FR2567294A1 - Dispositif d'inscription et de numerisation d'un trace par effet capacitif - Google Patents

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Abstract

LE DISPOSITIF D'INSCRIPTION ET DE NUMERISATION D'UN TRACE SELON L'INVENTION UTILISE UN EFFET CAPACITIF ENTRE LA POINTE D'UN STYLO ELECTRONIQUE 5 ET UN RESEAU DE BARRES CONDUCTRICES COMPORTANT DEUX ENSEMBLES DE BARRES CONDUCTRICES X... X, Y... Y RESPECTIVEMENT PARALLELES A DEUX AXES DE COORDONNEES RECTANGULAIRES. POUR DETERMINER LA POSITION X DU STYLO PAR RAPPORT A L'ORIGINE DES COORDONNEES, IL COMPORTE DES MOYENS POUR EFFECTUER LA MESURE SUCCESIVE DES TENSIONS V, V... V DETECTEES PAR LEDIT EFFET CAPACITIF, DES MOYENS POUR ATTRIBUER A CHACUNE DE CES TENSIONS, UN NUMERO D'ORDRE EN CORRESPONDANCE AVEC LES BARRES ET DES MOYENS POUR EFFECTUER UN CALCUL DE MOYENNE ARITHMETIQUE. L'INVENTION S'APPLIQUE AUSSI BIEN A UN DISPOSITIF A STYLO EMETTEUR 5 ET A BARRES RECEPTRICES QU'A UN DISPOSITIF A STYLO RECEPTEUR ET A BARRES EMETTRICES.

Description

DISPOSITIF D'INSCRIPTION ET DE NU1ERISATION DUN TRACE PAR
EFFET CAPACITIF.
La présente invention concerne un dispositif d'inscription et de numérisation d'un tracé par effet capacitif entre la pointe d'un stylo électronique et un réseau de barres conductrices.
D'une manière générale, on sait qu'il a déjà été proposé de nombreux dispositifs de ce genre utilisant le principe de la détection capacitive de signaux appliqués séquentiellement sur les barres conductrices en vue de la traduction informatique d'un tracé.
Ainsi, par exemple, par la demande de brevet français
No 78 29463, déposée le 9 Octobre 1978, au nom de la Demanderesse, pour "Dispositif d'inscription et de traduction informatique d'un tracé par effet capacitif entre la pointe d'un stylo à bille et un réseau de barres conductrices excitées séquentiellement", on connaît un dispositif comprenant une tablette munie de deux ensembles de barres conductrices
X ... X , Y ... Y respectivement parallèles à deux axes o n o n de coordonnées rectangulaires et un circuit permettant d'exciter les barres conductrices de ces deux ensembles barres de ligne YO ... Yn et barres de colonne Xo ...Xn selon une séquence régulière et cyclique, à une fréquence élevée par rapport à la vitesse de déplacement du stylo, par exemple au moyen de registres à décalage pilotés par une horloge. Par ailleurs, le stylo est raccordé à des circuits de traitement agencés pour déterminer les positions des maximas d'amplitude des signaux captés par le stylo et pour comparer ces signaux à deux signaux prélevés sur deux barres Xo, YO qui définissent une origine des coordonnées, afin d'en déduire les coordonnées desdites positions.
Ce dispositif fait donc intervenir des circuits relativement complexes pour le traitement analogique et le traitement numérique des signaux détectés par le stylo notamment en vue de détecter les susdits maximas d'amplitude, détermination qui implique au moins la comparaison pour chaque point de mesure du niveau d'amplitude de ce point avec le niveau d'amplitude du point précédent et avec le niveau d'amplitude du point suivant.
En outre, dans ce circuit, chacune des barres de ligne et de colonne doit être commandée individuellement par un organe de commutation respectif piloté par le registre à décalage, de sorte qu'il est nécessaire d'utiliser autant d'organes de commutation qu'il y a de barres de ligne et de barres de colonne. En conséquence, si la tablette comprend un nombre élevé de barres de ligne et de colonne, le nombre d'organes de commutation sera également élevé. De même, les circuits logiques associés à ces organes de commutation devront être conçus et dimensionnés en fonction de ce nombre
Il en est de même pour les dispositifs d'inscription et de numérisation d'un tracé utilisant, à l'inverse du dispositif précédemment décrit, un stylo émetteur (actif) et des barres réceptrices (passives).
