FR2840541A1 - Jouet mobile motorise a telecommande - Google Patents

Abstract

Jouet mobile motorisé télécommandé par faisceau lumineux. La télécommande projette un spot sur le sol, le jouet mobile pourvu de capteurs optiques poursuit le spot. Le capteur optique délivre les consignes d'écart de la position du spot par rapport au centre de l'image, l'électronique de gestion pilote les moteurs pour compenser l'écart.

Description

optique de collimation (12 fig 1).

L' invention concerne le principe et la realisation d 'u n jouet mobile motorise et telecommande dont la telecommande, particulierement ergonomique et simplifiee est adaptee a un enfant tres jeune. 11 existe toutes sortes de telecommandes, soit par radio soit par infrarouge. Wiles emettent en direction du jouet motorise notamment des consignee d'acceleration ou de

o direction.

Ces consignee vent interpretees par le vehicule en fonction de sa propre position instantanee. L'utilisateur doit prendre en compte cette contrainte pour parvenir a piloter le

s jouet. Cette contrainte est peu acceptable pour un enfant.

Tourner a droite est intuitif quand le vehicule s'eloigne du pilote, quand le vehicule revient vers le pilote, la commande

est inversee.

Les telecommandes manquent de reactivite, elles ne prennent pas en compte le changement d'adherence, et la

difficulte de moduler ['acceleration en consequence.

L'invention vise a resoudre ces contraintes, et propose une telecommande intuitive immediatement controlee par

l'enfant et adaptee a ses limites.

Selon ['invention, I'enfant dispose d'une commande manuelle figure 1. Cette commande emet un faisceau optique collimate qui projette un spot. Le spot genere par cette commande designe la zone que le vehicule motorise doit atteindre. Le vehicule pour-quit le spot, I'enfant definit

simplement la trajectoire que le vehicule doit parcourir.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 1/37 Selon un premier mode de realisation de ['invention le vehicule comporte au moins - deux moteurs animant deux roues, - une source d'energie autonome (par exemple des piles ou des batteries), qui alimente une electronique

de commande des moteurs.

- Cette electronique re,coit une information de la position

relative du spot.

o La cite electronique commande les moteurs: - pour avancer le vehicule si le spot s'eloigne dans l'axe du vehicule; - pour tourner le vehicule dans la direction laterale

relative que prend le spot.

Dans une version amelioree, le spot projete a l'arriere du

vehicule declenche son recur puis son retournement complet.

Les capteurs qui delivrent ['information de position o relative du spot a l'electronique vent de nature optoelectronique. Ces capteurs captent la direction angulaire

relative du spot par rapport au vehicule.

L'electronique agit sur les moteurs de maniere a maintenir constante et frontale la position du spot par rapport

au vehicule. Ce faisant, le jouet pour-quit le spot.

Les capteurs vent par exemple des photodiodes sensibles a la lumiere par exemple visible, dans la bande de frequence du spot. Les capteurs per, colvent un spot situe dans un cone de reception qui leur fait face, ils captent la portion du spot qui diffuse dans ce cone de reception, et generent un signal electrique, un cou rant par exemple proportion nel au flux

per,cu dans ce cone.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 2/37 L'electronique traite les courants delivres par les capteurs et genere en consequence les courants de

commandes des moteurs.

Selon ['invention, le courant de commande des moteurs est proportionnel aux courants delivres par les diodes, le

traitement agissant comme une amplification.

Selon une version de ['invention optimisee pour sa sensibilite et la distance de detection du spot, I'ambiance lumineuse artificielle et naturelle vent eliminees par filtrage electronique. L'ambiance lumineuse artificielle est caracterisee par une frequence propre de 100 Hz ou 120 Hz, resultant des

modulations 50 ou 60 Hz du reseau electrique domestique.

L'ambiance lumineuse naturelle est quasi constante.

Si les capteurs vent a reponse frequentielle rapide, comme les diodes notamment, alors un filtrage peut etre effectue pour masquer l'effet de la lumiere ambiante et de la

modulation 100 Hz ou 120 Hz, et discriminer ainsi le spot.

Aussi, une modulation de ['amplitude du faisceau du spot par exemple a 3 kHz est particulierement adaptee pour un filtrage

en reception a la meme frequence de 3 kHz.

Selon ['invention, un tel filtrage assure une grande sensibilite de la detection du spot dans le champ des capteurs,

malgre le soleil et l'eclairage artificial.

Cette sensibilite est necessaire, pour que le faisceau et le spot soient detectes malgre sa faible puissance. En effet, la Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 3/37 securite oculaire impose un faisceau de tres faible puissance,

de l'ordre de 0.1 mW maximum.

