EP1569728A1 - Dispositif de detection de la nature d un coup et de mesure de sa force, procede pour sa mise en oeuvre et san application a l'arbitrage d'une sport - Google Patents

Dispositif de detection de la nature d un coup et de mesure de sa force, procede pour sa mise en oeuvre et san application a l'arbitrage d'une sport

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Publication number
EP1569728A1
EP1569728A1 EP03771133A EP03771133A EP1569728A1 EP 1569728 A1 EP1569728 A1 EP 1569728A1 EP 03771133 A EP03771133 A EP 03771133A EP 03771133 A EP03771133 A EP 03771133A EP 1569728 A1 EP1569728 A1 EP 1569728A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
target
sensor
magnetic field
moving body
force
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03771133A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Desroses
Christian Venkiah
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1569728A1 publication Critical patent/EP1569728A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0605—Decision makers and devices using detection means facilitating arbitration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B69/00—Training appliances or apparatus for special sports
    • A63B69/20—Punching balls, e.g. for boxing; Other devices for striking used during training of combat sports, e.g. bags
    • A63B69/32—Punching balls, e.g. for boxing; Other devices for striking used during training of combat sports, e.g. bags with indicating devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2209/00—Characteristics of used materials
    • A63B2209/08—Characteristics of used materials magnetic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/50—Force related parameters
    • A63B2220/51—Force
    • A63B2220/53—Force of an impact, e.g. blow or punch
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/801—Contact switches
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2244/00—Sports without balls
    • A63B2244/10—Combat sports

Definitions

  • the present invention consists in providing an electronic system for counting points in sports competition, and in particular in combat sports.
  • the taekwondo fight opposes two fighters on a square area of approximately 7 meters by 7 meters. At each corner of this area, there is a corner judge to which is added a central referee.
  • Each fighter is wearing a different colored chest protector as well as a helmet of different colors or not.
  • the present invention therefore relates to a device for detecting the nature of a blow and measuring its force.
  • the invention further relates to a method for implementing this method as well as the application to arbitration of a sport, and more particularly of a combat sport.
  • document GB-A-2 321 003 describes an apparatus for monitoring strokes administered in a contact sport such as boxing.
  • the device comprises feeler means which are included in a glove to feel the force of a blow and which can be piezoelectric means which record the strokes and which transform their pressure into an electrical signal. This passes to a radio transmitter which transmits a signal to receiving means.
  • the receiving means provide an input signal to a transducer such as a computer which can determine and record parameters of the blow such as its force.
  • the feeler means can be located in a helmet rather than in a glove.
  • the document EP-A2-0 222 640 describes a blow measurement device which comprises a transducer transforming the pressure into an electrical output signal.
  • This transducer is placed in a protective accessory for a part of the human body. More particularly, the transducer is a piezoelectric transducer which transforms the pressure into an electrical analog output signal.
  • the pressure sensitive material which comprises a first conductive material such as plastic impregnated with conductive particles and which has fingers which are included in slots and are supported by an insulating foam material. When a force is carried on the device, the fingers move and touch a conductive sheet opposite. An electrical circuit is then formed and can transmit an electrical signal. This signal is transmitted by a radio transmitter with a certain frequency.
  • Document DE-A-27 41 090 relates to a device for indicating the state of a match and which comprises transmitters and receivers.
  • the transmitters are located on gloves, masks, etc.
  • EP-A1-1 033 152 and EP-A1-1 090 661 describe a measuring device for shots and in particular a measuring jacket for Taekwondo.
  • This device comprises a hollow space filled with gas and capable of being compressed which has an opening through which the gas escapes to the outside during the compression of the hollow space following a blow. The gas flow can be measured.
  • Document WO 90/09218 describes a garment for contact sports comprising a pressure-sensitive device which emits a signal when it is struck by a blow delivered with a force which is less than or equal to a threshold force.
  • the pressure-sensitive device comprises two separate membranes having electrical conduction means, these membranes coming into contact when a force at least equal to a threshold force is borne on the device, thus forming an electrical circuit between the membranes and emitting a signal.
  • Document FR-A-2 612 411 describes a device for signaling impacts by radio transmission during a karate fight. The blows are identified using push button switches which emit an electrical pulse.
  • US Patent No. 5,334,831 describes a device for detecting and quantifying ferrous debris in a fluid. It is a traditional process based on magnetic sensors which have the disadvantage of being very sensitive to disturbances. An optical sensor is used which detects particles caught in a magnetic field. We use the effect Faraday. Using this device, the purity of the fluids used in industrial pneumatic and hydraulic systems is managed.
  • US Patent No. 4,527,153 describes the detection of the passage of an article equipped with an element.
  • This element is a spherical permanent element enclosed in a capsule of any shape, so as to leave a certain clearance (of the order of the diameter of the sphere) so that the sphere can move slightly.
  • the detection zone (a few m 3 ) is traversed by an alternating magnetic field, so as to vibrate the sphere in its capsule. This movement generates an additional magnetic field that can be detected by a magnetic field sensor.
  • Another method is to detect the sound produced by the vibration of the sphere in its capsule, using a microphone.
  • Such a device has as an application an anti-theft device in stores;
  • U.S. Patent No. 6,232,879 describes a device for detecting in an area the passage of an article equipped with an element.
  • the article is equipped with a wire with a diameter of less than 100 ⁇ m.
  • This wire is dimensioned so that, when subjected to an electromagnetic wave, it enters into resonance and emits an electromagnetic wave in return.
  • This wave has the same frequency as the transmitted wave.
  • the amplitude of the return wave is modified by a magnetic field of lower frequency.
  • the receiver therefore receives an amplitude-modulated electromagnetic wave. It is an anti-theft device intended for stores.
  • the system detects the presence of a metal sil with specific properties in a very important area (electromagnetic waves cover large areas). We use the electromagnetic resonance properties of the high frequency material, and the possibility of modulating the impedance of the material by a magnetic field.
  • the invention relates to a sensor secured to a moving body associated with a possibly moving target, said sensor having the function of indicating whether the moving body is flush with the target or strikes it.
  • the moving body comprises a material very permeable to the magnetic field and the target comprises means creating a magnetic field in its vicinity, the magnetic properties of the target being detected using a magnetic field detector.
  • the material permeable to the magnetic field has an initial permeability of 60,000 and a maximum permeability of 240,000, said material being chosen from the group formed by ferromagnetic alloys with high magnetic permeability and low coercive force.
  • the material permeable to the magnetic field is an alloy of the type
  • Variations in the magnetic properties of the target induced by the material permeable to magnetic fields are detected by a magnetic field detector consisting of an inductor, an oscillating circuit, a rectifier and a comparator.