L'invention a donc plus particulièrement pour but de réduire la complexité et le coût de ces dispositifs.
Pour parvenir à ce résultat, l'invention propose tout d'abord de simplifier la détermination de la position x du stylo par rapport à l'origine des coordonnées.
Ainsi, dans le cas d'un dispositif d'inscription et de numérisation d'un tracé faisant intervenir un stylo émetteur d'un signal de tension et de barres réceptrices passives, l'invention utilise à cet effet des moyens pour effectuer, pour chacun des axes de coordonnées, la mesure successive de la tension V0, V1 ...Vn des barres coupant l'axe considéré et pour affecter, à chacune de ces tensions, un numéro d'ordre allant de 0 pour la barre passant par l'origine des ième coordonnées à n pour la n barre, et des moyens pour déterminer la position x par un calcul de moyenne arithmétique selon la formule suivante
Figure img00030001

formule dans laquelle : a est la distance entre deux barres consécutives, i est un indice représentatif du numéro d'ordre des barres,
cet indice pouvant varier de O à n, vi est la mesure de la tension du signal détecté au niveau
ème
de la i barre.
D'une façon analogue, dans le cas d'un dispositif d'inscription et de numérisation d'un tracé faisant intervenir un stylo récepteur passif et des barres émettrices d'un signal de tension, l'invention utilise des moyens permettant, pour chacun des axes de coordonnées, d'appliquer successivement, pendant une période de temps déterminée, une tension sur les barres coupant l'axe de coordonnées considéré, et pour attribuer, à chacune de ces applications de tension, un numéro d'ordre allant de Q pour la barre passant par l'ori
ième gine des coordonnées à n pour la n barre, des moyens pour affecter au signal détecté par le stylo, pendant chacune desdites périodes, le numéro d'ordre de la barre sur laquelle se trouve appliquée ladite tension, et des moyens pour déterminer la position x par un calcul de moyenne arithmétique selon une formule similaire à la précédente
Figure img00040001

dans laquelle v' i est la tension détectée par le stylo pendant la période d'excitation de la ième barre.
On constate que les modes de détermination de la distance x précédemment décrits présentent l'avantage de ne prendre en compte que les barres proches du stylo, c'est-à-dire, selon le cas, les barres influençant le stylo ou influencées par celui-ci.
Par ailleurs, l'invention propose, au lieu d'utiliser un organe de commutation pour chacune des barres, comme dans les exemples précédemments décrits, de former plusieurs groupes de barres, chacun raccordé à un organe de commutation correspondant, la répartition des barres de ces groupes étant telle que - deux barres d'un même groupe ne peuvent être voisines, - deux groupes doivent être voisins qu'une fois au plus.
En outre, cette répartition doit être prévue de manière à ce que les deux règles suivantes soient respectées
1) deux barres d'un même groupe ne doivent jamais être influencées par le stylo ou influencer ce dernier
2) l'intervalle dans lequel se trouve le stylo doit être déterminé sans aucune ambiguïté.
Ces deux règles étant respectées, la détermination des numéros des barres influencées par le stylo peut être effectuée par un circuit de décodage approprié.
Dans le dispositif précédemment décrit, le nombre de barres influencées ou influençant le stylo doit être au moins deux. Toutefois, dans le cas où ce nombre est supérieur à deux, il sera possible de ne considérer que les barres au niveau desquelles le signal détecté présente une valeur maximum, ce qui ramène à deux le nombre de barres considérées.
Dans l'hypothèse où le nombre de couples de barres voisines à différencier est n et où, en conséquence, il y a n + 1 barres, Si g est le nombre de groupes, le nombre de couples dans g doit être supérieur ou égal à n.
