Brevet FR2729021A1 — publié le 19960705

CODEUR MULTIVOIE A STRUCTURE MONOVOIE. La présente invention concerne un codeur multivoie permettant d'effectuer des modifications de paramètres d'un processus. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, à l'équipement de cockpits d'aéronefs. Ainsi, dans ce type d'application, elle peut être avantageusement utilisée pour assurer, par exemple, la commande d'un récepteur ADF (radio compas). Habituellement, les codeurs simple voie se composent d'un bouton rotatif couplé à une roue codeuse à laquelle est associé un ou plusieurs détecteurs permettant de délivrer une information relative à la position angulaire du codeur et à son sens de rotation. Bien entendu, la conception de la roue codeuse et des détecteurs qui lui sont associés est fonction du principe de détection mis en oeuvre, lequel peut être de nature électromécanique, magnétique, optique, etc... Les codeurs multivoie font, quant à eux, intervenir plusieurs structures de codeurs simple voie agencés de manière à ce que les boutons et les roues codeuses soient - 2 - 2729021 disposés coaxialement tout en étant décalés les uns par rapport aux autres. Les axes des ensembles bouton/roue codeuse sont alors conçus de manière à s'engager coaxialement les uns dans les autres de manière à pouvoir tourner les uns par rapport aux autres. Avantageusement, ces boutons présentent des diamètres différents de manière à ce que leur superposition défi- nisse un ensemble de forme conique dans lequel chacun des boutons est identifiable au toucher. Compte tenu de leur structure et du fait qu'ils nécessi- tent autant de codeurs que de nombre de voies, les codeurs multivoie sont des appareils relativement coûteux et volumineux. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose à cet effet un codeur multivoie utilisant une structure de codeur monovoie, c'est-à-dire comportant un seul bouton couplé à une seule roue codeuse à laquelle sont associés des moyens de détection de la position angulaire et du sens de rotation de la roue. Selon l'invention, ce codeur est caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, des moyens de sélection de voie incorporés au bouton et, d'autre part, des moyens permet- tant d'associer à l'information délivrée par les susdits moyens de détection, une information relative à la voie qui a été sélectée sur les susdits moyens de sélection. Avantageusement, les moyens de sélection de voie pourront consister en des moyens de détection de présence d'un doigt, de type capacitif. - 3 - 2729021 Dans ce cas, ces moyens de détection de présence pourront faire intervenir une armature fixe de condensateur, sur laquelle est appliquée une tension alternative ou impul- sionnaire à haute fréquence, et au moins une armature externe de condensateur solidaire du bouton et disposée en regard de l'armature fixe. Un dispositif de détection est en outre prévu de manière à détecter une perte d'énergie parasite due au contact d'un doigt sur l'une ou l'autre des armatures mobiles. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à un mode de détection de type capacitif. Une telle détection pourrait être aussi bien de type résistive, mécanique, piézoélec- trique, thermoélectrique, ou même optique. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci- après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés: La figure 1 est une vue de la face avant d'un récepteur ADF (radio compas) équipant le poste de pilotage d'un aérodyne; La figure 2 est une représentation schématique illustrant un mode de modification d'un para- mètre affiché sur un afficheur associé à un codeur à trois voies; La figure 3 est une coupe schématique d'un codeur à trois voies de type classique; La figure 4 est un premier mode d'exécution d'un codeur à trois voies selon l'invention dans lequel la sélection de voie s'effectue par effet capacitif; - 4 - 2729021 La figure 5 est une variante d'exécution du codeur représenté sur la figure 4; La figure 6 est un schéma synoptique du circuit électronique associé au codeur; La figure 7 est un diagramme représentant les niveaux de tension aux bornes du système de condensateur du sélecteur capacitif, selon la nature de la sollicitation du bouton. La face avant 1 du récepteur ADF, qui est représentée sur la figure 1, constitue un exemple parmi d'autres, d'utilisation de codeurs dans un tableau de commande d'un cockpit d'aérodyne. Dans cet exemple, la