Avec une telle puissance, le spot presente une puissance

lumineuse tres inferieure au flux ambient moyen.

Le detail de realisation de ['invention sera mieux compris a l'examen des figures ci apres, qui decrivent un exemple non exclusif de realisation de ['invention. La realisation de ['invention est susceptible de variantes nombreuses, qui toutes

o rentrent dans son champ d'application.

La telecommande optique est detaillee figure 1. Wile comporte au moins une batterie ou au moins une pile 15 pour un fonctionnement autonome une diode emettrice 13, une

lentille de collimation 12, et un interrupteur 16.

La diode 13 emet de preference dans le spectre visible, rouge par exemple. Le bleu, le vert le jaune ou le blanc conviennent aussi, I'infrarouge aussi pour des applications

pour lesquelles voir le faisceau n'est pas necessaire.

La diode situee sensiblement au point focal de la lentille 12 volt son faisceau concentre en un faisceau parallele qui

projette un spot a quelques metres.

Une version de ['invention protege l'utilisateur de tout risque l'eblouissement en garantissant que le faisceau n'est

emis qu'en direction du sol.

Dans cette version, le circuit d'alimentation de la diode 13 est ferme par un contacteur sensible a l'inclinaison ou a la

gravite, type contacteur a bille 17.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 4/37 Le contact se ferme des lors que la commande est inclinee vers le teas. Observer le faisceau de face devient alors

peu probable.

Une telle version de la commande volt son ergonomic et son autonomic optimisee par un declenchement conditionne. Les batteries ou les piles 15 vent preservees d'un

fonctionnement intempestif.

Selon une version de ['invention optimisee pour sa sensibilite, I'intensite de la diode est modulee grace a ['action

d'un circuit modulateur oscillant 14 selon l'art en cours.

La figure 2 donne un exemple de realisation de ce circuit, la figure 3 le signal de sortie de ce circuit et la figure

4 le spectre correspondent.

En 24 figure 2 le modulateur est par exemple realise par un circuit oscillateur astable du type 555, regle par deux resistances R1 et R2 et un condensateur C1 qui determinant la frequence d'oscillation. Une frequence de 3Khz est par

exemple non exclusive.

Nous retrouvons en 23 figure 2 la diode electroluminescente emettrice commandee par son transistor mos M1, en 27 le contacteur a bille qui ferme le contact avec l'inclinaison vers le sol, en 26 le contacteur potentiometre qui ferme le circuit et regule le niveau moyen du faisceau, en 25 les piles ou batteries. L'intensite lumineuse varie en proportion de la pression

exercee sur la gachette 26 figure 1.

La figure 3 illustre l'intensite lumineuse instantanee emise par la commande equipee d'un tel modulateur 24, elle Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confdentiel Page 5/37 est modulee a une frequence de 3 kHz comme le montre le

spectre correspondent figure 4.

La figure 5 illustre un exemple de realisation du vehicule commande par une telle telecommande. 11 comporte au moins: - deux diodes receptrices 56 et 57 situees a ['avant dans les angles, ou bien dans l'habitacle, derrieres o les vibes; - une source d'energie autonome comme une batterie ou une pile 59; - deux moteurs electriques independents 54, 55, chacun en prise avec une roue 52;

- une electronique de traitement 58.

Selon ['invention le moteur 54 re,coit un courant ou une tension de commande proportionnelle a l'intensite lumineuse re,cue sur la diode 57, cette intensite resultant de la presence

d'une fraction du spot dans le champ optique de ce dit capteur.

De meme selon ['invention le moteur 55 re,coit un courant ou une tension de commande proportionnelle a l'intensite lumineuse re,cue sur la diode 56, cette intensite resultant de la presence d'une fraction du spot dans le champ optique de ce

dit capteur.

Selon ['invention cet automatisme de compensation suffit

a contraindre le vehicule a poursuivre le spot.

Un exemple de realisation non exclusif de ['invention comporte

un circuit de traitement tel que decrit la figure 6.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 6/37 Dans sa version la plus simple il ne comporte que les elements 61, 65 et 66. 61 represente l'une des deux diodes receptrice; qui genere un courant proportionnel a l'intensite lumineuse re,cue, 65 represente le moteur du cote oppose. II est parcouru par un courant proportionnel a la tension de grille de son transistor de commande M1. La tension de grille est proportionnelle au courant delivre par 61 dans la resistance R14. Le moteur Md en 65 est done commande en proportion de la lumiere re,cue sur la diode 1, la source 66, une batterie ou

o une pile fournit l'energie a la tension V1.