  • the invention also relates to a sensor A secured to a target, the function of which is to indicate whether the target is struck and to give an electrical image of the amplitude of the hit. It consists of a matrix of a plurality of capacitors, this capacitor matrix being able to be partially deformed under impact to give a variable conductance.
  • the capacitor matrix is formed of a first matrix M of a plurality of plates P1, P2, P3, ... Pn of a conductive metal connected to each other and of a second matrix M 'of a plurality of plates P'1, P'2, P'3, ... P'n of a conductive metal connected together, said plates P1, P2, P3, ... Pn facing said plates P'1, P'2 , P'3, ... P'n and being separated from them by a variable distance to form capacitors whose distance between the plates can vary under the action of an impact.
  • a device for detecting the presence of an impact by a moving body on a target and for measuring its force comprises a sensor A consisting of a variable capacitor and a sensor B consisting of a variable inductance .
  • the invention further relates to a method of detecting the nature of a hit on a target, and of measuring its force, such as detecting the presence of a moving body in the vicinity or on the target by creating a magnetic field on the target and by varying it using the moving body so as to obtain a variable inductance using the device according to the invention, and in that the force of the blow is measured using said device, on the one hand the information of the variation of the capacity being stored in a 16-bit register and on the other hand the information of the variation of the inductance being stored by a bit in a flip-flop at low level if the moving body is present and at a high level if the moving body is absent.
  • the data concerning the information on the variation in capacitance and the information on the variation in the inductance are transmitted in the form of signals by radio wave to a receiver which is connected to a computer.
  • the device according to the invention is applied to the arbitration of combat sports and more particularly of taekwondo.
  • FIG. 1 is a perspective view of the reinforcements integrated into a sheet of foam constituting the sensor A according to the invention
  • Figure 2 is a perspective view of the foam sheets facing the sensor A of Figure 1;
  • Figure 3 is a view of the capacitors formed in the sensor A of Figure 1;
  • Figure 4 is a view of the connection mode of the capacitors of Figure 3;
  • FIG. 5 represents the action of the deformation of the capacitors of sensor A
  • FIG. 6 is a schematic view of the oscillator detecting variations in amplitude of sensor B
  • FIG. 7 is a diagram of the chain for acquiring the variation in capacity
  • FIG. 8 represents the interface of the load / voltage converter
  • FIG. 9 is a diagram of the oscillator link with the output of the comparator
  • Figure 10 is a diagram of a Gilbert cell used for the multiplier
  • Figure 11 is a diagram showing data preparation
  • Figure 12 is a diagram showing the transmission of data
  • Figure 13 is a diagram showing data encryption
  • Figure 14 is a diagram showing the reception of data
  • FIG. 15 is a diagram showing the connection of the data receiver with a computer.
  • Sensor A must report both if there has been a hit on the faceplate or not and to give an electrical image of the amplitude of this hit.
  • sensor B must say whether the opponent's fist has approached the breastplate close enough. The correlation of the two will therefore make it possible to distinguish punches from kicks. That is to say that if we detect only a blow but no punch then it will be a kick and if we detect only a fist that approaches then there will be no hit.
  • Sensor A must say that if we detect only a blow but no punch then it will be a kick and if we detect only a fist that approaches then there will be no hit.
  • Each of the two matrices of armatures one being placed in a sheet and the other being placed in the opposite sheet, actually forms an armature of a large capacitor. Charges are added to each of the two matrices by supplying this system with an alternating voltage.
  • S is the surface of the reinforcements ⁇ 0 is the permittivity of the vacuum ⁇ r is the permittivity of the foam between the two reinforcements e is the space between the two reinforcements
  • the capacitance of the capacitor also varies. More precisely, when a blow is struck on the plastron, the space will decrease between a part of the matrix M and the part facing it of the matrix M 'and therefore the capacity will increase.
  • the network of small armatures set up as shown above forms a mesh network of small capacitors and the total capacitor of the whole plastron consists of the sum of these small capacitors. And so the overall capacity was expressed as follows:
  • a simple electronic measurement system is set up to have a precise image of the amplitude of the force applied to the faceplate.
  • Sensor B II makes it possible to report if a blow is struck, more precisely a punch.
  • the solution is provided by electromagnetism or more precisely by the fluxgate technique.
  • the goal is to know if one of the two fists (or other part of the body) of the opponent has approached the breastplate.
  • a thin bar of Mumétal® also called Permalloy® to gauntlets worn by the two fighters.
  • the gauntlet can also be thin and not necessarily cover the whole hand, it is only a support for the M ⁇ métal® bar which can, for its part, not exceed 1 mm in thickness. This bar should be placed for example at the height of the first phalanges.
  • the main characteristic of Mumétal® or Permalloy® is that it is very permeable to the magnetic field. It absorbs part of the energy and deflects the field lines.
  • One or more networks of copper coils are therefore integrated into the plastron and they are supplied with an alternating current in order to create a substantial magnetic field. This magnetic field present in the vicinity of the faceplate will be disturbed by Mumétal® or Permalloy® approaching it.
  • the Field lines being deflected a different current is induced in the coils.
  • An electronic assembly guarantees the voltage supply of these coils.
  • the change in current induced in the coils will have the exploitable effect of modifying their impedance.
  • We can therefore use an oscillating circuit whose variable coil which now represents the faceplate, will be a part of the filter.
  • a fixed capacitor is placed in parallel and the assembly is tuned so as not to disturb the environment.
  • Ni, 14% Fe, 5% Cu and 4% Mo are as follows:
  • the magnetic properties of the target are detected using a magnetic field detector.
  • an oscillating circuit 1 of the Colpitt type is selected, the transfer function of which is known.
  • the option chosen to make the magnetometer consists of a simple oscillator made using an inverter, a capacitor and a resistor.
  • FIG. 6 illustrates the diagram of the magnetometer and it should be noted that the signal coming from the oscillator is previously rectified using a diode and a capacitor (rectifier 6) to facilitate comparison of DC voltages.
  • the sensors A and B therefore consist respectively of a variable capacitor and a variable inductance. These two pieces of information are put in the form of a 16-bit digital signal for example. Note that only one bit is necessary to account for the fist present or not on the faceplate. at. Amplitude at once
  • the acquisition of the variation in capacity which represents the amplitude of a blow carried on the faceplate, is the subject of a very standard acquisition chain. (See figure 7). It should be noted that, for the sake of integration and therefore saving space, specifications should be precise on the frequency of variation of the sensor and on the optimal number of bits. It is likely that the operating frequency will be low and that we will be able to do without such a large number of bits which will have the probable consequence of avoiding having to install a sampler-blocker for example, or to design a low noise amplifier that is too efficient and therefore more expensive than necessary. The same obviously applies to the anti-aliasing filter.
