Brevet FR2872714A1 — publié le 20060113

JOUET SENSIBLE AU TOUCHER HUMAIN La présente invention concerne un jouet comportant des moyens pour détecter l'approche d'une partie d'un être vivant, notamment pour déclencher un effet, par exemple sonore, ou lumineux, ou même un mouvement effectué par ledit jouet. Plus particulièrement l'invention concerne une poupée comportant des moyens pour faire une détection par effet capacitif, combinée à d'autres systèmes de détection. Le domaine concerné est celui des jouets et de l'électronique au sein de ces jouets. Il est connu d'utiliser des détecteurs à effet capacitif afin d'actionner des effets dans un jouet tel une poupée. La demande de brevet US 2004/0043696 divulgue un jouet comprenant un système de détection sans contact à effet capacitif incluant une plaque réceptrice conductrice, un circuit d'activation des effets et des moyens pour connecter ces deux éléments. Les plaques réceptrices peuvent être dissimulées à l'intérieur du jouet évitant ainsi que tout système de détection ne soit visible ou apparent à l'extérieur du jouet. Lorsqu'un objet est approché d'une des plaques réceptrices, la capacité mesurée à la plaque est modifiée. Par conséquent, en mesurant la constante de temps du circuit RC, égale au produit RxC dans lequel la capacité C est la capacité de la plaque et R une résistance du circuit, on peut détecter des variations de cette constante de temps, lors de la décharge de ce circuit RC. Le temps de décharge du circuit RC est donc mesuré puis comparé à une valeur de référence afin de déterminer si la valeur de la capacité a été modifiée. Une telle variation du temps de décharge signifie qu'un objet est à proximité de la poupée ou du jouet. Cependant, si on approche par exemple une plaque métallique du jouet, celui-ci détecte une présence et déclenche donc des effets. Le jouet semble donc réagir alors qu'aucune partie d'un être vivant n'est à proximité du capteur. Ces interférences peuvent être ainsi causées par tous les objets métalliques environnants de masse ou de surface importante. Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients mentionnés précédemment. L'invention propose ainsi un système de détection évitant ce genre d'interférences. En effet, il se base sur le fait que le corps d'un être vivant transmet des ondes radiofréquences. En fait, le réseau de distribution d'énergie émet des ondes radiofréquences, de même forme que le courant distribué. Ces ondes sont captées par les êtres vivants environnants et réémises. L'invention propose donc un jouet comportant au moins un capteur capacitif comprenant une plaque métallique constituant une des deux armatures d'une capacité, la deuxième armature étant constituée par une partie d'être vivant à proximité du jouet, au moins un générateur d'effets, un circuit de commande comportant des moyens pour commander des effets en réponse à la stimulation dudit capteur capacitif, caractérisé en ce que ladite plaque métallique dudit au moins un capteur capacitif est utilisée comme antenne servant à capter les émissions radiofréquences transmises par ladite partie d'être vivant à proximité du jouet. Avantageusement, la fréquence des émissions radiofréquences est la fréquence d'un réseau de distribution d'énergie électrique. Selon le mode de réalisation préféré, le jouet selon l'invention comporte avantageusement: - des moyens pour charger et décharger la capacité dudit au moins un capteur capacitif; - un compteur qui mesure le temps de décharge dudit au moins un capteur capacitif; - des moyens pour lancer le compteur lorsque la capacité est chargée et des moyens pour arrêter le compteur lorsque la capacité est déchargée; - un circuit de commande connecté au compteur et qui comprend des moyens pour mémoriser une pluralité de temps de décharge transmise par le compteur, ladite pluralité de temps de décharge constituant une collection, le circuit de commande comprenant des moyens pour analyser ladite collection de la pluralité de temps de décharge, et des moyens pour détecter une variation de la valeur moyenne de la collection avec la valeur moyenne de la collection précédente, le circuit de commande comprenant également des moyens pour comparer les variations des valeurs de temps de décharge au sein d'une même collection avec un signal sinusoïdal de fréquence sensiblement égale à la fréquence d'un réseau de distribution d'énergie électrique; - une résistance qui se trouve entre la base de la première armature de la capacité dudit au moins un capteur capacitif et la masse, la résistance et la capacité constituant ainsi un circuit RC; - un générateur radiofréquence à fréquence variable, générant un champ électromagnétique, au moins un accessoire comportant un circuit résonant passif constitué de la mise en série d'une inductance et d'une capacité, répondant à un champ électromagnétique d'une fréquence déterminée, des moyens pour détecter la présence dudit au moins un accessoire et stimuler le générateur d'effets de telle