Dans une version plus evoluee, un preamplificateur de courant 62 augmente la sensibilite du recepteur. Cela est par

exemple realise par un simple transistor bipolaire Q8.

Dans une version encore plus evoluee seule la lumiere modulee a la frequence de modulation du spot est amplifiee, par exemple 3 Khz si telle est la frequence de modulation de la telecommande. La discrimination est realisee par un filtre accorde a cette frequence en 63, un filtre en structure cite 'de Rauch' dont la bande et les gains vent regles par R1 en relation avec C1, C2, R6 et enfin l'amplificateur operationnel U1. Dans une version encore plus evoluee, un deuxieme etage de filtrage 64 rejette la frequence de la lumiere artificielle, par exemple le 50 Hz, par un simple filtrage passe haut realise par R1 5 et C6; redresse les signaux a la seule frequence de 3 kHz, grace a la diode D2; et enfin en compare la tension Vs a un seuil Vref. De cette comparaison resulte un signal carre dit PWM proportionnel, signal traditionnel de commande d'un

variateur moteur sans perte de charge.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 7/37 Le principe est mieux compris a l'examen de la figure 7 qui illustre le signal de commande PWM (VM1 g) dont les creneaux augmentent en largeur en fonction du depassement de ['amplitude du signal module amplifie et filtre (VD2:2) par rapport a Vref: (VR 1 7:2). Ce signal de commande PWM proportionnel est genere

par ['action de l'ampli comparateur U2 qui compare VS a Vref.

o Par cette combinaison tres astucieuse, il est realise une commande moteur proportionnelle a faible perte, compatible avec une autonomic optimisee des batteries et une faible

dissipation par perte thermique dans le transistors M1.

Le facteur de qualite du filtrage, illustre en figure 8, montre que seule la composante modulee a 3 kHz de la

lumiere re,cue en 61 est prise en compte.

La lumiere du jour, continue, et les eclairages electriques (100 ou 120 Hz) vent alors sans effet sur les moteurs, le jouet dispose done d'une commande sensible et indiferente aux

perturbations lumineuses ambiantes.

Bien entendu, toute combinaisons des composants 62, 63

et 64 est convenable, et rentre dans le cadre de ['invention.

Seuls les elements 61, 65 et 66 vent indispensables et systematiques. Ceci decrit un premier mode de realisation de ['invention, avec plusieurs versions a sophistication et performances croissantes. Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 8/37 Dans cette premiere version, le vehicule ne fait qu'avancer, ou tourner, aussi en cas d'erreur de pilotage, il est

susceptible de rester bloque par un obstacle.

Une option de realisation de ['invention comporte une commande de marche arriere, egalement optique, avec un ou

deux recepteurs photoelectriques supplementaires.

Ceci est illustre figure 9, les diodes 910 et 911

o commandant la marche arriere.

Au cas ou une diode unique commande la marche arriere, selon ['invention, la presence du faisceau dans le champ du recepteur oriente vers l'arriere du vehicule superpose un courant proportionnel au flux per,cu aux deux moteurs 904 et 905. Ces courants se superposent lineairement aux courants

resultant des flux captes sur les diodes avant.

Au cas ou deux diodes 910 et 911 per,coivent la zone arriere alors, les moteurs vent commandes de la fa,con suivante: - Le moteur 905 avance en fonction du flux re,cu sur la diode 906 et recule en fonction du flux re, cu sur - Le moteur 904 avance en fonction du flux re,cu sur la diode 907 et recule en fonction du flux re,cu sur Par ce procede, le vehicule se maintien non plus face au faisceau mais exactement sous le faisceau, car les moteurs vent actives pour trouver un equilibre correspondent a un

courant de commande nul.

Seule la position centree du vehicule assure cet equilibre.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 9/37 Par ce procede tres ergonomique, le vehicule est guide

par la lumiere dans toutes les directions, meme a reculon.

II mancauvre automatiquement pour retrouver le sens de la marche. La figure 10 donne un exemple de realisation de

l'electronique de commande 908 figure 9.

Si M figure 10 est le moteur 905 figure 9, alors 1001 figure 10 est la diode 906 figure 9 et 1011 figure 10 est la

diode 911 figure 9.

Seuls les etages 1005 et 1015 figure 10 vent adaptes, selon le principe de pont en H de commande moteur de l'etat

de ['art.

Ce principe est particulierement adapte a la superposition des commandes avant arriere, qui s'annulent et se differencient sans conflit. Le moteur reagit en fonction de la difference des signaux generes par chaque chane d'amplification. Bien entendu, les elements 1002, 1003, 1004, 1012,

1013, 1014 vent optionnels.