  • microelectronics solution is self-evident. Consequently, it is recommended to choose a circuit with switched capacities for the filters and possibly a ⁇ converter for the Digital Analog Converter.
  • Figure 8 shows the electronics associated with the sensor.
  • OP2 is an output buffer which allows to load an external component.
  • OP1 acts as a load / voltage converter.
  • a double differential element made up of two capacitors is used.
  • One serves as a reference and is covered with a fine oxide (C ref ) and the other is the sensitive element (C senS0 r), id is the capacity of the faceplate described above.
  • the switched capacitance circuit from C se ⁇ sor to C re forms a non-inverting amplifier, while that of C ⁇ f to Cj is an inverting amplifier.
  • the transfer function of this assembly is:
  • V rett and M re m can be used to adjust the output offset caused by a discrepancy between C senS0 r and C re f.
  • the response time of the circuit is given by the time constant:
  • the goal is to have a bit stored in a flip-flop with a low level if the fist is present and a high level if not.
  • the inductance represented by the faceplate varies with the presence of the Mumétal® bar and therefore the amplitude of the signal, as well as its frequency, will also vary. This is what we are trying to detect.
  • the chain proposed below can be calibrated by varying V ref . That is to say, this system can react to a presence more or less close to the faceplate as a function of V re f which therefore represents a detection threshold.
  • V ref the frequency coming from the oscillator and then filter the interesting part
  • V A 0 sin ⁇ 0 t with A 0 its amplitude.
  • the output which is the signal from the oscillator multiplied by itself, is the difference between the terminal voltages of the two resistors.
  • the system can be refined by equipping the two combatants with systems reacting to different thresholds coupled with Mumétal® bars with different characteristics. Indeed, if the defender, for example, falls to the ground facing forward with one of his hands close to the breastplate, the solution as it stands is to detect a punch. However, in paragraph 12), we recovered an example of characteristics of Mumétal® in which one can read that it is possible to fix different permeabilities to this alloy. A more detailed study shows that it is easy to use this capacity to alleviate the problem raised here. It can quickly be said that the two electronic systems can work at different frequencies. It would even be possible to distinguish each of the four hands present on a tatami. c) Data preparation
  • the information signal is stored in a 16-bit register allowing the power of the blow to the chest plate to be coded.
  • a bit differentiates a punch from a kick.
  • An additional bit makes it possible to define the time of transmission of the signal to the reception system. The consumption of a system transmitting on an antenna is high. It is therefore necessary - in order to maintain a certain autonomy - to minimize the time during which the signal is transmitted.
  • This control bit is initially zero. It goes to one when a punch (respectively a kick) is detected at the level of the comparator (respectively at the level of the CAN) then is reset to zero once the signal transmitted. See figure 12.
  • the encrypted binary sequence which contains the power of the blow and its origin (feet or fist) must then undergo a treatment adding redundancy. It is conventionally an error correcting code. Indeed, during a radio transmission, the signal can be distorted by the propagation channel that constitutes the air. It is therefore necessary to protect the information bits by coding having the main property of detecting transmission errors and correcting them under certain conditions.
  • the 16 bits leaving the parallel register must be transmitted in series to the transmitter in order to carry out the various coding treatments.
  • a first coding called source coding, makes it possible to add redundancy to the signal as specified above.
  • Channel coding increases the frequency of the transmitted signal. This frequency is standardized for very short distance communications. We can in particular focus on the 433 MHz frequency which is used for infrared remote controls or the 2.4 GHz frequency which corresponds to the Bluetooth standard. More generally, several standards exist in the 2.4 GHz band. The other advantage of this coding is to reduce the spectral occupancy thanks to a shaping filter. The signal obtained is then transmitted via the antenna by radio wave. A particular study may be necessary for the sizing and choice of the antenna. b. Reception
  • Reception is done in a classic way.
  • An antenna collects the signal sent by the on-board system on the faceplate. This signal is then amplified and filtered in order to put it back into shape.
  • a decoding system is provided after returning the signal to baseband. If the encryption option has been chosen, it must be decrypted accordingly.
  • the information is then transmitted to a computer or display created for this system. See figure 14.
  • the most flexible solution is to connect the receiver to a computer which then converts the received signal into a power given by a kick or punch through a computer program. See figure 15.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif et un procédé pour détecter la nature d'un coup et pour mesurer sa force. Un tel dispositif comprend un capteur A et un capteur B solidaire d'un corps en mouvement (5) associé à une cible (2) éventuellement en mouvement, ledit capteur B ayant pour fonction d'indiquer si le corps en mouvement (5) affleure la cible (2) ou la frappe, caractérisé en ce que le corps en mouvement (5) comporte une matière très perméable au champ magnétique et en ce que la cible (2) comporte des moyens créant un champ magnétique dans son voisinage, les propriétés magnétiques de la cible (2) étant détectées à l'aide d'un détecteur de champs magnétiques. Application à l'arbitrage d'un sport de combat.

Description

DISPOSITIF DE DETECTION DE LA NATURE D'UN COUP ET DE
MESURE DE SA FORCE, PROCEDE POUR SA MISE EN ŒUVRE ET
SON APPLICATION A L'ARBITRAGE D'UN SPORT
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention consiste à mettre à disposition un système électronique de comptage des points dans la compétition de sport, et notamment de sport de combat.
Par exemple, en ce qui concerne le tae wondo, sport de combat qui est discipline olympique, actuellement, la seule partie qui soit électronique, concerne la partie comptage des points, effectuée par les arbitres de coin, à l'aide de manettes dont deux doivent être activées simultanément pour valider tout point.
Le combat de taekwondo oppose deux combattants sur une aire carrée d'environ 7 mètres sur 7 mètres. A chaque coin de cette aire, se tient un juge de coin auxquels s'ajoute un arbitre central.
Chaque combattant est revêtu d'un plastron de couleur différente ainsi que d'un casque de couleur différente ou non.
La règle consiste à combattre son adversaire en lui portant soit le plus de coups (de pieds ou poings) que possible, soit en le mettant KO ! Les coups de poings ne sont permis, que sur le plastron, les coups de pied sont permis sur les parties protégées par le casque et le plastron.