face avant 1 comprend deux affi- cheurs V, V' auxquels sont associés deux codeurs respec- tifs à trois voies, par exemple du type de celui qui se trouve représenté sur la figure 3. Les boutons B!, B2, B3, B'i, B'2, B'3 de chacun de ces codeurs comprennent trois couronnes cylindriques coaxiales axialement superposées dont les diamètres vont en décroissant (en allant de la première couronne qui est adjacente à la face avant 1 jusqu'à la dernière qui se trouve la plus éloignée de ladite face 1). La modification d'un paramètre à l'aide de ces codeurs peut s'effectuer digit par digit et/ou par groupes de digits par exemple de la façon indiquée sur la figure 2. Dans cet exemple, la rotation du bouton B1 commande une modification (incrémentation ou décrémentation, selon le sens de rotation) des deux premiers digits D1,2 affichés sur l'afficheur. Le bouton B2 est affecté au digit central D3 tandis que le bouton B3 commande la modifica- tion des deux derniers digits D4,5. - 5 - 2729021 Pour parvenir à ces résultats, la solution utilisée jusqu'ici consiste à utiliser trois boutons indépendants B1, B2, B3 couplés à trois codeurs respectifs au moyen de trois axes coaxiaux s'emboîtant les uns dans les autres, à savoir: - un axe central A3 reliant le bouton B3 à la roue codeuse C3 du premier codeur; - un premier axe tubulaire A2 monté rotatif autour de l'axe central A3 et reliant le bouton B2 à la roue codeuse C2 du deuxième codeur; - un deuxième axe tubulaire A1 monté rotatif autour du premier axe tubulaire A2 et reliant le bouton B1 à la roue codeuse C1 du troisième codeur. Bien entendu, à chaque roue codeuse C1, C2, C3 est asso- cié au moins un système de détection SD1, SD2, SD3 faisant intervenir par exemple deux couples émet- teur/récepteur d'ondes lumineuses, les roues codeuses C1, C2, C3 étant alors percées d'une multiplicité de trous uniformément répartis sur un cercle concentrique. Comme précédemment mentionné, l'invention a pour objet une solution, à la fois plus simple, moins coûteuse, plus efficace et se prêtant mieux au traitement numérique des informations. Elle consiste à utiliser un codeur comprenant une roue codeuse unique C entraînée par un seul bouton B associé à un sélecteur. Ce bouton B peut être alors conformé de manière à présen- ter une forme analogue à celle constituée par l'ensemble des trois boutons B1, B2, B3 utilisés dans la solution antérieure. - 6 - 2729021 Ainsi, pour obtenir un codeur analogue à celui représenté sur la figure 3, le bouton B pourra comprendre, comme illustré sur les figures 4, 5, 6, trois couronnes cylin- driques coaxiales superposées Cl, C2, C3 solidaires les unes des autres et présentant des diamètres différents les uns des autres. Dans ces exemples, le sélecteur de voies fait intervenir un système capacitif comprenant: - d'une part, une armature fixe de condensateur AF de forme cylindrique, solidaire du boîtier 2 du codeur, cette armature AF1 s'engage dans une cavité annulaire coaxiale 3 du bouton B qui débouche au niveau de sa base 4, et - d'autre part, deux armatures de condensateur AM1, AM2 de formes cylindriques, recouvrant respectivement les couronnes cylindriques C1 et C2 du bouton B. Bien entendu, le corps du bouton B est réalisé en un matériau diélectrique tel que, par exemple, une matière plastique moulée. Tel que représenté sur la figure 6, le circuit de sélec- tion de voie associé à ce bouton B fait intervenir un générateur G apte à engendrer un signal périodique de fréquence de l'ordre de quelques MHz, par exemple 4 MHz. Ce signal est appliqué à un circuit comprenant successi- vement un condensateur Cl, une diode DR1 montée en direct et une résistance R1 reliée à la masse. Le point de jonction J1 entre le condensateur Cl et la diode DR1 est relié, d'une part, à la masse, par l'intermédiaire d'une diode DR2 montée en inverse et, d'autre part, à l'armature fixe AF du système capacitif associé au bouton B. - 7 - 2729021 Le point de jonction J2 entre la diode DR1 et la résis- tance R1 est relié à un circuit de comparaison comprenant au moins deux comparateurs CP1, CP2 qui comparent la tension aux bornes de la résistance R1 à deux tensions de seuil respective VS1, VS2. Les sorties de ces deux comparateurs CP1, CP2 sont reliées à un circuit logique L qui effectue la commande d'un sélecteur SEL (multiplexeur) à trois sorties V1, V2, V3 qui correspondent aux trois voies du dispositif. Le fonctionnement de ce dispositif