Ainsi, par analyse combinatoire, le nombre de groupes à utiliser peut être déterminé au moyen des relations suivantes
Figure img00050001
A titre d'exemple, si n = 21, le nombre de groupes nécessaire est sept, soit trois barres par groupes. Si n = 53, le nombre de groupes est onze, soit cinq barres pour neuf groupes et quatre barres pour deux groupes.
Ainsi, d'une façon générale, Si g est le nombre de groupes, on peut discerner n = 9 (92 l? couples et disposer n + l
2 couples et disposer n + 1 barres.
Le tableau suivant représente les différents couples de groupes de barres à différencier, les groupes étant numéro tés de 1 à g 1-2 1-3 2-3 1-4 2-4 3-4 1-5 2-5 3-5 4-5 1-6 2-6 3-6 4-6 5-6 1-7 2-7 3-7 4-7 5-7 . . . . . (g - 2). 2).(9 - 1)
. . . . .
1 - g 2 - g 3 - g 4 - g 5 - g ... (g - 2)-g (g - 1)g
Dans le cas où g est premier, on peut utiliser le tableau cidessous pour répartir les barres dans les groupes.
E(x) : partie entière de x.
Figure img00060001
Ainsi, par exemple, si le nombre de groupes est sept (x = 7), le nombre de couples est n = 6x7 = 21 et, en
2 conséquence, le nombre de barres est 22.
La répartition des barres est alors fournie par le tableau suivant
Figure img00070001
<tb> No <SEP> groupe <SEP> No <SEP> barre
<tb> <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> 15
<tb> <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 12 <SEP> 20
<tb> <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 9 <SEP> 18
<tb> <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 13 <SEP> 16
<tb> <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> -21
<tb> <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 14 <SEP> l9 <SEP>
<tb> <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> ll <SEP> 17
<tb>
Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à.titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique éclatée d'un
dispositif d'inscription et de numérisation d'un
tracé, selon un mode d'exécution de l'invention.
La figure 2 est un schéma théorique d'un dispositif
d'inscription et de numérisation d'un tracé 2 stylo
émetteur et à barres réceptrices.
Le dispositif de la figure 1 se présente sous la forme d'une tablette comportant un premier circuit imprimé 1 qui joue le roule de surface réceptrice, et qui comporte les circuits d'interface et d'alimentation du dispositif, un socle 3 en matière conductrice de support de l'ensemble et un capot de protection 4 en matière de préférence conductrice. Un stylo émetteur 5 est relié à un émetteur monte dans le circuit d'interface par un câble blindé souple 6 par exemple d'une trentaine de centimètres.
Le capot 4 est muni d'une fenêtre 40 à travers de laquelle un papier introduit et place sur la surface réceptrice sert à l'écriture à l'aide du stylo 5.
Celui-ci peut remplir en effet à la fois la fonction d'écriture traditionnelle par tracé visible sur le papier et une fonction émettrice de signaux d'excitation appliqués sur la surface réceptrice. Ce stylo 5 peut en outre comprendre des moyens permettant de fournir un signal de détection lorsqu'il entre matériellement en contact avec le papier, ou éventuellement de donner une indication de la pression exercée par le stylo sur la surface d'écriture.
Le circuit imprimé 1 qui joue le rôle de surface réceptrice présente la forme d'une carte rectangulaire imprimée sur ses deux faces pour constituer deux ensembles de barres conductrices XO ... Xn et YO ... Yn respectivement parallèles à deux axes de coordonnées rectangulaires Xo, Y0.
Dans cet exemple, les barres portées par la surface supérieure du circuit imprimé 1 (barres de colonne Xo ... Xn) sont représentées en traits pleins et sont parallèles à l'axe Xo, tandis que les barres portées par la surface inférieure du circuit imprimé 1 (barres de ligne YO ... Yn) sont représentées en traits interrompus et sont parallèles à l'axe YO.