La présente invention concerne donc un dispositif de détection de la nature d'un coup et de la mesure de sa force. L'invention concerne en outre un procédé pour la mise en œuvre de ce procédé ainsi que l'application à l'arbitrage d'un sport, et plus particulièrement d'un sport de combat.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION De nombreux documents décrivent des dispositifs de mesure des coups administrés dans un sport de contact. Par exemple, le document GB-A-2 321 003 décrit un appareil de surveillance des coups administrés dans un sport de contact comme la boxe. Le dispositif comprend des moyens palpeurs qui sont compris dans un gant pour palper la force d'un coup et qui peuvent être des moyens piézo-électriques qui enregistrent les coups et qui transforment leur pression en un signal électrique. Celui-ci passe à un transmetteur radio qui transmet un signal à des moyens récepteurs. Les moyens récepteurs fournissent un signal d'entrée à un transducteur tel qu'un ordinateur qui peut déterminer et enregistrer des paramètres du coup comme sa force. Les moyens palpeurs peuvent être situés dans un casque plutôt que dans un gant.
Le document EP-A2-0 222 640 décrit un dispositif de mesure de coup qui comporte un transducteur transformant la pression en un signal électrique de sortie. Ce transducteur est placé dans un accessoire protecteur d'une partie du corps humain. Plus particulièrement le transducteur est un transducteur piézoélectrique qui transforme la pression en signal électrique de sortie analogique.
Le document US 3 866 909 décrit un uniforme pour des combattants de karaté qui comportent une pluralité de poches montées aux positions des parties vulnérables du corps humain (plexus solaire, pomme d'Adam, estomac foie, etc.). Chaque poche contient un fluide et se rompt au-delà d'une certaine force d'un coup infligé sur la poche. La force des coups n'est pas mesurée ni enregistrée.
Le document US 5 184 831 décrit des matériaux sensibles à la pression et des appareils pour compter électroniquement les points des matches de karaté. Le matériau sensible à la pression qui comprend une première matière conductrice comme du plastique imprégné par des particules conductrices et qui comporte des doigts qui sont inclus dans des fentes et sont supportés par une matière isolante en mousse. Lorsqu'une force est portée sur le dispositif, les doigts se déplacent et viennent toucher une feuille conductrice en regard. Un circuit électrique est alors formé et peut transmettre un signal électrique. Ce signal est transmis par un transmetteur radio avec une certaine fréquence.
Le document DE-A-27 41 090 concerne un dispositif pour indiquer l'état d'un match et qui comporte des transmetteurs et un récepteurs≈. Les transmetteurs sont situés sur des gants, des masques, etc.
Les documents EP-A1-1 033 152 et EP-A1-1 090 661 décrivent un dispositif de mesure pour des coups et en particulier une veste de mesure pour le Taekwondo. Ce dispositif comprend un espace creux rempli de gaz et pouvant être comprimé qui présente une ouverture par laquelle le gaz s'échappe à l'extérieur lors de la compression de l'espace creux à la suite d'un coups. Le flux de gaz peut être mesuré.
Le document WO 90/09218 décrit un vêtement pour des sports de contact comprenant un dispositif sensible à la pression qui émet un signal quand il est frappé par un coup délivré avec une force qui est inférieure ou égale à une force de seuil. Le dispositif sensible à la pression comprend deux membranes séparées ayant des moyens de conduction électrique, ces membranes entrant en contact quand une force au moins égale à une force de seuil est portée sur le dispositif en formant ainsi un circuit électrique entre les membranes et en émettant un signal.
Le document FR-A-2 612 411 décrit un dispositif pour signaler les impacts par une transmission radioélectrique lors d'un combat de karaté. Les coups sont identifiés à l'aide de contacteurs boutons-poussoirs qui émettent une impulsion électrique. Le brevet U. S. No. 5334831 décrit un dispositif pour détecter et quantifier les débris ferreux dans un fluide. Il s'agit d'un procédé traditionnel à base de capteurs magnétiques qui ont pour inconvénient d'être très sensibles aux perturbations. On utilise un capteur optique qui détecte les particules prises dans un champ magnétique. On utilise l'effet Faraday. A l'aide de ce dispositif on gère la pureté des fluides utilisés dans les systèmes pneumatiques et hydrauliques industriels.
Le brevet U. S. No. 4527 153 décrit la détection du passage d'un article équipé d'un élément. Cet élément est un élément permanent sphérique enfermé dans une capsule de forme quelconque, de façon à laisser un certain jeu (de l'ordre du diamètre de la sphère) pour que la sphère puisse se déplacer légèrement. La zone de détection (quelques m3) est parcourue par un champ magnétique alternatif, de façon à faire vibrer la sphère dans sa capsule. Ce mouvement génère un champ magnétique supplémentaire pouvant être détecté par un capteur de champ magnétique. Une autre méthode consiste à détecter le son produit par la vibration de la sphère dans sa capsule, à l'aide d'un microphone. Un tel dispositif a comme application un antivol dans les magasins ;
Le brevet U. S. No. 6232 879 décrit un dispositif de détection dans une zone du passage d'un article équipé d'un élément. L'article est équipé d'un fil d'un diamètre inférieur à 100 μm. Ce fil est dimensionné pour que, lorsqu'il est soumis à une onde électromagnétique, il entre en résonance et émette une onde électromagnétique en retour. Cette onde est de même fréquence que l'onde émise. L'amplitude de l'onde de retour est modifiée par un champ magnétique de fréquence plus basse. Le récepteur reçoit donc une onde électromagnétique modulée en amplitude. Il s'agit d'un antivol destiné aux magasins. Le système détecte la présence d'un sil de métal aux propriétés spécifiques dans une zone très importante (les ondes électromagnétiques couvrent de grandes surfaces). On utilise les propriétés de résonance électromagnétique du matériau à haute fréquence, et la possibilité de moduler l'impédance du matériau par un champ magnétique.
Dans certains des documents de la technique antérieure décrivent des dispositifs qui permettent de signaler des impacts et/ou de les mesurer. Aucun de ces dispositifs de la technique antérieure n'envisage le problème nouveau consistant à déterminer la nature d'un coup, c'est-à- dire si le coup est porté par le pied ou par la main. Aucun des documents cités précédemment n'envisage le problème nouveau consistant à déterminer si une partie du corps humain a touché ou même approché une autre partie d'un corps humain. Ainsi, le problème de savoir si un joueur a porté un coup de pied ou de poing sur une partie du corps d'un autre joueur ou si un joueur a seulement frôlé ou touché légèrement un autre joueur n'est en aucune façon mentionné ni suggéré dans la technique antérieure. Or, ce problème peut être très important, notamment lors de l'arbitrage de différents sports comme les sports de combat ou même les sports comme le football, par exemple pour déterminer les coups francs.
RESUME DE L'INVENTION L'invention concerne un Capteur solidaire d'un corps en mouvement associé à une cible éventuellement en mouvement, ledit capteur ayant pour fonction d'indiquer si le corps en mouvement affleure la cible ou la frappe. Le corps en mouvement comporte une matière très perméable au champ magnétique et la cible comporte des moyens créant un champ magnétique dans son voisinage, les propriétés magnétiques de la cible étant détectées à l'aide d'un détecteur de champs magnétiques.