est alors le suivant: Dans le cas o seule la couronne C3 du bouton B est sollicitée, aucune capacité parasite n'est introduite dans le circuit par le système capacitif. La tension Ul au point de jonction J2 est alors supérieure au seul VS1, les sorties des comparateurs CP1 et CP2 sont à l'état 1.1 et, en conséquence, le circuit logique L commande le sélecteur SEL de manière à connecter les sorties 01, 02 du codeur à la voie V1. La rotation du bouton B entraîne donc l'émission sur la voie V1 d'une information impul- sionnaire exploitable par exemple pour commander l'incrémentation ou la décrémentation d'un digit ou d'un groupe de digits d'un paramètre. Dans le cas o la rotation du bouton B est engendrée par une action sur la couronne C2, le contact des doigts sur l'électrode cylindrique AM2 introduit une capacité para- site qui engendre une atténuation du signal fonction de la capacité introduite. Cette capacité qui est sensiblement proportionnelle à la surface en regard des armatures AM2 et AF et inversement proportionnelle à la distance qui sépare ces armatures, provoque une chute de tension qui amène la tension au point J2 à une valeur U2 inférieure au seuil de tension - 8 - 2729021 VS1 mais supérieure au seuil de tension VS2. Les sorties des comparateurs CP1 CP2 se trouvent alors à l'état logique 01. Compte tenu de cet état, le circuit logique commande alors le sélecteur SEL de manière à connecter les sorties 01, 02 du codeur (codage en position angu- laire/sens de rotation) à la voie V2. D'une façon analogue, lorsque la rotation du bouton B est engendrée par une action sur la couronne C3, le contact des doigts sur l'armature cylindrique AM3 introduit une capacité parasite, par exemple d'une valeur égale à la moitié de la précédente, qui engendre une atténuation de la tension au point J2 qui passe à une valeur U3 infé- rieure au seuil S2. Les sorties des comparateurs CP1, CP2 se trouvent alors à l'état 0.0. Compte tenu de cet état, ce circuit logique L commande alors le sélecteur SEL de manière à connecter les sorties O1 et 02 du codeur à la voie V3. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode d'exécution du mode de sélection de voies précédemment décrit. Ainsi, les sorties O1 et 02 du codeur pourraient être directement transmises à un microcontrôleur pc indi- qué en traits interrompus. L'information de sélection de voie est alors transmise à ce microcontrôleur pc par un convertisseur analo- gique/numérique AD (également en traits interrompus) dont l'entrée est connectée au point J2- Cette solution permet d'associer à chaque information délivrée par le codeur une information d'identification de la voie. Le traite- ment de ces informations est ensuite effectué par le microcontrôleur pc en fonction du programme applicatif qui lui est associé. Dans la variante d'exécution représentée figure 5, le système de détection capacitive associé au bouton B' fait intervenir, en plus des armatures externes de condensa- _9 _ 2729021 teur AM'2, AM'3, des armatures internes annulaires coaxiales AI2, AI3 situées à proximité de l'armature fixe AF'. La surface de ces armatures internes AI2, AI3 qui sont respectivement connectées aux armatures externes AM'2, AM'3, est alors déterminée de manière à obtenir des écarts de tension U1 - U2, U2 - U3 et U1 - U3, les plus importants possibles, pour diminuer au maximum les risques d'erreur de sélection de voie. Un avantage des solutions précédemment décrites consiste en ce qu'elles permettent d'adjoindre sans difficulté aux fonctions du bouton, une fonction supplémentaire telle que, par exemple, une fonction de validation. Il suffit en effet de faire en sorte que l'axe reliant le bouton à la roue codeuse soit mobile axialement de manière à pouvoir actionner un interrupteur INT logé dans le boitier du codeur. Un ressort de rappel R peut alors être prévu pour maintenir l'interrupteur INT en position de repos et n'obtenir un changement d'état de l'interrupteur INT qu'à la suite d'un effort axial exercé sur le bouton B, à l'encontre de l'action exercée par le ressort R. Dans les codeurs multivoie précédemment décrits, le fait que le bouton soit monobloc et, qu'en conséquence, les éléments cylindriques en couronne sont solidaires, ne pose pas de problème ergonomique particulier. En effet, l'opérateur ne regarde pas le codeur pendant son utilisation mais le paramètre qu'il modifie et qui est indiqué sur l'afficheur. Par ailleurs, grâce