Brevet FR2854966A1 — publié le 20041119

r SYSTEME DE POINTAGE SANS FIL A RECHARGE ELECTRIQUE AUTCOMATIQUE POUR ORDINATEUR L'invention concerne un système de pointage sans fil à recharge électrique automatique pour ordinateur. Le but de ce système est de rendre plus convivial le système de pointage pour ordinateur communément appelé souris. 5 Ce système s'applique aux souris du type sans fil. Les souris sans fils n'étant reliées a rien doivent subvenir à leurs besoins en électricité. Afin d'éviter de devoir changer les piles trop souvent, ces souris embarquent actuellement, de façon permanente, de l'énergie pour fonctionner entre 4 à 6 mois. Ceci 10 se traduit par un encombrement et un poids plus importants que ceux des souris traditionnelles à fils. De plus, il reste toujours nécessaire de changer les piles à un moment ou un autre. Cette opération de changer les piles devient problématique lorsqu'on ne dispose pas de piles de rechange au 15 moment o on souhaite utiliser son ordinateur. La présente invention résout les problèmes ci-dessus exposés. Elle concerne un système de pointage sans fil à recharge électrique automatique pour un équipement informatique. Le système comprend - un organe de pointage mobile, notamment du type souris sans fil, comprenant une batterie, notamment du type batterie rechargeable, - un socle de recharge fixe, connecté à l'équipement informatique, notamment via une liaison de type USB. L'organe de pointage mobile transmet à l'équipement informatique, notamment par ondes radio et/ou par rayonnement infrarouge via le socle de recharge fixe, des informations liées à l'actionnement manuel de l'organe de pointage mobile par un 10 utilisateur, notamment le déplacement de l'organe de pointage mobile, les pressions des boutons de l'organe de pointage mobile. Le socle de recharge fixe comprend: - des bornes de recharge situées dans une ouverture 15 du socle de recharge fixe, destinées à fournir une tension électrique, - des moyens d'émission destinés à émettre des signaux infrarouges de localisation codés, notamment dans une zone de forme conique d'une ouverture de l'ordre de 45 située 20 dans l'axe de l'ouverture du socle de recharge fixe. Les signaux infrarouges de localisation codés contiennent des informations relatives à la position relative du socle de recharge fixe par rapport à l'organe de pointage mobile. L'organe de pointage mobile comprend: - des capteurs infrarouges, notamment de type phototransistors, situés à l'avant et de part et d'autre de l'organe de pointage mobile, destinés à capter les signaux infrarouges de localisation codés, - une motorisation, notamment deux moteurs en 30 configuration de type char, destinée à permettre: * un déplacement automatique autonome de l'organe de pointage mobile vers le socle de recharge, * un accouplement de l'organe de pointage mobile aux bornes de recharge du socle de recharge, notamment sous la forme d'un contact galvanique entre des bornes de la batterie et les bornes de recharge du socle de recharge fixe, - des moyens de commande destinés à commander la motorisation en fonction des signaux infrarouges de localisation codés. Il résulte de la combinaison des traits techniques que l'organe de pointage mobile localise le socle de recharge fixe et se déplace de façon autonome pour s'accoupler au socle de recharge fixe afin de recharger sa batterie. De préférence, selon l'invention, le système est tel que les moyens d'émission du socle de recharge fixe émettent les signaux infrarouges de localisation codés de manière discontinue, notamment 0lms toutes les secondes. Il résulte de la combinaison des traits techniques que 15 les moyens d'émission sont actifs 1% du temps et inactifs 99% du temps et que la quantité d'énergie émise par l'émetteur infrarouge est ainsi limitée. De préférence, selon l'invention, le système est tel que la motorisation est constituée en tout ou partie par des 20 éléments rétractables. Les éléments rétractables sont actionnés automatiquement en position rétractée par les moyens de commande au terme de chaque accouplement de l'organe de pointage mobile aux bornes de recharge du socle de recharge fixe. Il résulte de la combinaison des traits techniques que 25 les éléments constituant la motorisation n'entravent