sorte qu'il produise un effet. Selon le mode de réalisation préféré, l'invention est une poupée, comprenant plusieurs capteurs capacitifs situés à divers endroits sur la poupée. Un autre aspect de l'invention propose un procédé de détection de présence humaine pour un jouet comportant un capteur capacitif comprenant une plaque métallique constituant une des deux armatures d'une capacité, la deuxième armature étant constituée par une partie d'un être vivant à proximité du jouet, ledit procédé comprenant au moins les étapes consistant à : - constituer une collection comprenant une pluralité de valeurs de temps de décharge de la capacité, - comparer la valeur moyenne de la collection à une valeur de référence du temps de décharge, comparer la valeur moyenne de la collection à la valeur moyenne de la collection précédente. De manière avantageuse, ce deuxième aspect de l'invention comprend les caractéristiques suivantes: - on conclut à la présence d'une partie d'un être vivant, lorsque les variations des valeurs de temps de décharge ont sensiblement la forme dudit signal sinusoïdal; - on conclut à la présence d'une partie d'un être vivant, si la valeur moyenne de la collection courante est sensiblement égale à la valeur moyenne de la collection précédente et si on avait conclu précédemment à une présence d'une partie d'un être vivant; - on conclut à une absence de partie d'être vivant, lorsque la valeur moyenne de la collection courante est sensiblement égale à une valeur de référence; - la valeur de référence est fonction de conditions extérieures; - la collection comprend dix valeurs de temps de décharges. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma représentant une poupée conforme à l'invention; - la figure 2 est un schéma d'un circuit électronique associé à une plaque de capteur capacitif dans la poupée selon la figure 1; - la figure 3 est un organigramme du procédé de détection selon l'invention mis en oeuvre par le circuit selon la figure 2; et - la figure 4 est un graphique représentant les variations des temps de décharge au sein d'une collection lors d'un contact. La figure 1 illustre le mode de réalisation préféré de l'invention. Elle représente une poupée 1, qui comporte en plusieurs endroits du corps une pluralité de capteurs. Ces capteurs peuvent être de plusieurs sortes. Ainsi des capteurs capacitifs 2 conformes à la présente invention sont situés sur les pieds, les poignets et une des joues de la poupée 1, tandis que des capteurs inductifs 3 sont situés sur les lèvres, la poitrine et l'autre poignet de la poupée 1. Alors que les capteurs inductifs 3 sont amenés à détecter des accessoires non représentés, les capteurs capacitifs 2 sont amenés à détecter la présence d'une partie d'un être vivant à proximité de ce capteur. D'autres capteurs tels des capteurs gravimétriques ou radiofréquences non représentés peuvent être installés sur la poupée 1. Les capteurs capacitifs 2 peuvent provoquer chacun différentes actions suivant leur localisation dans le corps de la poupée 1. Grâce à ce système, des dysfonctionnements dus à la présence d'objets métalliques sont évités. Le fonctionnement des capteurs capacitifs 2 est illustré à la figure 2. Un capteur capacitif 2 est constitué d'une plaque de détection 5 et d'une résistance 6 connectée entre cette plaque de détection 5 et la masse. A l'approche d'une partie d'un être humain 4, la valeur de la capacité 50 formée par la plaque de détection 5 et la partie de l'être humain 4 est modifiée de telle sorte que le temps de décharge du circuit RC formé par la résistance 6 et la capacité 50 est modifié. Un amplificateur 7 permet de recharger la capacité 50 de telle sorte qu'un compteur 8 mesure le temps de décharge de ce circuit RC. Ce compteur 8 coopère avec l'amplificateur 7 au moyen d'un signal de début de comptage 81. Ainsi, lorsque la capacité 50 a été chargée par l'amplificateur 7, le signal de début de comptage 81 indique au compteur 8 qu'il doit commencer à compter. De même, un signal de fin de comptage 82 permet d'arrêter le compteur 8 et de signaler à une unité centrale de commande dite CPU 9 qu'elle peut lire les données émises par le compteur 8 sur le bus de données 84. Le compteur 8 et le CPU 9 sont synchronisés au moyen d'un même signal d'horloge 83. Par conséquent, pour débuter la charge de la capacité 50 constituée de la plaque de détection 5 et de la partie de l'être vivant 4, le CPU 9 indique à l'amplificateur 7 de commencer la charge en mettant le signal 81 à 1. L'amplificateur 7 délivre alors de la puissance électrique vers la plaque de détection 5 jusqu'à ce que celle-ci soit chargée. A la fin de la charge de la capacité 50 constituée par la plaque de détection 5 et par la partie de l'être vivant 4, le signal 81 passe à zéro commandant ainsi l'arrêt de l'amplificateur 7 et le démarrage du compteur 8. Lorsque la capacité 50 constituée de la plaque de détection 5 et de la partie de l'être vivant 4 est déchargée, le comparateur de Schmidt 10 met