aux dispositions précédemment décrites, le microcontrôleur ou éventuellement le proces- seur qui lui est associé, peut commander des moyens de - 10 - 2729021 signalisation permettant d'indiquer à l'opérateur la fonction de la couronne qui est touchée avant même qu'elle soit actionnée. Cette signalisation peut, par exemple, consister en une modification graphique du para- mètre affiché telle que, par exemple, une surbrillance, une vidéo inverse, une modification de la couleur, un clignotement. Cette signalisation pourrait être également assurée au moyen d'une information sonore telle que, par exemple, un message vocal obtenu par synthèse vocale. - 11 - 2729021 Revendications 1. Codeur multivoie du type comprenant un bouton (B) couplé à une roue codeuse (C) à laquelle sont associés des moyens de détection (ER) de la position angulaire et, éventuellement, du sens de rotation de la roue (C), caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, des moyens de sélection de voie (AF, AM2, AM3) incorporés au bouton (B) et, d'autre part, des moyens permettant d'associer à l'information délivrée par les susdits moyens de détec- tion (ER), une information relative à la voie (V1 à V3) qui a été sélectée sur les susdits moyens de sélection (AF, AM2, AM3). 2. Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdits moyens de sélection (AF, AM2, AM3) consistent en des moyens de détection de présence aptes à détecter la présence d'un doigt sur une zone déterminée du bouton (B). 3. Codeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les susdits moyens de détection (AF, AM2, AM3) de présence sont de type capacitif. 4. Codeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les susdits moyens de détection de présence comprennent une armature fixe de condensateur (AF) solidaire de la structure fixe (2) du capteur et sur laquelle est appliquée une tension alternative ou impul- sionnaire à haute fréquence, et au moins une armature externe de condensateur (AM2, AM3) solidaire du bouton (B) et disposée en regard de l'armature fixe (AF), cette armature étant conçue de manière à pouvoir être amenée en contact électrique avec un doigt de l'opérateur. - 12 - 2729021 5. Codeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la susdite armature externe (AM2, AM3) présente une forme cylindrique et recouvre une couronne (C2, C3) du bouton (B). 6. Codeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'armature externe (AM2, AM3) est reliée à une armature interne (AI2, AI3) plus rapprochée de l'armature fixe (AF). 7. Codeur selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'armature fixe (AF) présente une forme tubulaire cylindrique et s'engage dans une cavité annulaire (3) coaxiale formée dans le bouton (B) et qui débouche au niveau de sa base (4). 8. Codeur selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le bouton (B) comprend trois couronnes (Cl, C2, C3) de diamètre différent dont deux seulement sont revêtues d'une armature externe de conden- sateur (AM2, AM3) éventuellement associée à deux arma- tures internes respectives (AI2, AI3). 9. Codeur selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les susdits moyens de sélection de voies comprennent au moins un comparateur (CP1, CP2) apte à comparer la tension (U) appliquée à l'armature fixe (AF) à une valeur de seuil (VS1, VS2) et un circuit lo- gique (L) associé à un sélecteur de voies (SEL) qui reçoit les informations émanant des susdits moyens de détection (ER) et qui les transmet sur une voie (V1, V2, V3) selon le niveau de ladite tension (U). 10. Codeur selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les susdits moyens de sélection comprennent un convertisseur analogique/numérique (AD) qui reçoit un signal représentatif de la tension (U) - 13 - 2729021 appliquée à l'électrode fixe (AF) et qui transmet un signal numérique correspondant à un microcontrôleur (pc) qui reçoit les informations délivrées par les moyens de détection (ER) du codeur. 11. Codeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de signalisa- tion, par exemple lumineux ou sonore, de la voie sélec- tée. 12. Codeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble comprenant le bouton (B), la roue codeuse (C) et l'axe d'accouplement (A), est mobile axialement avec rappel par ressort (R), de manière à pouvoir actionner un interrupteur (INT) en exerçant sur le bouton (B) une force antagoniste à l'action du ressort (R).