Le dispositif considéré est par ailleurs particulièrement facile à utiliser, la réalisation d'un programme assurant l'allumage ou l'extinction des points de la matrice de l'écran selon les fonctions à réaliser, pouvant être effectuées de la manière la plus rapide avec des connaissances de programmation des plus limitées, qu'une simple notice d'utilisation pourrait d'ailleurs fournir sans difficultés. L'invention permet ainsi d'envisager des facultés nouvelles d'utilisation d'un micro-ordinateur pour des applications aussi diversifiées que la robotique et plus généralement pour la commande à distance de fonctions quelconques, nécessitant le déclenchement de relais ouvrant ou fermant selon le cas, l'alimentation du circuit déterminé. D'autres caractéristiques et avantages d'un dispositif de commutation établi conformément à l'invention apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel: - la Figure 1 est une vue schématique en perspective du dispositif considéré; - la Figure 2 est une vue partielle de profil, illustrant un mode de réalisation particulier du montage du support sur l'écran du micro-ordinateur - la Figure 3 représente un schéma d'un circuit électrique associé à un capteur du dispositif. Sur la Figure 1, la référence 1 désigne de façon très schématique un micro-ordinateur de type classique, comportant un ensemble de visualisation 2 muni d'un écran cathodique 3 et un boîtier 4 contenant l'ensemble des circuits électroniques de l'ordinateur. Des prises de connection 5 pour l'alimentation du micro-ordinateur à des périphériques usuels (non représentés), par exemple une imprimante, sont également schématisées sur le dessin, ainsi que les fentes 6 permettant d'introduire dans l'appareil les disquettes de programme à traiter. Tous ces éléments sont classiques et par eux-mêmes ne concernent pas pas l'invention, qui peut s'adapter à n'importe quel type de micro-ordinateur du moment que celui-ci, par un programme approprié peut faire apparaître sur son écran 3 une matrice 7 de points 8, propres, selon le déroulement du programme, a s'éclairer ou à s'éteindre, comme le schématisent sur le dessin les signes en e ou en + représentés. Selon des séquences déterminées et avec une répartitinn choisie dans la matrice, chacun de ces points 8 de la matrice 7 peut donc successivement s'eclairer ou s'éteindre et fournir ainsi un signal lumineux (lorsqu'il est éclairé) ou au contraire ne fournir aucun signal (lorsqu'il est éteint). La matrice 7 peut occuper toute la surface de l'écran 3 ou seulement une partie de celui-ci, le micro-ordinateur permettant de façon connue par un effet de "loupe" de produire cette variation et s'il y a lieu d'associer aux points de la matrice, s'éclairant ou s'éteignant selon le cycle choisi, des informations visuelles complémentaires ou des indications quelconques. Selon l'invention, on associe alors à l'écran 3 avec la matrice de points 7, un support extérieur 9, constitué d'un cadre 10 présentant sensiblement les dimensions de l'écran 3 et muni de moyens, ici des pattes élastiques débordantes 11 qui permettent de l'appliquer contre cet écran de telle sorte que la partie centrale 12 du support entourée par le cadre 10 recouvre pratiquement sur toute son étendue l'écran 3.Sur cette partie 12 est prévu une matrice 13 de capteur 14 dont le détail de la réalisation sera indiqué ci-après, ces capteurs étant répartis dans la matrice de telle sorte qu'a chaque point 8 de l'écran corresponde un capteur 14, placé ainsi en regard de ce dernier.Les capteurs 14 sont, dans l'exemple considéré, constitués par des cellules photo-électriques d petites dimensions, capables de se-répartir sur la partie centrale 12 du cadre 1 selon la matrice 13, chaque cellule étant raccordée par une liaison appropriée 1 à un connecteur 16 prévu sur un des côtés du cadre 10. Ce connecteur 16 est à scx tour réuni par une tresse conductrice 17 à une fiche multibroche 18 dont les fiches sont adaptées à s'emboîter dans une prise 19 solidaire d'une plaque 29 supportant notamment une pluralité de relais 21 dont chacun est à commander Sar une des cellules 14. Sur le dessin, pour simplifier celui-ci, n'apparaissent gBe trois relais 21 ; en outre, on a schématiquement fait figurer, h côté de chaque relais 21, une diode électro-luminescente 22 permettant de détecter l'ouvertule ou la fermeture du relais associé ainsi qu'en 23 et 24 des composants électroniques dont le rôle sera exposé plus loin. La Figure 2 montre de profil, le montage du support 9 sur le boîtier 2 du micro-ordinateur, les pinces 11 venant sur celui-ci par le côté en maintenant la partie centrale 12 du cadre 10 appliquée contre l'écran 3 en amenant ainsi face à face les matrices 7 et 13 et en disposant chaque point 8 en regard d'un capteur 14 et vice versa de telles sorte que pour chaque point 8 éclairé la cellule photo-électrique du capteur 14 associé fournisse un signal, alors qu'au contraire aucun signal n'est délivré lorsque le point n'est pas illuminé. Dans la variante ci-dessus, la fixation du support 9 sur l'écran 3 est réalisée par des pattes élastiques 11. Bien entendu, d'autres solutions sont également possibles, par exemple en utilisant des ventouses 25, prévues aux quatre coins du cadre 10, ou tout autre système qui permet de plaquer le cadre contre l'cran en faisant coïncider, face à face, les deux matrices 9 et 13 et les points 8 devant les capteurs 14. La Figure 3 illustre, à titre purement indicatif, un exemple d'un circuit électronique dans lequel est monté chaque capteur, la cellule photo-électrique 26 correspondante etant connectée en série avec une résistance 27 réglable entre les bornes d'ali m entation 28 et 29, la résistance permettant d'ajuster le niveau de seuil du signal délivré. Celui-ci est ensuite amplifie en 30 par un ensemble de deux transistors 31 et 32 connectés en montage Darlington, la tension de sortie actionnant au-dela d'une valeur appropriée un relais 33. Une diode 34 et un condensateur 35 évitent les oscillations du relais dues à la fréquence de balayage de l'écran 3. Le relais ainsi actionné peut commander à volonté tout autre circuit (non représenté) comme déja expliqué dans ce qui précède. On réalise ainsi un dispositif de conception très simple qui permet d'allier aux potentialités d'un micro-ordinateur assurant selon toute séquence souhaitee une commutation de points lumineux sur l'écran, le déclenchement de relais extérieurs, propres eux-memes à commander des fonctions multiples, dans un ensemble efficace et peu coûteux, modulable selon chaque utilisation et en particulier le nombre des fonctions à assurer. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas au seul exemple de réalisation décrit et représenté telle elle en embrasse au contraire toutes les variantes. En particulier, il est clair que l'invention est parfaitement compatible quelle que soit la structure interne du micro-ordinateur utilisé. Par ailleurs, doit être également comprise dans le domaine de l'invention, une autre application qui, transposée directement de celle plus spécialement décrite, permet de mettre en oeuvre les dispositions envisagées, non pas seulement pour l'exploitation de points lumineux apparaissant sur l'écran pour la commande de circuits extérieurs mais également pour agir sur le fonctionnement du micro-ordinateur lui-meme. Ainsi, on sait que dans certains appareils, on peut utiliser un "crayon électronique" réuni par une liaison électrique aux circuits de commande du microordinateur, un tel crayon ayant pour effet, lorsqu'il est pointé sur l'écran, d'indiquer à l'appareil une certaine position déterminée sur celui-ci. Sur l'écran, toute image, å un instant donné, semble immobile pour l'oeil humain ; en réalité, elle est en quelque sorte réécrite à la fréquence de balayage de l'écran. Dès lors, quand le micro-ordinateur envoie une de ces images répétitives sur l'écran, il conserve la trace de celle-ci au moment exact où il agit. Quand le crayon touche l'écran, il doit" - a l'opposé de l'oeil humain une succession d'éclairs lumineux par seconde. Ces éclairs sont recueillis par le micro-ordinateur à travers la connection d'entrée du crayon. Le micro-ordinateur calcule un temps de mesure entre le moment de l'émission et le moment de la reception pour déterminer ainsi la position exacte qui a été touchée par le crayon. Le dispositif de l'invention peut mettre à profit ces dispositions pour creer des instructions envoyées à l'entrée de l'appareil lui-meme, la matrice des cellules photo-électriques associée à l'écran étant amenagée pour que les signaux reçus soient recueillis par le crayon à travers un système de commutation électro-mecanique ou électronique dont la position est commandée par un signal extérieur. A titre d'exemple, on pourrait ainsi relier les cellules de la matrice à autant d'interrupteurs ou relais commandés respectivement par l'ouverture d'un nombre correspondant de portes ou fenêtres d'une habitation, le micro-ordinateur étant programme pour rester inactif tant que l'ensemble de ces portes ou fenêtres est fermé. L'appareil scrute successivement tous les interrupteurs pour connaître leurs positions autant de fois par seconde et reste passif Jusqu't ce que l'un d'entre eux soit ouvert, auquel cas le micro-ordinateur peut déclencher une alarme à travers l'une de ses sorties. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commutation d'un ensemble de fonctions au moyen de l'écran d'un micro-ordinateur, caractérisé en ce qu'il comporte un support (9) adapté à s'appliquer contre la face externe de l'écran de visualisation (3) du microordinateur (1) et portant un ensemble de capteurs (14) propres å fournir chacun un signal selon que l'écran présente, en regard de ce capteur, un point (8) lumineux, les points de l'écran et les capteurs sur le support étant disposés selon deux matrices identiques (7, 13) de pas determiné, de telle sorte que l'éclairement (0), ou l'extinction (+) des points de l'écran, selon une séquence établie par un programme traité par le micro-ordinateur provoque l'émission ou l'absence d'émission d'un signal par les capteurs, chacun de ceux-ci étant relié par une liaison électronique distincte (15, 16, 17, 18) à un relais (21), ouvert ou fermé, en fonction de la présence ou de l'absence de signal à la sortie dudit capteur. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les relais commandés par les signaux fournis par les capteurs, sont des contacteursinterrupteurs électro-mecaniques, éle riques ou électroniques. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque relais est monté dans un circuit comportant un amplificateur (30) du signal issu du capteur avant d'attaquer le relais. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit comporte un amplificateur à transistors en montage Darlington. 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (9) comporte des moyens de fixation (11-25) sur la face extérieure de l'écran (3) constitués par des pattes formant pinces élastiques (11) ou des ventouses d'appui (25). 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice (7) des points lumineux de l'écran (3) occupe tout au partie dudit écran. 7 - Dispositf selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les capteurs (14) sont constitués par des cellules photo-électriques, des photodiodes, des phototransistors ou tout autre composant sensible à la lumière. 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux émis par les capteurs sont renvoyes sur une entrée du micro-ordinateur pour constituer des instructions de commande de celui-ci.