le signal de fin de comptage 82 à zéro arrêtant ainsi le compteur 8 et signalant au CPU 9 que celui-ci doit mémoriser la valeur de temps de décharge présente sur le bus 84. En répétant cette opération un certain nombre de fois, on constitue une collection de valeurs de temps de décharge enregistrée par le CPU 9 dans une mémoire, non représentée sur la figure, à partir de laquelle une analyse présentée ultérieurement permet de déterminer si un être vivant est bien à proximité de la poupée 1. Ce système présente l'avantage d'être simple et facile à mettre en place. Il peut ensuite coopérer avec le CPU 9 de manière à mettre en place le procédé présenté par l'organigramme en figure 3. En outre, la plaque de détection 5 sert d'antenne de réception aux ondes radiofréquences transmises par la partie d'être vivant à proximité. Cela a pour effet la variation de la valeur de temps de décharge de la capacité 50 au cours du temps, cette variation ayant la forme d'un signal sinusoïdal de fréquence la fréquence du réseau de distribution 8 d'énergie. Sur la figure 3, un organigramme illustre le déroulement du procédé de détection conforme à l'invention. Ce procédé se déroule en deux phases distinctes Pl et P2, P1 étant la phase d'échantillonnage où est constituée une collection de valeurs de temps de décharge de la capacité 50, à partir du circuit illustré à la figure 2, et la phase P2 étant une phase d'analyse des données collectées lors de la phase P1. La phase P1 débute avec une initialisation du système (S100). Au cours de cette étape (S100), on initialise la valeur de N à 10. Cette valeur détermine le nombre de temps de décharge au sein d'une même collection. La charge de la capacité 50, comme expliqué auparavant lors de la description de la figure 2, a lieu lors de la phase (S110). Une fois la capacité 50 chargée, le compteur 8 est mis en route (S120). La capacité 50 se décharge pendant ce temps. Un détecteur 10 permet de détecter la fin de la décharge de la capacité (S130). Une fois la capacité 50 entièrement déchargée, le signal de fin de comptage est activé et le CPU mémorise la valeur présentée par le compteur 8 (S140). Un test permet de contrôler la valeur de N (S150). Si cette valeur de N n'est pas nulle, N est alors décrémenté (5151) et un autre cycle de charge est commencé : on retourne à l'étape (S110). Lorsque la valeur de N est nulle à l'étape (S150) la phase P1 est terminée et une collection de dix valeurs est constituée dans la mémoire du CPU 9. La phase P2 permet d'analyser les données collectées lors de la phase P1. Tout d'abord, on compare la valeur moyenne de la collection avec une valeur de référence. Si la valeur moyenne est sensiblement égale à la valeur de référence, alors on peut conclure qu'il n'y a pas de partie d'être vivant à proximité du détecteur 5 (S161). Si au contraire, la valeur moyenne de la collection n'est pas sensiblement égale à une valeur de référence, alors on compare cette valeur moyenne de la collection courante avec la valeur moyenne d'une collection précédente (S162). Si ces deux valeurs moyennes sont sensiblement identiques et si on avait conclu lors du cycle précédent à la présence d'une partie d'un être vivant à proximité du détecteur conforme à l'invention, alors on peut à nouveau conclure à la subsistance de cette présence à proximité du détecteur. Au contraire si ces valeurs moyennes de connexion ne sont pas identiques ou si on n'avait pas conclu précédemment à la présence d'une partie d'un être vivant à proximité du détecteur, alors on continue le processus jusqu'à l'étape (S163). Au cours de l'étape S163, on compare les variations des valeurs de temps de décharge autour de la valeur moyenne de la collection avec un signal sinusoïdal de fréquence sensiblement égale à la fréquence du réseau de distribution électrique. La figure 4 représente un diagramme dans lequel figurent les temps de décharge Ti à T10 d'une même collection. Ces temps de décharge Ti à T10 évoluent autour d'une valeur moyenne de la collection Tmoyen. Lors de l'étape S163, le CPU 9 essaie de reconnaître dans les variations des valeurs de temps de décharge Ti à T10 la forme d'un signal sinusoïdal de fréquence sensiblement égale à la fréquence du réseau de distribution d'énergie. Si comme à la figure 4, il est possible de superposer un tel signal sinusoïdal sur les valeurs de temps de décharge Ti à T10, alors on conclut à la présence d'une partie d'un être vivant à proximité du détecteur. Si ce n'est pas le cas, on conclut à une interférence d'un objet métallique (S166). Le procédé se termine alors avec une étape de conclusion (S170) qui provoque l'activation des effets si on a conclu à une présence d'une partie d'un être vivant à proximité du détecteur. Dans un mode de réalisation, la valeur de référence de l'étape (S161) est réajustée en fonction des conditions extérieures, comme la température, la pression ou encore l'humidité de l'air environnant. 