La matière perméable au champ magnétique a une perméabilité initiale de 60 000 et une perméabilité maximale de 240 000, ladite matière étant choisie dans le groupe formé par des alliages ferromagnétiques à perméabilité magnétique élevée et à faible force coercive. La matière perméable au champ magnétique est un alliage de type
Mumétal® ou Permalloy® de la société Goodfellow.
Les variations des propriétés magnétiques de la cible induites par la matière perméable aux champs magnétiques sont détectées par un détecteur de champs magnétiques constitué d'une inductance, d'un circuit oscillant, d'un redresseur et d'un comparateur. L'invention concerne également un capteur A solidaire d'une cible ayant pour fonction d'indiquer si la cible est frappée et de donner une image électrique de l'amplitude du coup porté. Il est constitué d'une matrice d'une pluralité de condensateurs, cette matrice de condensateur pouvant être déformée partiellement sous un impact pour donner une conductance variable.
La matrice de condensateurs est formée d'une première matrice M d'une pluralité de plaques P1, P2, P3, ... Pn d'un métal conducteur reliées entre elles et d'une seconde matrice M' d'une pluralité de plaques P'1, P'2, P'3, ... P'n d'un métal conducteur reliées entre elles, lesdites plaques P1, P2, P3, ... Pn faisant face auxdites plaques P'1, P'2, P'3, ... P'n et étant séparées de celles-ci d'une distance variable pour former des condensateurs dont la distance entre les plaques peut varier sous l'action d'un impact. Selon l'invention, un dispositif de détection de la présence d'un impact par un corps en mouvement sur une cible et de mesure de sa force comprend un capteur A constitué d'un condensateur variable et un capteur B constitué d'une inductance variable.
L'invention concerne en outre un procédé de détection de la nature d'un coup sur une cible, et de la mesure de sa force, tel qu'on détecte la présence d'un corps en mouvement au voisinage ou sur la cible en créant un champ magnétique sur la cible et en faisant varier celui-ci à l'aide du corps en mouvement pour ainsi obtenir une inductance variable à l'aide du dispositif selon l'invention, et en ce qu'on mesure la force du coup à l'aide dudit dispositif, d'une part l'information de la variation de la capacité étant mémorisée dans un registre à 16 bits et d'autre part l'information de la variation de l'inductance étant mémorisée par un bit dans une bascule à niveau bas si le corps mobile est présent et à un niveau haut si le corps mobile est absent. Les données concernant l'information de la variation de capacité et l'information de la variation de l'inductance sont transmises sous forme de signaux par onde radio à un récepteur qui est relié à un ordinateur.
On applique le dispositif selon l'invention à l'arbitrage de sports de combat et plus particulièrement du taekwondo.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE
DE L'INVENTION La description suivante sera faite en regard du sport de combat taekwondo, mais il sera évident pour l'homme du métier que la présente invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et peut être appliquée à d'autres sports ou dans des domaines différents de celui du sport.
L'invention sera expliquée plus en détail en regard des dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue en perspective des armatures intégrées à une feuille de mousse constituant le capteur A selon l'invention ;
La figure 2 est une vue en perspective des feuilles de mousse se faisant face du capteur A de la figure 1 ;
La figure 3 est une vue des condensateurs formés dans le capteur A de la figure 1 ; La figure 4 est une vue du mode de liaison des condensateurs de la figure 3 ;
La figure 5 représente l'action de la déformation des condensateurs du capteur A ;
La figure 6 est une vue schématique de l'oscillateur détecteur de variations d'amplitude du capteur B ;
La figure 7 est un diagramme de la chaîne d'acquisition de la variation de la capacité ;
La figure 8 représente l'interface du convertisseur charge/tension ; La figure 9 est un diagramme de la liaison oscillateur avec la sortie du comparateur ; La figure 10 est un diagramme d'une cellule de Gilbert utilisée pour le multiplieur ;
La figure 11 est un diagramme représentant la préparation des données ; La figure 12 est un diagramme représentant l'émission des données ;
La figure 13 est un diagramme représentant le cryptage des données ;
La figure 14 est un diagramme représentant la réceptions des données ; et
La figure 15 est un diagramme représentant la liaison du récepteur de données avec un ordinateur.
Sur les figures les références suivantes indiquent ce qui suit :
I . Circuit oscillant 2. Cible
3. Inductance
4. Comparateur
5. Corps en mouvement
6. Redresseur 7. Capteur à capacité variable
8. Conditionneur, convertisseur charge/tension
9. Amplificateur d'instrumentation (Low Noise Amp.)
10. Filtre "antialiasing"
I I . Echantillonneur/bloqueur puis CAN 12. Oscillateur
13. Emetteur
14. Cryptage
15. Codage de source
16. Codage de canal 17, 18. Dispositif avec antenne
19. Amplification et filtrage
20. Décodage
21. Affichage
1. Capteurs
Il s'agit de mettre en place deux capteurs. Le capteur A doit rendre compte à la fois s'il y a eu un coup porté sur le plastron ou pas et de donner une image électrique de l'amplitude de ce coup porté. Quant à l'autre capteur, le capteur B, doit dire si le poing de l'adversaire a approché suffisamment près le plastron. La corrélation des deux pourra donc permettre de distinguer les coups de poing des coups de pied. C'est-à-dire que si l'on détecte uniquement un coup mais pas de coup de poing alors il s'agira d'un coup de pied et si l'on détecte uniquement un poing qui approche alors il n'y aura pas eu de coup porté. Capteur A
L'idée est d'intégrer des petites plaques P1, P2, P3, ...Pn, et P'1, P'2, P'3, ...P'n, d'un métal conducteur reliées entre elles à l'intérieur du plastron, les petites plaques métalliques se faisant face. Elles formeront ainsi une matrice M de condensateurs. Il faut donc considérer au moins deux couches de mousse internes au plastron plus ou moins épaisses que l'on appellera des feuilles. Les deux feuilles F1 , F2 de mousse accueillant les armatures de métal, elles doivent avoir un design particulier. Le métal conducteur doit se situer à l'intérieur de rainures dessinées dans la mousse (figure 1).
Les deux feuilles de mousse se faisant face, sont séparées par une feuille plus fine non représentée, la mousse constituant le plastron devant être assez rigide pour que les coups ne la déforment pas à outrance. Les bords d'une feuille ainsi dessinée seront en contact et empêcheront que les armatures ne se touchent. Pour une plus grande efficacité à ce niveau, et pour former de petites alvéoles isolant chaque petit condensateur, des rainures sont disposées de manière opposée ; une feuille aura des rainures R1, R2, R3, ... Rn dans un sens (verticales) et l'autre feuille aura des rainures R'1 , R'2, R'3, ...R'n perpendiculaires (horizontales). Voir la figure 2 et la figure 3.