Le vehicule selon ['invention peut representer toute sorte de jouet. II peut traditionnellement simuler une voiture,

realisant une voiture a telecommande optique.

Mais il peut aussi etre decline en une figurine, un animal, etc. Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 10/37 On appreciera particulierement l'originalite d'une souris grise, guidee par un faisceau par exemple infrarouge done invisible. A ce titre elle est destinee a un adolescent farceur

plus qu'a un enfant qui lui preferera une voiture.

Un tel principe de telecommande requiere une mecanique d'entranement simple directe et sans point dur. Les systemes de moteur avec reducteur se present mal a ['usage attendu en raison des jeux et inerties correspondents. En effet, les asservissements vent penalises par toute inertie frottement et

point dur.

Aussi selon ['invention, une mecanique simplifiee est

recommandee, selon le principe illustre figure 11.

Un moteur miniature 114 a courant continu par exemple du type ' vibreur de telephone' comporte sur son axe un manchon 115 en matiere adherente et elastique. Un train arriere 112 comporte deux roues folles sur un arbre unique, des pneus en matiere adherente et elastique. Un train avant 113 comporte deux roues folles sur un arbre unique, des pneus

en matiere rigide et glissante.

Le manchon vient entraner la roue 112, qui tourne librement sur son axe. L'axe de la roue 112 est guide

verticalement, et possede un jeu.

Le poids de la voiture impose l'appui du manchon 115 sur

le pneu 112.

Par le fait de l'entranement, la rotation du manchon tournant dans le sens de la fleche provoque un auto

embrayage, qui renforce lientranement.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 11/37 Par ailleurs, le moteur n'est pas en prise directe avec la roue, il n'embraye que quand il tourne, il est done protege des chocs. La direction de roulement du vehicule est determinee par les vitesses relatives des deux roues arrieres, les roues avant

glissant lateralement en tournant.

Le systeme economique decrit ci dessus remplace avantageusement le jeu de pigeons de l'etat de l'art constate

dans les voitures telecommandees actuelles.

Pour l'homme de ['art, nous recommandons ['usage des diodes electroluminescentes haute brillance et haute qualite optique de la marque Agilent, telle que la diode rouge himp eg15-rvOOO. Collimate avec une lentille de diametre 4 cm et de focale 10 cm, elle realise un faisceau tres pur et un spot de 5 cm a 3 m. Comme photodiode, nous recommandons le modele SLD 70 BG2A de la marque Silonex. ou SLD 70 C2A du meme constructeur. La premiere rejette les infra rouges, mais est

plus couteuse.

Un exemple d'ampli adapte est fourni par ia marque

Microchip en reference MCP602isn, du type bimos.

Enfin, I'alimentation du vehicule peut ne comporter q'une batterie unique, associee a un elevateur de tension regulateur du type step-up comme celui de la marque Maxim en reference max856. Le transistor mos recommande est le fdn335n, un

standard. Le modulateur, ne555P est egalement un standard.

En lieu et place de la diode electroluminescente 13 Fig 1, il peut etre mis en ceuvre une diode laser, dont le niveau Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 12/37 d'emission est faible, pour des enfants qui ne seraient pas de

premier age.

La suite de la description concerne des variantes de

realisation de ['invention. - La premiere variante concerne l'optimisation du filtrage optique realisee au moyen d'une commande qui emet un faisceau infrarouge module et de recepteurs de telecommande integres et economiques qui ne re,coivent que la lumiere infrarouge modulee. Selon ['invention, ceux-ci generent directement en sortie un signal de commande de moteur de type PWM dont la largeur s'accrot avec la proximite

du spot.

Cette variante presente aussi comme avantage d'utiliser des recepteurs de telecommandes qui vent des composants

integres standards industrials de grande eerie.

Selon cette variante de ['invention le faisceau infrarouge collimate de la commande est de longueur d'onde proche de 950 nm, correspondent au pic de sensibilite des recepteurs infrarouges. Selon cette variante, le faisceau de la commande est modulee, a une frequence de l'ordre de 30 a 50 khz, gamme de frequence usuellement utilisee pour les commandes

infrarouges. La puissance de cette modulation porte un signal.

Les deux composantes de la modulation vent decrites figure 12. La puissance instantanee Ic du faisceau infrarouge est le produit d'un signal sensiblement triangulaire 121, dont la Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 13/37 frequence est de l'ordre du kilohertz, par le signal de porteuse 122, dont la frequence est de 30 a 50 Khz, realise par un

operateur connu sous le nom de modulateur 123.