pas les déplacements de l'organe de pointage mobile lorsque ceux-ci sont commandés manuellement par l'utilisateur. De préférence, selon l'invention, l'organe de pointage mobile comprend des capteurs destinés à mesurer les déplacements 30 de l'organe de pointage mobile commandés manuellement par l'utilisateur. Les moyens de commande de l'organe de pointage mobile comportent en outre un microcontrôleur, associé aux capteurs, et destiné à activer la motorisation en fonction: * des mesures de déplacement de l'organe de pointage 35 mobile effectuées par le capteur, et/ou de paramètres prédéterminés, notamment en fonction d'une durée déterminée ou d'un niveau de charge prédéfini de la batterie. Il résulte de la combinaison des traits techniques que 5 la motorisation est activée quand l'utilisateur cesse d'utiliser l'organe de pointage mobile au-delà d'une certaine durée et/ou lorsque le niveau de charge de la batterie de l'organe de pointage mobile franchit un seuil déterminé. De préférence, selon l'invention, le système est tel 10 que le socle de recharge fixe est en outre connecté à une alimentation électrique, notamment de type secteur, indépendante de l'équipement informatique. Il résulte de la combinaison des traits techniques que l'organe de pointage mobile peut se déplacer de façon autonome 15 pour s'accoupler au socle de recharge fixe afin de recharger sa batterie alors même que l'équipement informatique est éteint. Ce nouveau système permet de disposer en permanence d'une souris fonctionnelle. D'autre part, la recharge pouvant s'effectuer régulièrement, la quantité d'énergie embarquée peut 20 être réduite, d'o un gain de place et de poids. Dans ce sens, on peut se rapprocher de l'ergonomie de la souris à fil sans la gêne du fil. L'intérêt du système par recharge automatique, par rapport à un système équivalent non automatique, qui serait composée d'un sabot sur lequel l'utilisateur placerait sa souris 25 pour la recharger quand il ne l'utilise pas, est que, dans ce système automatisé, l'utilisateur n'a pas besoin d'avoir une " discipline " d'utilisation: il utilise la souris quand il en a besoin, et chaque fois qu'il ne s'en occupe plus depuis un certain temps, elle se recharge. L'utilisateur ne rencontrera 30 jamais le désagrément de trouver sa souris sans fil déchargée. Ce dernier point est un fort avantage marketing du potentiel produit. Description structurelle La figure 1 est une description structurelle du 35 système selon l'invention. Le système est composé d'un organe de pointage mobile 1 et d'un socle de recharge fixe 2.L'organe de pointage mobile 1 est du type souris pour ordinateur, dont la fonction principale est de mesurer le déplacement du boîtier par rapport au sol et l'action d'autre capteurs disposés sur ce 5 boîtier. Cet organe 1 transmet ces mesures par ondes radio ou par rayonnement infrarouge à l'ordinateur auquel il est utile. La nouveauté du système réside dans le fait qu'il est capable de se déplacer de façon autonome et de se localiser par rapport à son socle de recharge 2. Le socle de recharge 2 a pour fonction 10 principale de fournir une tension électrique permettant la recharge de l'organe de pointage 1. Ce socle 1 est fixe et émet autour de lui un champ infrarouge codé permettant au système 1 de le repérer afin de s'y diriger. Description de l'usage du système Cette technologie permettrait d'élaborer par exemple le produit suivant. Le produit est composé d'un transformateur secteur vers basse tension, d'un socle de recharge relié par un connecteur au transformateur ainsi qu'à l'ordinateur par un accès d'entrée/sortie, comme par exemple un connecteur USB 20 (Universal Serial Bus) et d'une souris sans fil. En mode de fonctionnement normal, la souris traduit les actions de l'utilisateur (déplacement, pression des boutons, actions de molettes ou autre) et les transmet via des ondes radio ou infrarouge au socle de recharge. Ce dernier transmet ces 25 informations à l'ordinateur via un port d'entrée/sortie (port PS2, port série ou bus USB). Il s'agit jusque- là du fonctionnement classique des souris sans fil. Lorsque que l'utilisateur cesse d'agir sur la souris et après un délai prédéfini, la souris se déplace de façon autonome afin de 30 regagner le socle de recharge. Elle