Chacune des deux matrices d'armatures, l'une étant placée dans une feuille et l'autre étant placée dans la feuille en face, forme en réalité une armature d'un gros condensateur. A chacun des deux matrices on apporte des charges en alimentant ce système par une tension alternative.
Sur une feuille, les petites plaques de métal sont reliées comme représenté sur la figure 4.
Finalement, lorsque l'on donne un coup la structure est déformée comme représenté sur la figure 5. La valeur du condensateur que forme tout le système en est changée. En effet, la valeur électrique d'un condensateur s'exprime par sa capacité C et cette capacité s'écrit :
S est la surface des armatures ε0 est la permittivité du vide εr est la permittivité de la mousse entre les deux armatures e est l'espace entre les deux armatures
Donc si l'espace entre les deux armatures varie, la capacité du condensateur varie aussi. Plus exactement, lorsqu'un coup sera porté sur le plastron, l'espace diminuera entre une partie de la matrice M et la partie lui faisant face de la matrice M' et donc la capacité augmentera. Le réseau de petites armatures mis en place comme on le montre précédemment forme un réseau maillé de petits condensateurs et le condensateur total de tout le plastron est constitué de la somme de ces petits condensateurs. Et donc la capacité globale s'exprima comme suit :
C = Σ -^f β/
Un coup étant porté n'importe où sur le plastron, quelques petits condensateurs verront leur espace entre les armatures exprimé par e, modifié et de ce fait la capacité globale sera elle aussi modifiée.
Un simple système de mesure électronique est mis en place pour avoir une image précise de l'amplitude de la force appliquée sur le plastron.
Capteur B II permet de rendre compte si un coup est porté, plus précisément un coup de poing.
La solution est apportée par Pélectromagnétisme ou plus exactement par la technique du fluxgate. Le but est de savoir si l'un des deux poings (ou autre partie du corps) de l'adversaire a approché le plastron.
Pour cela, on intègre une fine barrette de Mumétal®, appelé aussi Permalloy® à des gantelets portés par les deux combattants. Le gantelet peut lui aussi être fin et ne pas forcément recouvrir toute la main, il n'est qu'un support à la barrette de Mϋmétal® qui peut, quant à elle, ne pas excéder 1 mm d'épaisseur. Cette barrette devrait être placée par exemple à la hauteur des premières phalanges.
Le Mumétal® ou le Permalloy® a pour principale caractéristique d'être très perméable au champ magnétique. Il en absorbe une partie de l'énergie et dévie ainsi les lignes de champs. On intègre donc un ou plusieurs réseaux de bobines de cuivre au plastron et on les alimente avec un courant alternatif afin de créer un champ magnétique conséquent. Ce champ magnétique présent dans le voisinage du plastron va être perturbé par le Mumétal® ou Permalloy® s'en approchant. Les lignes de champs étant déviées, un courant différent est induit dans les bobines. Un montage électronique garantit l'alimentation en tension de ces bobines. Le changement du courant induit dans les bobines aura comme effet exploitable de modifier leur impédance. On peut donc se servir d'un circuit oscillant dont la bobine variable que représente désormais le plastron, sera une partie du filtre. Un condensateur fixe est mis en parallèle et on accorde l'ensemble de manière à ne pas perturber l'environnement.
Le Mumétal® et le Permalloy® sont des marques déposées par la société Goodfellow située au Royaume-Uni. Ce sont des alliages ferromagnétiques à perméabilité magnétique élevée et à faible force coercive.
Par exemple, les propriétés du Mumétal® dont la composition est
77% de Ni, 14% de Fe, 5% de Cu et 4% de Mo sont les suivantes:
Propriétés électriques
Résistivité électrique (μohm.cm) 55 - 62
Propriétés magnétiques
Coercivité (Hc) (Am~1) 1 ,0
Température de Curie (°C) 380
Perméabilité initiale 60 000
Perméabilité maximale 240 000
Rémanence à partir de la saturation (Brem) 0,37
Induction de saturation (Tesla) 0,77
Propriétés mécaniques
Dureté - Brïnell 105 - - 290
Module d'élasticité (Gpa) 190 - - 221
Résistance aux chocs (Izod) (J.m"1) 42 - 100
Résistance à la traction (MPa) 530 - - 900
Propriétés physiques
Densité g. cm"3) 8,8 Propriétés thermiques
Coefficient d'expansion à 20 - 100°C (x10"6 K"1) 13,0 Conductivité thermique à RTP ( Wm"1 K"1 ) 30 - 35
A noter que dans le tableau ci-dessus, le chiffre le plus intéressant est bien évidemment la perméabilité dans la rubrique "propriétés ' magnétiques".
Ainsi, on procède à la détection des propriétés magnétiques de la cible à l'aide d'un détecteur de champs magnétiques. Il s'agit de positionner la cible 2 à étudier près de l'inductance d'un circuit oscillant 1. Si la cible est magnétique, sa présence fait varier l'impédance de la bobine et par le fait même, les paramètres de résonance du circuit oscillant, c'est-à-dire la fréquence et l'amplitude de l'onde produite. On sélectionne par exemple un circuit oscillant 1 de type Colpitt dont on connaît la fonction de transfert. En effet, l'option retenue pour réaliser le magnétomètre consiste en un simple oscillateur réalisé à l'aide d'un inverseur, d'un condensateur et d'une résistance. Puis, on ajoute une inductance et un autre condensateur afin de pouvoir faire varier la fréquence d'oscillation et l'amplitude de l'onde produite en approchant un objet magnétique de l'inductance. L'inductance 3 sera la bobine intégrée au plastron. Ainsi, en approchant la barrette de Mumétal® 5 de l'inductance 3, son impédance varie, tout comme la fréquence et l'amplitude de l'onde produite par le circuit oscillant 1. Il est donc possible de détecter la présence de la barrette 6 de Mumétal® par la simple variation de fréquence, en utilisant une boucle en verrouillage de phase. Mais puisqu'il est beaucoup plus simple de détecter les variations d'amplitude, c'est cette option qui a été retenue. Ainsi, un comparateur 4 sert à comparer la valeur crête de l'onde provenant de l'oscillateur à une tension de référence préalablement établie. La figure 6 illustre le schéma- bloc du magnétomètre et il est à noter que le signal provenant de l'oscillateur est préalablement redressé à l'aide d'une diode et d'un condensateur (redresseur 6) afin de faciliter la comparaison des tensions DC.