Le courant de commande de la diode infrarouge D2 selon ce principe est genere selon un exemple economique de mise en oeuvre de l'electronique decrit figure 13, au moyen du circuit integre X1, un NE 555 par exemple qui realise un oscillateur astable dont la sortie X1-3 est un signal carre dont la frequence est determinee par les resistances R1 et R2 combinees au condensateur C1. Cette sortie commande un transistor hacheur de courant M1. Le signal de modulation est genere par un autre oscillateur astable X2 en combinaison

avec ses composants associes.

La tension de base du transistor bipolaire Q2 restitue la forme du signal triangulaire, Q2 associe a R3 realise une source de courant variable, hachee par M1, qui commande le

courant de la diode D2.

R7 determine la duree de l'etat haut du signal, R6 celui de la phase de descente, sa pente etant-elle fixee par la combinaison des elements C3, R4 et Q2. R4 fixe la duree

d'extinction de la diode en fin de triangle.

Ce generateur realise le signal figure 15, qui constitue un exemple recommande mais non exclusif de signal de la commande. Selon ['invention, le recepteur de telecommande infrarouge integre dans un botier unique les fonctions suivantes, decrites figure 14: En 141 la diode infrarouge receptrice, 142 un preamplificateur, en 143 un amplificateur limiteur, en 144 un filtre passe bande, en 145 un demodulateur redresseur, en 146 Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 14/37 FR0301 182 -0302-2003_corrige.doc un integrateur, en 147 un comparateur, et en 148 un driver de sortie logique qui delivre Vout, signal inverse de Vout: la

sortie du comparateur.

Le filtre passe bande 144 est centre sur la frequence de modulation haute, entre 30 et 50 khz usuellement, en sortie du modulateur redresseur 145 et apres filtrage integrateur par 146 le traitement reconstitue le signal de modulation 121 de forme pseudo triangulaire de frequence d'environ 1 Khz, affecte par o un coefficient d'attenuation k qui resulte de la distance du spot au recepteur. Le comparateur 147 compare le niveau du signal redresse a une tension de reference Vref et commande le

niveau logique de sortie Vout.

La figure 15 decrit les differents signaux k.lc, Vref et Vout, d'abord, dans le cas d'un spot eloigne, avec k petit, puis

avec un spot plus proche avec k plus grand.

Ce procede realise selon ['invention ['equivalent du traitement de la chane complete decrite en figure 6, integre en un composant unique: 11 delivre un creneau PWM dont la largeur s'accrot avec

la proximite du spot.

La duree a l'etat haut du signal reglee par R7, est la duree minimum du creneau PWM permettant le demarrage des moteurs. Par ce reglage optimal, le creneau PWM correspondent a la detection du spot a la plus grande distance declenche le demarrage du moteur sans point mort. Le rapprochement du spot augmente la largeur du creneau et

done ['acceleration.

La resistance R4 determine le delai d'absence de signal a chaque periode. Respecter un delai minimum est Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 15/37 preponderant pour les recepteurs des trots marques citees a la suite car en ['absence de ce delai, le niveau logique Vout s'inverse quand le faisceau sature le recepteur, ce qui entrane

l'echec de l'asservissement.

Les performances de cette mise en ceuvre vent accrues par ['usage d'une porteuse, et d'un faisceau infrarouge pour les parametres suivant: insensibilite a la lumiere ambiante artificielle et o naturelle, sensibilite a un faisceau de commande de tres

falble puissance.

La lumiere ambiante est filtree par le botier du composant, qui ne laisse passer que l'infrarouge autour de 950 nm, et les variations du niveau ambient dans les frequences de a 50 khz vent extremement faibles, et ne perturbent done

pas la reception du signal de commande.

Selon ['invention, cette variante est mise en ceuvre par substitution de l'electronique decrite figure 6 et figure 10 par les recepteurs infrarouges, et par substitution de l'electronique

de l'emetteur figure 2 par celle de la figure 13.

Nous recommandons ['usage de recepteurs infrarouges de telecommande standard dont ceux des marques Sharp,

Kodenshi, JRC etc. tous compacts et economiques.

La sortie logique Vout commande une branche de pont

en H. a deux transistors mos, comme decrit precedemment.

- Une seconde variante de realisation et de mise en cauvre concerne une adaptation du principe a des voitures Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 16/37 miniatures dont la propulsion du train arriere est assuree par

un moteur unique 161 et la direction par des roues orientables.

Wile est decrite figure 16.