y reste tant que l'utilisateur ne vient pas l'y rechercher et y recharge électriquement ses batteries. Un système de contrôle de la charge permet d'arrêter cette dernière lorsque les batteries sont chargées. Description fonctionnelle Description de l'organe de pointage. L'organe de pointage ou souris doit contenir les fonctionnalités suivantes: batterie, électronique de régulation, connectique compatible avec le socle de recharge, - capteurs (mouvement, interrupteur, molette, ...), - canal de transmission (radio / infrarouge) vers l'ordinateur (via ou non le socle de recharge), - motorisation, contrôle moteur, mécanique d'entraînement (*), - système de localisation du socle de recharge (*), système de contrôle (microcontrôleur, ASIC...). (*) Eléments supplémentaires dus à la technologie. Un schéma de fonctionnement de l'organe de pointage se trouve sur Fig2. Les références numériques portées correspondent 15 aux éléments suivants: connectique 3, batterie 4, régulation 5, capteurs 6, processeur 7, localisation 8, transmission 9, mécanique 10, moteurs 11, énergie 12, jauge 13, commande 14. Motorisation, contrôle moteur, mécanique d'entraînement A la différence des systèmes de pointage traditionnels, celui-ci est motorisé afin de pouvoir regagner le socle de recharge. La motorisation n'est pas active lors de l'usage du pointeur et ne doit pas contrarier le mouvement de l'utilisateur. Le contrôle moteur peut éventuellement être fait 25 au sein du microcontrôleur avec les informations issues du capteur de mouvement inhérent à tout système de pointage. Système de localisation du socle de recharge Le système de localisation permet à l'organe de pointage de localiser le socle de recharge afin que celui-ci 30 puisse se guider et atteindre ce dernier. On partira de l'hypothèse que l'espace entre les deux éléments est libre afin de permettre une trajectoire directe. Le système de localisation émet de façon permanente (ou cyclique) un message dans la zone o l'organe de pointage évolue. Ce message permet à ce dernier de pouvoir converger quand il le décide vers le système de recharge. Description du socle de recharge. Le socle de recharge doit contenir les fonctionnalités suivantes: convertisseur de tension Secteur vers basse tension avec une connectique compatible avec l'organe de pointage mobile, - système informant de la localisation du socle de 10 recharge (*), - un éventuel système de contrôle (microcontrôleur, ASIC...), - un éventuel canal de réception (radio / infrarouge) retransmis à l'ordinateur (USB/PS2...) (*). (*) Eléments supplémentaires dus à la technologie. Un schéma de fonctionnement du socle de recharge se trouve sur Fig3. Les références numériques portées correspondent aux éléments suivants: transformateur 15, information de localisation 16, connectique 17, énergie 18, énergie secteur 19. 20 Mise en oeuvre Une grande partie du système repose sur les systèmes existants de pointage (souris, à fils, sans fil, à bille, optique etc...) sur lesquels il n'est pas besoin de revenir car beaucoup d'applications en font exemple. Ce système apportant de 25 la nouveauté sur plusieurs points voici comment une mise en oeuvre à titre d'exemple peut être réalisée sur le système de localisation, la motorisation, la recharge. Systèmne de localisation Le socle de recharge émet un cône infrarouge issue 30 d'une diode de manière pulsée. Ce cône est dirigé devant le socle, dans l'axe de l'ouverture permettant la connexion des deux éléments au niveau du système de pointage. Le cône infrarouge est par exemple d'une ouverture de l'ordre de +/45 . Le système de pointage mobile dispose de deux récepteurs 35 infrarouges (phototransistors) placés de part et d'autre de l'avant. De ce fait, la différence reçue (en infrarouge) de ces deux récepteurs est minimisée lorsque le système de pointage fait face à la source infrarouge. Un schéma de principe se trouve sur Fig4. Les références numériques portées correspondent 5 aux éléments suivants: socle de recharge 20, faisceau infrarouge 21, système de pointage 22, premier récepteur infrarouge 100, deuxième récepteur infrarouge 200. La courbe représentée sur la figure 5 décrit la réponse d'un capteur en fonction de la distance par rapport à la 10 source infrarouge. Cette