Il suffira par la suite de mémoriser la sortie du comparateur dans une bascule sous la forme d'un niveau logique. 2. Acquisition de données
Les capteurs A et B sont donc constitués respectivement d'un condensateur variable et d'une inductance variable. Ces deux informations sont mises sous la forme d'un signal numérique de 16 bits par exemple. A noter qu'un seul bit est nécessaire pour rendre compte du poing présent ou non sur le plastron. a. Amplitude d'un coup
L'acquisition de la variation de la capacité, qui représente l'amplitude d'un coup porté sur le plastron fait l'objet d'une chaîne d'acquisition tout ce qu'il y a de plus standard. (Voir figure 7). II faut remarquer que, dans un souci d'intégration et donc de gain de place, un cahier des charges devra être précis sur la fréquence de variation du capteur et sur le nombre de bits optimal. Il est vraisemblable que la fréquence de fonctionnement sera basse et que l'on pourra se passer d'un nombre de bits aussi important ce qui aura comme conséquence probable d'éviter d'avoir à implanter un échantillonneur- bloqueur par exemple, ou de concevoir un amplificateur faible bruit trop performant et donc plus coûteux que ce qu'il n'est nécessaire. Il en va évidemment de même pour le filtre anti-repliement.
Pour l'ensemble, la solution de la micro-électronique s'impose d'elle même. Par conséquent, on préconise le choix d'un montage à capacités commutées pour les filtres et éventuellement un convertisseur ΣΔ pour le Convertisseur Analogique Numérique. Exemple d'une solution intégrée pour l'interface :
Pour donner un exemple de ce qui est faisable en micro- électronique, on donne ici l'exemple de la partie qui fait interface entre le capteur et le reste de l'électronique, à savoir le convertisseur charge/tension.
La figure 8 montre l'électronique associée au capteur. OP2 est un buffer de sortie qui permet de charger un composant extérieur. OP1 fait office de convertisseur charge/tension.
Afin de compenser l'offset du capteur et les erreurs de gain, on utilise un double élément différentiel constitué de deux capacités. L'une sert de référence et est recouverte d'un oxyde fin (Cref) et l'autre est l'élément sensible (CsenS0r), id est la capacité du plastron décrite précédemment.
Le circuit à capacité commutée de Cseπsor à Cre forme un amplificateur non-inverseur, tandis que celui de Cκf à Cj est un amplificateur inverseur. La fonction de transfert de ce montage est :
où Vrett et M rem peuvent être utilisés pour ajuster l'offset en sortie causé par une discordance entre CsenS0r et Cref. Le temps de réponse du circuit est donné par la constante de temps :
où fe est la fréquence d'horloge. D'après la fonction de transfert, Vouf varie linéairement en fonction de Cseπscr- Le chronogramme en-dessous du montage montre la nécessité d'avoir des horloges non recouvrantes.
A la suite du CAN, il faudra mémoriser les données dans un registre 16 bits. Ainsi, l'information sera disponible en parallèle prête à être exploitée par l'émetteur. b. Présence du poing sur le plastron
Comme dit précédemment, le but est d'avoir un bit mémorisé dans une bascule avec un niveau bas si le poing est présent et un niveau haut sinon. L'inductance que représente le plastron varie avec la présence de la barrette de Mumétal® et donc l'amplitude du signal, ainsi que sa fréquence, variera de même. C'est ceci que l'on cherche à détecter. Il faut noter que la chaîne proposée ci-dessous peut être calibrée en faisant varier Vref. C'est-à-dire que ce système peut réagir à une présence plus ou moins proche du plastron en fonction de Vref qui représente donc un seuil de détection. Toutefois, pour notamment se prémunir des problèmes de bruit, on préfère multiplier la fréquence venant de l'oscillateur pour ensuite filtrer la partie intéressante (figure 9). Le signal avant le multiplieur peut s'écrire :
V = A0 sin ω0t avec A0 son amplitude.
Après le multiplieur, on a le signal :
C'est cette amplitude A0 2/2 que l'on veut comparer à Vreι. Au repos, si le Mumétal® est absent, cette amplitude devra être légèrement supérieure. On alimente le comparateur entre 0 et Vcc (par exemple 5V ou 3,3V), et donc au repos on aura 0 V en sortie du comparateur. Lorsque le Mumétal® fera varier l'inductance par sa présence l'amplitude A0 2/2 diminuera et ainsi, à partir d'un seuil calibré, Vref deviendra supérieur et on aura Vcc en sortie. On mémorise cette sortie du comparateur. Exemple d'une solution intégrée pour le multiplieur :
En ce qui concerne le multiplieur, on peut par exemple proposer une simple cellule de Gilbert comme le montre la figure 10. La sortie, qui est le signal venant de l'oscillateur multiplié par lui-même, est la différence entre les tensions aux bornes des deux résistances.
On peut affiner le système en équipant les deux combattants de systèmes réagissant à des seuillages différents couplés avec des barrettes de Mumétal® aux caractéristiques différentes. En effet, si le défendant tombe par exemple à terre face en avant avec l'une de ses mains proche du plastron, la solution dans l'état actuel des choses est de détecter un coup de poing. Or, dans le paragraphe 12), nous avons récupéré un exemple de caractéristiques du Mumétal® dans lequel on peut lire qu'il est possible de fixer différentes perméabilités à cet alliage. Une étude plus approfondie montre qu'il est aisé d'utiliser cette capacité pour palier au problème ici soulevé. Rapidement, on peut tout de même préciser que les deux systèmes électroniques peuvent travailler à différentes fréquences. Il serait même possible de distinguer chacune des quatre mains présentes sur un tatami. c) Préparation des données
L'information binaire relative à l'amplitude d'une force appliquée sur le plastron étant sur 16 bits et la donnée relative à la présence d'une main de l'adversaire étant sur un seul bit, on devra donc transmettre une donnée sur 17 bits.
En outre que le système exploitant les données, par exemple un logiciel sur un ordinateur devra décrypter un coup de poing s'il y a présence d'un coup sur le plastron et d'une main de l'adversaire. Il devra aussi traduire le coup de pied par un coup porté sur le plastron et l'absence, ou plus exactement la non présence, d'une main de l'adversaire. Dans un souci de n'émettre des informations que dans ces deux cas, principalement pour ne pas gaspiller l'énergie électrique relative à une émission, on élabore un signal logique destiné à l'émetteur pour lui signifier qu'il peut transmettre les données présentes dans les registres. Voir la figure 11. 3. Emission - Réception a. Emission
Le signal d'information est stocké dans un registre de 16 bits permettant de coder la puissance du coup porté au plastron. Un bit différencie un coup de poing d'un coup de pied. Un bit supplémentaire permet de définir l'instant d'émission du signal vers le système de réception. La consommation d'un système émettant sur une antenne est importante. Il est donc nécessaire - afin de garder une certaine autonomie - de réduire au maximum le temps pendant lequel le signal est émis. Ce bit de contrôle est initialement à zéro. Il passe à un lorsque qu'un coup de poing (respectivement un coup de pied) est détecté au niveau du comparateur (respectivement au niveau du CAN) puis est remis à zéro une fois le signal transmis. Voir la figure 12.