La face intérieure de la carte 1 peut, en outre, comporter des circuits intégrés permettant de connecter successive ment, et par groupes, les barres de ligne YO ... Yn et aux barres de colonne XO ... Xn à un circuit électronique de détection et de traitement selon le mode de groupage précédemment décrit.
Le circuit électronique équipant ce dispositif a été représenté schématiquement sur la figure 2, où les barres de colonne Xo ... Xn sont simplement figurées par des traits verticaux numérotés de O à 22, tandis que, pour la clarté du dessin, il n'a été représenté que trois barres de ligne en traits pleins, (traits horizontaux Ll, L2, L3), les autres barres de ligne dont le nombre est variable étant représentées en traits interrompus.
Les barres de colonne X ... n sont agencées en sept groupes, déterminés de la façon précédemment décrite et respectivement connectés à sept conducteurs communs, a, b, c, d, e, f, g.
D'une façon plus précise, les barres de colonne 1, 8, 9 et 22 sont connectées au conducteur a, les barres 2, 12 et 20 sont connectées au conducteur b, les barres 3, 9 et 18 sont connectées au conducteur c, les barres 4, 13 et 16 sont connectées au conducteur d, les barres 5, 10 et 21 sont connectées au conducteur e, les barres 6, 14 et 19 sont connectées au conducteur f et les barres 7, 11 et 17 sont connectées au conducteur g.
Les conducteurs a à g sont connectés à une ligne de détection par l'intermédiaire de sept commutateurs (bloc 100) commandés par des bascules 101 pilotées par un processeur 102. Cet ensemble 100, 101, 102 permet donc de connecter séquentiellement les conducteurs a, b, c, d, e, f, g, et, par conséquent, les barres des groupes affectés à ces conducteurs, à une ligne de détection. Celle ci peut comprendre un amplificateur 103 suivi d'un élément de détection et de filtrage 104.
D'une façon analogue, les barres de ligne YO ... Y n sont agencées en plusieurs groupes respectivement raccordés à un conducteur relié à une ligne de détection par 1' intermédiai- re d'un commutateur < bloc 106). commandés par des bascules 107 pilotées par le processeur 102, de manière à effectuer des séquences de lecture des groupes de barres de ligne YO ... Y n à la suite de la lecture des groupes de barres de colonne Xo X,. n
Dans cet exemple, on n'a représenté qu'un seul groupe de barres de ligne L1, L2, L3 raccordé à la ligne de détection 103, 104 par un commutateur du bloc 106.
Les lignes de détection des barres de ligne YO ... Y n et des barres de colonne XO ... n sont ensuite raccordées à un circuit de traitement 110 connecté au processeur 102 permettant notamment de déterminer la position du stylo par rapport à l'origine des coordonnées Xo, YO par un calcul de moyenne arithmétique.
Comme précédemment mentionné, le stylo 5 se trouve raccordé à un générateur 111 permettant de délivrer une tension sinusoldale. La fréquence de cette tension sinusoldale peut, par exemple, être de l'ordre de 450 KHz et son amplitude, de l'ordre de quelques dizaines de volts de manière à ce que la tension détectée sur les barres puisse atteindre un niveau suffisant (quelques mV).
Dans l'exemple représenté sur la figure 2, l'écart minimum entre deux barres de colonne consécutives d'un morne groupe est de trois espacements. il convient donc de faire en sorte que le stylo influence au plus deux barres.
Comme précédemment mentionné, un simple décodage permet de déterminer l'intervalle entre deux barres consécutives dans lequel se trouve le stylo à partir des deux tensions détectées les plus grandes.
Ainsi, dans le cas de la figure 2, dans laquelle le nombre de groupes de barres de colonne est sept, si les tensions détectées les plus grandes sont celles des groupes raccordés aux connecteurs c et e, la seule position possible du stylo est entre les barres de colonne 9 et 10.
La détermination de la position du stylo par rapport aux barres de ligne s'effectue d'une façon similaire et ne sera pas exposée à nouveau, étant entendu que le nombre des barres de ligne ainsi que leur groupage peuvent être différents de ceux des barres de colonne.