réponse peut se trouver translatée en intensité selon le bruit de fond de l'environnement. Cependant cette mesure ne permet pas de s'orienter vers le socle de recharge. Les références numériques portées correspondent aux éléments suivants: intensité infrarouge 23, distance 24, 15 réception d'un capteur en fonction de la distance 25. Les deux courbes représentées sur la figure 6 montrent qu'il est intéressant de rechercher le minimum de la différence des capteurs afin de trouver la direction dans laquelle diriger le dispositif mobile. Cette grandeur se trouve affranchie du 20 niveau environnant par le fait que l'on utilise la différence de mesure. Les références numériques portées correspondent aux éléments suivants: intensité infrarouge 26, angle alpha 27, réception du premier capteur en fonction de l'angle alpha 28, réception du deuxième capteur en fonction de l'angle alpha 29, 25 différence des intensités infrarouge premier capteur moins deuxième capteur 30, minimum 90 31, angle alpha 32. Afin de limiter l'énergie émise par l'émetteur infrarouge il est possible d'utiliser un fonctionnement discontinu de la source infrarouge. On peut décider par exemple 30 que le socle de recharge émet le signal de localisation 10ms toutes les secondes (soit 99% du temps éteint et 1% actif). Ce motif, ou tout autre signature numérique, peut être une condition supplémentaire à la reconnaissance du faisceau émis. La motorisation Quelques remarques concernant la motorisation. La motorisation du système de pointage ne doit pas être perceptible en présence de l'utilisateur. Ceci peut impliquer par exemple que l'élément de motorisation soit rétracté lorsque la 5 motorisation n'est pas active. Afin de pouvoir se déplacer et s'orienter aisément, une motorisation composée de deux moteurs en configuration de type char est préconisée. D'autre part, comme il n'est pas nécessaire d'avoir un mouvement rapide des moteurs de faible puissance et une forte réduction son 10 conseillés. Ceci ayant pour conséquence une réduction de la taille des moteurs et de leur coût. La recharge Quelques remarques concernant la recharge: la procédure de recharge peut être conditionnée par: (1) Si le socle de recharge est relié à l'ordinateur car il retransmet les informations provenant du pointeur. L'ordinateur peut commander le motif de localisation et autoriser ou non la recharge du système de pointage. L'ordinateur devrait dans ce cas prendre en compte le temps 20 écoulé depuis la dernière recharge, des éventuelles préférences de l'utilisateur, et en priorité, si l'utilisateur a quitté son poste de travail. (2) Si le socle de recharge est autonome, le système de pointage déclenchera sa procédure de recharge s'il n'est pas 25 sollicité depuis un temps fixe et si le niveau des batteries devient faible. D'un point de vue mécanique, l'accès à la recharge se fera dans l'axe ou l'émetteur infrarouge émet. La connexion électrique entre les deux éléments doit se faire suffisamment 30 facilement pour que les moteurs soient capable de réaliser la connexion. Le système de recharge étant connecté au réseau électrique en permanence, le système de pointage autonome est capable de venir se recharger même lorsque l'ordinateur est éteint. La recharge pouvant s'effectuer régulièrement, 35 l'autonomie du système peut être considérablement réduite à quelques jours, baissant le coût des accumulateurs, de leur chargeur, et réduisant la masse à déplacer. Si, à l'usage, la qualité des systèmes précédents avait été baissée pour minimiser la consommation (mise en veille systématique induisant un retard 5 de la transmission des informations issues des capteurs), il est possible dans ce système d'être moins économe. l1 REVENDICATIONS 1. Système de pointage sans fil à recharge électrique automatique pour un équipement informatique; ledit système comprenant: - un organe de pointage mobile (1), notamment du type 5 souris sans fil, comprenant une batterie, notamment du type batterie rechargeable, - un socle de recharge fixe (2), connecté audit équipement informatique, notamment via une liaison de type USB; ledit organe de pointage mobile (1) transmettant audit 10 équipement informatique, notamment par ondes radio et/ou par rayonnement infrarouge via ledit socle de recharge fixe (2), des informations liées à l'actionnement manuel dudit organe de pointage mobile (1) par un utilisateur, notamment le déplacement dudit organe de pointage mobile (1), les pressions des boutons 15 dudit organe de pointage mobile (1) ; ledit socle de recharge fixe (2) comprenant: - des bornes de recharge situées dans une ouverture dudit socle de recharge fixe (2), destinées à fournir une tension électrique, - des moyens d'émission destinés à émettre des signaux infrarouges de localisation codés, notamment dans une zone de forme conique d'une ouverture de l'ordre de 45 située dans l'axe de ladite ouverture dudit socle de recharge fixe (2) ; lesdits signaux infrarouges de localisation codés 25 contenant des informations relatives à la position relative dudit socle de recharge fixe (2) par rapport audit organe de pointage mobile (1) ; ledit organe de pointage mobile (1) comprenant: - des capteurs infrarouges, notamment de type 30 phototransistors, situés à l'avant et de part et d'autre dudit organe de pointage mobile (1), destinés à capter lesdits signaux infrarouges de localisation codés, - une motorisation, notamment deux moteurs en configuration de type char, destinée à permettre: * un déplacement automatique autonome dudit organe de pointage mobile (1) vers ledit socle de recharge fixe (2), * un accouplement dudit organe de pointage mobile (1) auxdites bornes de recharge dudit socle de recharge fixe (2), notamment sous la forme d'un contact galvanique entre des bornes de ladite batterie et lesdites bornes de recharge dudit socle de recharge fixe (2), - des moyens de commande destinés à commander ladite motorisation en fonction desdits signaux infrarouges de localisation codés, de sorte que l'organe de pointage mobile localise le socle de recharge fixe et se déplace de façon autonome pour 15 s'accoupler au socle de recharge fixe afin de recharger sa batterie. 2. Système selon la revendication 1; ledit système étant tel que lesdits moyens d'émission dudit socle de recharge fixe (2) émettent lesdits signaux infrarouges de localisation 20 codés de manière discontinue, notamment lOms toutes les secondes, de sorte que les moyens d'émission sont actifs 1% du temps et inactifs 99% du temps, de sorte que la quantité d'énergie émise par 25 l'émetteur infrarouge est ainsi limitée. 3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2; ledit système étant tel que ladite motorisation est constituée en tout ou partie par des éléments rétractables; lesdits éléments rétractables étant actionnés automatiquement en 30 position rétractée par lesdits moyens de commande au terme de chaque accouplement dudit organe de pointage mobile (1) auxdites bornes de recharge dudit socle de recharge fixe (2), de sorte que les éléments constituant la motorisation n'entravent pas les déplacements de l'organe de pointage mobile 35 lorsque ceux-ci sont commandés manuellement par l'utilisateur. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3; ledit organe de pointage mobile (1) comprenant des capteurs destinés à mesurer les déplacements dudit organe de pointage mobile (1) commandés manuellement par ledit 5 utilisateur; lesdits moyens de commande dudit organe de pointage mobile (1) comportant en outre un microcontrôleur, associé auxdits capteurs, et destiné à activer ladite motorisation en fonction: * desdites mesures de déplacement dudit organe de 10 pointage mobile (1) effectuées par ledit capteur, et/ou * de paramètres prédéterminés, notamment en fonction d'une durée déterminée ou d'un niveau de charge prédéfini de ladite batterie, de sorte que la motorisation est activée quand 15 l'utilisateur cesse d'utiliser l'organe de pointage mobile audelà d'une certaine durée et/ou lorsque le niveau de charge de la batterie de l'organe de pointage mobile franchit un seuil déterminé. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 20 1 à 4; ledit système étant tel que ledit socle de recharge fixe (2) est en outre connecté à une alimentation électrique, notamment de type secteur, indépendante dudit équipement informatique, de sorte que ledit organe de pointage mobile peut se 25 déplacer de façon autonome pour s'accoupler au socle de recharge fixe afin de recharger sa batterie alors même que l'équipement informatique est éteint.