Aux 17 bits à émettre pourront être ajoutés des bits permettant de personnifier l'émetteur en vue de l'utilisation de plusieurs systèmes. Une autre solution est de se tourner vers un système Multi-Utilisateur déjà existant (ex : bluetooth). Un dispositif de cryptage pourra être ajouté avant l'émetteur en plus de la correction d'erreur. Il permettra de sécuriser la liaison radio avec le dispositif de réception. Le principe de base est de modifier la suite binaire en la multipliant par une séquence pseudo aléatoire que l'on appelle une clé.
De nombreux types de cryptages existent aujourd'hui. L'insertion d'un tel système avant émission ne pose donc pas de problème.
La suite binaire cryptée qui contient la puissance du coup et son origine (pieds ou poing) doit ensuite subir un traitement ajoutant de la redondance. Il s'agit classiquement d'un code correcteur d'erreur. En effet, lors d'une transmission radio, le signal peut être déformé par le canal de propagation que constitue l'air. Il est donc nécessaire de protéger les bits d'information par un codage ayant comme propriété principale de détecter les erreurs de transmission et de les corriger sous certaines conditions.
Si ce traitement présente des difficultés d'implémentation majeures, on peut opter pour un code en ligne classique. En effet, étant donné la rareté des coups portés relativement à la fréquence de fonctionnement du système, l'information pourrait être émise plusieurs fois afin de parer les erreurs dues à la transmission. Voir la figure 13.
Les 16 bits sortant du registre parallèle doivent être transmis en série vers l'émetteur afin de réaliser les différents traitements de codage. Un premier codage dit codage de source permet d'ajouter de la redondance au signal comme préciser ci-dessus.
Le codage canal permet d'augmenter la fréquence du signal émis. Cette fréquence est normalisée pour les communications très faible distance. On pourra notamment s'intéresser à la fréquence 433 MHz qui est utilisée pour les télécommandes infrarouge ou la fréquence 2.4 GHz qui correspond à la norme Bluetooth. Plus généralement plusieurs normes existent dans la bande 2.4 GHz. L'autre avantage de ce codage est de réduire l'occupation spectrale grâce à un filtre de mise en forme. Le signal obtenu est ensuite transmis via l'antenne par onde radio. Une étude particulière sera peut être nécessaire pour le dimensionnement et le choix de l'antenne. b. Réception
La réception se fait de façon classique. Une antenne récupère le signal envoyé par le système embarqué sur le plastron. Ce signal est ensuite amplifié et filtré afin de le remettre en forme. Un système de décodage est prévu après avoir remis le signal en bande de base. Si l'option du cryptage a été retenue, il faut réaliser un décryptage en conséquence. L'information est ensuite transmise vers un ordinateur ou un afficheur créé pour ce système. Voir la figure 14. La solution la plus modulable est de relier le récepteur à un ordinateur qui convertit ensuite le signal reçu en une puissance donnée par un coup de pied ou de poing au travers d'un programme informatique. Voir la figure 15.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection de la présence d'un impact par un corps en mouvement sur une cible et de mesure de sa force, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur A solidaire d'une cible ayant pour fonction d'indiquer si la cible est frappée et de donner une image électrique de l'amplitude du coup porté, constitué d'un condensateur variable, et un capteur B solidaire d'un corps en mouvement (5) associé à une cible (2) éventuellement en mouvement, ledit capteur B ayant pour fonction d'indiquer si le corps en mouvement (5) affleure la cible (2) ou la frappe, constitué d'une inductance variable.
2. Capteur B d'un dispositif de détection selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le corps en mouvement (5) comporte une matière très perméable au champ magnétique et en ce que la cible (2) comporte des moyens créant un champ magnétique dans son voisinage, les propriétés magnétiques de la cible (2) étant détectées à l'aide d'un détecteur de champs magnétiques.
3. Capteur B selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière perméable au champ magnétique a une perméabilité initiale de 60000 et une perméabilité maximale de 240 000, ladite matière étant choisie dans le groupe formé par des alliages ferromagnétiques à perméabilité magnétique élevée et à faible force coercive.
4. Capteur B selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la matière perméable au champ magnétique est un alliage de type Mumétal® ou Permalloy® de la société Goodfellow.
5. Capteur B selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce la variation des propriétés magnétiques de la cible (2) induites par la matière perméable aux champs magnétiques sont détectées par un détecteur de champs magnétiques constitué d'une inductance (3), d'un circuit oscillant (1 ), d'un redresseur (6) et d'un comparateur (4).
6. Capteur A d'un dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une matrice d'une pluralité de condensateurs, cette matrice de condensateur pouvant être déformée partiellement sous un impact pour donner une conductance variable.
7. Capteur A selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matrice de condensateurs est formée d'une première matrice M d'une pluralité de plaques P1, P2, P3, ... Pn d'un métal conducteur reliées entre elles et d'une seconde matrice M' d'une pluralité de plaques P'1, P'2, P'3, ... P'n d'un métal conducteur reliées entre elles, lesdites plaques P1, P2, P3, ... Pn faisant face auxdites plaques P'1, P'2, P'3, ... P'n et étant séparées de celles-ci d'une distance variable pour former des condensateurs dont la distance entre les plaques peut varier sous l'action d'un impact.
8. Procédé de détection de la nature d'un coup sur une cible, et de la mesure de sa force, caractérisé en ce qu'on détecte la présence d'un corps en mouvement au voisinage ou sur la cible en créant un champ magnétique sur la cible et en faisant varier celui-ci à l'aide du corps en mouvement pour ainsi obtenir une inductance variable à l'aide du dispositif selon la revendication 1 , et en ce qu'on mesure la force du coup à l'aide dudit dispositif, d'une part l'information de la variation de la capacité étant mémorisée dans un registre à 16 bits et d'autre part l'information de la variation de l'inductance étant mémorisée par un bit dans une bascule à niveau bas si le corps mobile est présent et à un niveau haut si le corps mobile est absent.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les données concernant l'information de la variation de capacité et l'information de la variation de l'inductance sont transmises sous forme de signaux par onde radio à un récepteur qui est relié à un ordinateur.
10. Application du dispositif selon la revendication 1 pour l'arbitrage de sports de combat et plus particulièrement du taekwondo.
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