11 REVENDICATIONS 1. Jouet comportant au moins un capteur capacitif (2) comprenant une plaque métallique (5) constituant une des deux armatures d'une capacité (50), la deuxième armature étant constituée par une partie d'un être vivant (4) à proximité du jouet, au moins un générateur d'effets, un circuit de commande comportant des moyens pour commander des effets en réponse à la stimulation dudit capteur capacitif (2), caractérisé en ce que ladite plaque métallique (5) dudit au moins un capteur capacitif (2) est utilisée comme antenne servant à capter les émissions radiofréquences transmises par ladite partie d'un être vivant (4) à proximité du jouet. 2. Jouet selon la revendication 1, dans lequel la fréquence des émissions radiofréquences est la fréquence d'un réseau de distribution d'énergie électrique. 3. Jouet selon la revendication 1 ou 2, comprenant des moyens pour charger et décharger la capacité (50) dudit au moins un capteur capacitif (2). 4. Jouet selon la revendication 3, comprenant un compteur (8) qui mesure le temps de décharge dudit au moins un capteur capacitif (2). 5. Jouet selon la revendication 4, comprenant des moyens (81) pour lancer le compteur (8) lorsque la capacité (50) est chargée et des moyens (82) pour arrêter le compteur (8) lorsque la capacité (50) est déchargée. 6. Jouet selon la revendication 5, comprenant un circuit de commande (9) connecté au compteur (8) et qui comprend des moyens pour mémoriser une pluralité de temps de décharge transmise par le compteur (8), ladite pluralité de temps de décharge constituant une collection. 7. Jouet selon la revendication 6, dans lequel le circuit de commande (9) comprend des moyens pour analyser la collection de la pluralité de temps de décharge, et des moyens pour détecter une variation de la valeur moyenne de la collection avec la valeur moyenne de la collection précédente. 8. Jouet selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le circuit de commande (9) comprend des moyens pour comparer les variations des valeurs de temps de décharge au sein d'une même collection avec un signal sinusoïdal de fréquence sensiblement égale à la fréquence d'un réseau de distribution d'énergie électrique. 9. Jouet selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une résistance (6) se trouve entre la base de la première armature (5) de la capacité (50) dudit au moins un capteur capacitif (2) et la masse, la résistance (6) et la capacité (50) constituant ainsi un circuit RC. 10. Jouet selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un générateur radiofréquence à fréquence variable, générant un champ électromagnétique, au moins un accessoire comportant un circuit résonant passif constitué de la mise en série d'une inductance et d'une capacité, répondant à un champ électromagnétique d'une fréquence déterminée, des moyens (3) pour détecter la présence dudit au moins un accessoire et stimuler le générateur d'effets de telle sorte qu'il produise un effet. 11. Jouet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est une poupée (1), comprenant plusieurs capteurs capacitifs (2) situés à divers endroits sur la poupée (1). 12. Procédé de détection de présence humaine pour un jouet selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un capteur capacitif (2) comprenant une plaque métallique (5) constituant une des deux armatures d'une capacité (50), la deuxième armature étant constitué par une partie d'un être vivant (4) à proximité du jouet, ledit procédé comprenant au moins les étapes consistant à : - constituer une collection comprenant une pluralité de valeurs de temps de décharge de la capacité (50), - comparer la valeur moyenne de la collection à une valeur de référence du temps de décharge (50), - comparer la valeur moyenne de la collection à la valeur moyenne de la collection précédente, - comparer des variations éventuelles des valeurs de temps de décharge de la capacité (50) au sein de la collection avec un signal sinusoïdal dont la fréquence est sensiblement la fréquence du réseau de distribution électrique. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel on conclut à la présence d'une partie d'un être vivant (4), lorsque les variations des valeurs de temps de décharge ont sensiblement la forme dudit signal sinusoïdal. 14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, dans lequel on conclut à la présence d'une partie d'un être vivant (4), si la valeur moyenne de la collection courante est sensiblement égale à la valeur moyenne de la collection précédente et si on avait conclu précédemment à une présence d'une partie d'un être vivant (4). 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel on conclut à une absence de partie d'être vivant (4), lorsque la valeur moyenne de la collection courante est sensiblement égale à une valeur de référence. 16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel la valeur de référence est fonction de conditions extérieures. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, dans lequel la collection comprend dix valeurs de temps de décharges.