Selon ['invention, I'orientation est assuree par un jeu de tringles 162. Ces tringles vent mues soit par un moteur 163 et une cremaillere solidaire de 162, soit par un electro-aimant

164 et des aimants solidaires de 162.

Cette realisation selon l'etat de l'art est compatible avec la mise en ceuvre d'une telecommande emettant un spot a

pou rsu ivre.

Les recepteurs etant repartis aux 4 coins de la voiture, a l'etat logique 1 en ['absence de spot, une combinaison logique de leur sortie genere une commande moteur PWM adaptee a

cette mecanique particuliere.

La combinaison logique est decrite figure 17, elle realise les equations logiques suivantes: Le recepteur avant droit ou le recepteur arriere gauche

commandant ['orientation vers la droite des roues avant.

Le recepteur avant gauche ou le recepteur arriere droit

commandant ['orientation vers la gauche des roues avant.

Les recepteurs avant droit ou avant gauche commandant

la propulsion vers ['avant de la voiture.

Les recepteurs arriere droit ou arriere gauche

commandant le recur de la voiture.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 17/37 Les conflits vent geres sans incident comme des etats

statiques sans commande.

Selon cette logique, realisee tres simplement avec un recepteur a lietat teas en reception, haut hors reception, de simples diodes combinent la commande des poets en des

moteurs et de l'electro-aimant.

Grace au principe PWM, les commandes vent progressives, ce qui amene une orientation et une acceleration progressives. Cela constitue un progres tres net par rapport a l'etat de l'art des commandes, dont le comportement est souvent binaire: acceleration a fond ou stoppee, a droite toute ou a

gauche toute.

Le PWM genere optiquement permet une orientation

precise dans toutes les directions intermediaires.

Selon ['invention, un vehicule de ce type a 4 recepteurs detecte le faisceau dans un rayon de 20 a 40 cm alentour, et real ise automatiq uement la succession des ma nceuvres

necessaires pour venir se placer sous le faisceau.

Cela realise un comportement automatique evolue, qui

met en ceuvre un asservissement analogique vectorial.

Exemple de manoeuvres successives: Etat initial: spot situe a ['avant et a droite de la voiture:

Les roues orientees a droite, le moteur avance.

La voiture depasse le spot et le laisse a sa droite:

Les roues a gauche, le moteur recule.

La voiture vient de placer face au spot: Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 18/37 La voiture avance et depasse legerement le spot Wile recule alors et se place exactement dessous,

la ou le niveau est equivalent sur les 4 recepteurs.

Selon ['invention, I'automatisme a permis de generer les 4 manceuvres minimum successives pour atteindre le spot sans intervention aucune de l'utilisateur, le spot etant reste immobile. Quand l'utilisateur deplace le spot devant la voiture, celle ci le pour-quit, I'orientation resultant de la recherche d'equilibre entre les recepteurs avants, I'acceleration, resultant du

desequilibre entre les recepteurs avant et arriere.

Une autre variante de ['invention concerne la visualisation du faisceau pointeur. Cette visualisation est pedagogique, elle permet de comprendre et mieux ressentir la

pour-quit du spot, cela est souhaitable pour des enfants jeunes.

L'usage d'une commande infrarouge, a la fois performante integree et economique pourrait s'opposer a cette variante. Une optique complementaire palie le probleme, elle

est decrite figure 18.

Wile comporte une optique double, bifocale, par exemple realisee a partir de deux lentilles 183 et 184 accolees, ou bien d'une optique unique moulee, la diode 181 emettrice infrarouge est preferentiellement placee au point focal de la zone centrale, une diode 182 visible, rouge, verse bleue ou

jaune, et placee au second point focal.

Deux cones opaques separent les faisceaux visibles et invisibles. BrevetN 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 19/37 Selon cette variante, le faisceau visible en sortie d'optiques est annulaire, et en bout de portee de la

commande, le faisceau devient un spot compact.

Selon ['invention, la voiture pour-quit le centre du faisceau infrarouge module, c'est a dire le centre de l'anneau visible. La simple adjonction de la diode visible et de son optique complementaire optimise l'ergonomie sans degrader la

o precision du pilotage.

Selon ['invention, la diode visible est alimentee dans ce

cas par un courant continu.

- Une derriere variante est decrite figure 19 et figure , elle concerne la realisation d'une commande grossiere et

simplifiee, economique.

Dans cette variante, le vehicule pour-quit non pas un spot projete sur le sol, mais la source d'un faisceau qui diffuse vers

le sol selon un champ large.