Claims (8)

Revendications de brevet
1. Dispositif d'inscription et de numérisation d'un tracé par effet capacitif entre la pointe d'un stylo élec- tronique (5) émetteur d'un signal de tension et un réseau de barres conductrices réceptrices dudit signal de tension2 ce réseau comprenant deux ensembles de barres conductrices (X ...X , Y ...Y ) respectivement parallèles à deux o n o n axes de coordonnées rectangulaires, caractérisé en ce qu'il comprend2 pour déterminer la position x du stylo (5) par rapport à l'origine des coordonnées2 des moyens pour effectuer pour chacun des axes de coordon- nées, la mesure successive de la tension (v0, V1...Vn) des barres coupant l'axe de coordonnées considéré et pour affec- ter, à chacune de ces tensions2 un numéro d'ordre allant de 0 pour la barre passant par l'origine des coordonnées à n pour la nième barre, et des moyens pour effectuer un calcul de moyenne arithmétique selon la formule suivante
Figure img00110001
formule dans laquelle : a est la distance entre deux barres consécutives, i est un indice représentatif du numéro d'ordre, cet indice
pouvant varier de O à n, vi est la mesure de la tension du signal détecté au niveau
de la ième barre.
2. Dispositif d'inscription et de numérisation d'un tracé par effet capacitif entre la pointe d'un stylo électronique récepteur (5) et un réseau de barres conductrices émettrices d'un signal de tension détectable par ledit stylo, ce réseau comprenant deux ensembles de barres conductrices (XO ... Xn, YO ...Yn) respectivement parallèles à deux axes de coordonnées rectangulaires, caractérisé en ce qu'il comprend, pour déterminer la position x du stylo (5) sur chacun des axes de coordonnées, des moyens permettant d'appliquer successivement, pendant une période de temps déterminée, une tension sur les barres coupant l'axe de coordonnées considéré et pour attribuer, à chacune de ces applications de tension, un numéro d'ordre allant de 0 pour la barre passant par l'origine des coordon
ième nées à n pour la n barre, des moyens pour affecter au signal détecté par le stylo, pendant chacune desdites périodes, le numéro d'ordre de la barre sur laquelle se trouve appliquée ladite tension, et des moyens pour déterminer la position x par un calcul de moyenne arithmétique selon la formule suivante
Figure img00120001
formule dans laquelle a est la distance entre deux barres consécutives, i est un indice représentatif du numéro d'ordre, cet indice
pouvant varier de 0 à n, v' i est la tension détectée par le stylo pendant la
période d'excitation de la iéme barre.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les barres (XO ... Xn, Yo ... Yn) d'au moins l'un des susdits ensembles sont connectées entre elles pour former plusieurs groupes répartis de façon telle que - deux barres d'un même groupe ne peuvent être voisines, - deux groupes doivent être voisins qu'une fois au plus, - deux barres d'un même groupe ne doivent jamais être
influencées par le stylo t5) ou influencer ce dernier, et en ce que, dans ce cas, il comprend des moyens de décodage pour la détermination des numéros d'ordre des barres d'après les groupes de barres influençant le stylo (5) ou influencées par celui-ci.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le nombre de barres influençant ou influencées par le stylo (5) est au moins égal à 2.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas où le nombre de barres influençant le stylo (5) ou influencées par celui-ci est supérieur à deux, les moyens permettant de détecter la tension d'excitation comprennent un dispositif permettant de ne prendre en compte que les signaux de tension présentant une valeur maximum.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans l'hypothèse où le nombre de barres à différencier dans un même ensemble est n et où, en conséquence, il y a n + 1 barres, dans cet ensemble, si'g est le nombre de groupes, le nombre de couples dans g doit être supérieur ou égal à n, et en ce que dans ce cas le nombre de groupes est déterminé au moyen de la formule suivante
Figure img00130001
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant la détection de l'entrée en contact du stylo (5) sur la surface d'écriture (1).
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à fournir une indication de la pression exercée par le stylo (5) sur la surface d'écriture (1).
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