La source est par exemple constituee d'une simple diode infrarouge encapsulee, diffusant vers le sol selon un cone de +/- 30 . Wile est modulee selon l'un des procedes decrits auparavant. Selon le design, elle peut etre integree a un porte-clefs,

a une ceinture, a un bracelet, etc...

Selon cette variante, les recepteurs du vehicule vent situes aux 4 coins, ou sur le ton', et pointent dans vers le haut

dans 4 directions centrifuges, figure 20.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 20/37 La figure 19 illustre deux positions 191 et 192 de la diode emettrice de commande, audessus du vehicule 193, dont deux diodes receptrices ou deux recepteurs infrarouge de

s telecommande 194 et 195 pointent vers le haut.

Le niveau requ sur chaque recepteur est determine par le produit de diffusion de l'emetteur et du recepteur, il se mesure geometriquement sur le graphique de diffusion, multiplie par o ['inverse de la distance entre l'emetteur et le recepteur au carre. Pour le couple 191, 194, k = 0.5 x 1 / R12 Pour le couple 191, 195, k = 0.5 x 0.1/ R12 Pour le couple 192, 194, k = 1 x 0,5 / R22 Pour le couple 192, 195, k = 1 x 0.5/ R22

A la lumiere des elements anterieurs de la description, la

position de l'emetteur en 191 declenche une reception de niveau superieur sur les recepteurs avant, 194 par exemple, ce

qui declenche l'avancement du vehicule.

De meme, la position 192 declenche un niveau de reception equivalent sur les recepteurs avant et arriere, 194 et

*, le vehicule s'immobilise.

Selon le meme automatisme que precedemment decrit, cette geometric organise la pour-quite de l'emetteur, le vehicule se plagant dessous, dans la position qui equilibre les niveaux

requs pour les differents recepteurs.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 21/37 Les recepteurs vent de preferences des recepteurs de telecommande integres, I'emetteur une diode infrarouge sans optique de collimation, a champ de diffusion plus ou moins large. La diode sera de preference commandee par un courant tel que decrit figure 12. Le jouet realise par exemple un animal qui suit en permanence l'enfant qui porte le porte-clefs emetteur a la ceinture, le procede de telecommande tenant lieu de laisse

virtuelle.

Le champ d'application de ['invention s'applique a toutes

les combinaisons des elements decrits, sans limites.

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Claims (10)

Revendications

1) Jouet mobile motorise, associe a une telecommande, caracterise en ce que - la telecommande emet en direction du sol un faisceau de lumiere module en amplitude a frequence fixe ou variable et genere un spot au moyen: o o d'une diode electroluminescente (13) et d'une optique de collimation (12) o de piles ou de batteries (15) o d'une electronique de modulation (14) S - le jouet mobile pour-quit le spot, au moyen: o d'au moins deux moteurs, (54, 55 fig 5), propulsant chacun une roue independante (52 fig ) ou bien (figure 16) o d'au moins un moteur de propulsion (163) associe a un dispositif d'orientation: un moteur (1 62) ou bien un electroaimant (164), et a un train avant de roues orientables (162) o de piles ou de batteries (59 fig 5) o et d'une electronique de commande (58 fig 5) des dits moteurs ou electroaimants munie d'au moins

deux capteurs optoelectroniques (56, 57 fig 5).

2) Jouet selon la revendication 1 caracterise en ce que: lesdits capteurs optoelectroniques vent des photodiodes sensibles a la presence du spot dans leur champ, qui emettent chacune un courant proportionnel au flux percu dans le dit champ. Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 23/37 3) Jouet selon la revendication 2 caracterise en ce que l'electronique (58 fig 5) genere un courant de commande du moteur arriere gauche (55 fig 5) proportion nel a l' intensite d u flux du spot re,cu dans le champ du capteur avant droit (56 fig ), et respectivement un courant de commande du moteur arriere droit (54 fig 5) proportionnel a l'intensite du flux du

spot re,cu dans le champ du capteur avant gauche (57 fig 5).

4) Jouet selon la revendication 3 caracterise en ce que l'electronique (58 fig 5) comporte deux chanes d'amplification (61 a 65 fig 6) dont des elements (62, 63 et 64 fig 6) vent optionnels; I'une reliant le capteur (56 fig 5) au moteur (55 fig ), I'autre le capteur (57 fig 5) au moteur (54 fig 5). ) Jouet selon la revendication 2 caracterise en ce que le capteur et l'electronique discriminent le spot de la lumiere ambiante naturelle constante et artificielle a frequence de 100 ou 120 Hz au moyen d'une modulation de l'intensite du faisceau a une frequence constante, notabiement superieure a

celle de la lumiere artificielle.

6) Jouet selon la revendication 5 caracterise en ce que le faisceau de la commande est module en intensite a frequence fixe par une electronique (14 fig 1) comportant un circuit

astable oscillant et un transistor.

7) Jouet selon la revendication 4 et 5 caracterise en ce que l'electronique (58 fig 5) discrimine le spot de la lumiere ambiante au moyen d'un filtre selectif realise par un filtre actif de Rauch du second ordre modules (63 fig 6) et/ou un filtre

passif (64 fig 6).

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confdentiel Page 24/37 FR0301 182 -0302-2003_corrige.doc 8) Jouet selon la revendication precedente dont le vehicule est rendu indifferent a la lumiere ambiante naturelle et artificielle, sensible a un spot de tres falble amplitude, et optimisant le rendement des batteries au moyen d'une s electronique (58 fig 5) comportant (fig 6): la combinaison d'un preamplificateur (62), d'un filtre (63), d'un comparateur (64),

d'un driver de moteur (65).

9) Jouet selon la revendication 2 caracterise en ce que le vehicule pourquit un spot situe a l'arriere, au moyen d'un ou deux capteurs optiques arriere droit (910), respectivement arriere gauche (911 fig 9) supplementaires dont les courants amplifies par une electronique (908) commandant le recur des moteurs arriere droit (904) respectivement arriere gauche

(905)

) Jouet selon la revendication 9 caracterise en ce l'electronique (908 fig 9) comporte deux poets de transistors (1005 et 1015 fig 10), chacun pilotes par une chane d'amplification du courant d'une diode arriere et d'une diode avant. 11) Jouet selon la revendication 2 ou la revendication 9 caracterise en ce que le capteur optique (141) regoit une lumiere infrarouge modulee a frequence fixe, et est integre avec une chane de traitement du signal de l'intensite lumineuse comportant un preamplificateur (142), un limiteur (143), un filtre passe bande (144), un demodulateur, (145), un integrateur (146), un comparateur (147) et un driver de sortie o (148) qui genere un signal de commande de moteur PWM dont

la largeur augmente avec la proximite du spot.

Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 25/37 12) Jouet selon la revendication 11 caracterise en ce que le faisceau optique est module a la frequence fixe du filtre passe bande (144) selon une amplitude fonction d'un signal de

frequence inferieure de forme quasi triangulaire.

s 13) Jouet selon la revendication precedente caracterise en ce que la commande (figure 13) comporte un circuit de

modulation a deux oscillateurs astables (X1) et (X2).

o 14) Jouet selon l'une quelconque des revendications

precedentes dont le spot de commande est infrarouge invisible, caracterise en ce qu'il comporte un second spot

visible destine a la seule visualisation faisceau.

15) Jouet selon la revendication precedente caracterise en ce que la diode ectroluminescente infrarouge (181) et la diode electroluminescente de lumiere visible (182) vent alignees sur

l'axe commun de deux lentilles (183).

16) Jouet selon la revendication 2 caracterise en ce que: la commande comporte au moins une batterie ou une pile (15 fig 1) et au moins un interrupteur (16 fig 1) et un contacteur (17 fig 1), et une diode electroluminescente (13 fig 1) situee

au point focal d'une optique de collimation (12 fig 1).

17) Jouet selon la revendication 16 caracterise en ce que le dit contacteur (17) qui ferme le circuit d'alimentation de la cite diode electroluminescente des que le faisceau est incline vers le sol est du type contacteur a billet 18) Jouet selon la revendication 1 caracterise en ce que la commande comporte au moins une batterie ou une pile (15 fig 1) et au moins un interrupteur (16 fig 1) et un contacteur (17 Brevet N 03 01 182 du 03/02/2003 Confidentiel Page 26/37 fig 1), et une diode laser (13 fig 1) situee au point focal d'une

optique de collimation (12 fig 1).

19) Jouet selon l'une quelconque des revendications 1 a 16

caracterise en ce que le jouet pour-quit la source du faisceau (191, 192, figure 19), au moyen de recepteurs orientes vers le haut (194, 195, 201, 202, 203, 204), et au moyen d'une

commande emettant selon un champ large.

) Jouet selon la revendication 1 caracterise en ce que la direction du vehicule est imposee par le train arriere, au moyen: ( fig 11) - de deux trains de roue libres (113) et (112) folles sur leurs axes respectifs, de pneus avant (113) glissant, - de pneus arriere (112) agrippant, - de deux moteurs (114) - de manchons (115) qui roulent sur les pneus de 112)

d'un guidage vertical de l'axe du train (112).