FR2879885A1

FR2879885A1 - Dispositif interface emetteur et recepteur selectif d'ondes acoustiques antisymetriques de plaque

Info

Publication number: FR2879885A1
Application number: FR0413684A
Authority: FR
Inventors: Jean Pierre Nikolovski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-06-23
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: FR2879885B1

Abstract

Dispositif interface émetteur et récepteur sélectif d'ondes acoustiques antisymétriques de plaque comprenant une plaque de dimensions finies, munie d'au moins une paire de transducteurs piézoélectriques, caractérisé en ce que la plaque possède au moins une région très dispersive pour des ondes symétriques où ses faces ne sont pas parallèles et forment entre elles un angle tel que l'épaisseur de la plaque varie de façon symétrique par rapport au plan médian de la plaque, les transducteurs piézoélectriques étant collés en vis-à-vis et de part et d'autre de la plaque avec leurs vecteurs polarisation électrique orientés de façon antisymétriques par rapport au plan médian s'ils sont connectés électriquement en parallèle et de façon symétrique par rapport au plan médian de la plaque s'ils ont connectés électriquement en antiparallèle.

Description

La présente invention a trait de manière générale aux dispositifs formant

interface de communication entre un utilisateur et une machine.

Plus précisément, l'invention concerne un nouveau dispositif d'émission et de réception sélective d'ondes acoustiques au moyen d'une plaque, siège de modes de propagation guidés, la dite plaque étant adaptée à être utilisée comme interface de communication interactive combinant les fonctions de haut-parleur, microphone et écran tactile.

On connaît par les brevets FR9411954, FR9816229, FR0008372, FR0107619 et FR0215755, des dispositifs d'acquisition de coordonnées (x,y) d'un point d'impact à la surface d'une plaque par analyse du temps de transit de modes de plaque sélectifs engendrés par l'impact.

Un traitement du signal approprié permet également à ces dispositifs de recueillir par filtrage les signaux sonores collectés par la plaque jouant le rôle d'antenne ou de surface collectrice d'ondes acoustiques. Ces dispositifs nécessitent pour des matériaux tels que le verre et les métaux, quatre paires de capteurs collés en vis-à-vis de part et d'autre de la surface de la plaque. Ils s'adaptent à des plaques de plusieurs mètres carrés. Cependant, plus la taille est grande et plus la sensibilité de la plaque aux chocs de faible intensité va en diminuant, ce qui est également le cas lorsque la plaque est utilisée en position horizontale et que son épaisseur est augmentée, comme c'est le cas des tables et des dalles au sol. En outre, la taille des capteurs, leur fragilité, leur sensibilité aux perturbations électromagnétiques, ainsi que la pose des câbles tout autour de la plaque nécessite d'avoir recours à un profilé ou des pièces de protection spécifiques en métal, ne permettant pas une utilisation simple de l'interface par les miroitiers et les professionnels du mobilier et de l'industrie du bâtiment. En effet, dans l'état de l'art actuel, il n'est pas possible d'avoir une plaque interactive munie de ses capteurs et néanmoins complètement plane, pouvant aisément s'intégrer dans un double vitrage ou constituer une table plane que l'on peut nettoyer facilement comme celles des brasseries. Un autre aspect concerne également le cas des plaques de verre feuilletées constituées par l'assemblage de deux vitrages ou plus, simples ou recuits ou trempés, collés entre eux par l'interposition d'un ou de plusieurs films polymère tel le butyral de polyvinyle. En effet, il avait été constaté dans le brevet FR0008372 du 29 juin 2000 que ce type de plaque posait des difficultés en terme de sensibilité de la plaque aux impacts ainsi que du point de vue de la détection sélective d'ondes acoustiques.

On connaît également par le brevet FR0107619 une adaptation de la plaque en dispositif d'émission d'ondes acoustiques dans l'air au moyen d'un transducteur piézoélectrique collé à la plaque et mettant celle-ci en vibrations.

Une des limitations de ce dispositif dans ses fonctions haut- parleur et microphone est qu'il ne peut fonctionner simultanément dans le mode haut-parleur et dans le mode microphone, c'est-à-dire qu'il ne peut communiquer en mode Full Duplex. En effet, l'intensité des ondes engendrées dans le plaque puis transmises de la plaque dans l'air, au moment où celle-ci fonctionne en mode haut-parleur masque totalement le faible signal recueilli par le capteur fournissant la fonction microphone. Par ailleurs, en mode haut-parleur, la plaque offre une fonction de transfert électromécanique difficile à corriger si l'on souhaite disposer d'un signal audio de bonne qualité.

Le but de la présente invention est ainsi de montrer comment lever toutes ces limitations en utilisant avantageusement certaines caractéristiques des modes de propagation guidée dans la plaque.

Pour cela, la présente invention propose une plaque formant interface homme-machine et usinée d'une façon particulière améliorant le fonctionnement simultané de la plaque en mode microphone, haut-parleur et dispositif de pointage par le calcul de coordonnées d'un impact. L'invention montre également une solution de fonctionnement de la plaque en mode haut-parleur haute fidélité ayant un faible encombrement.

Pour atteindre ces buts, l'invention propose un dispositif d'émission-réception d'ondes acoustiques comprenant une plaque rigide, pouvant vibrer librement et couplée à des transducteurs piézoélectriques. L'épaisseur de la plaque et l'usinage de son pourtour ainsi que les fréquences de fonctionnement sont des paramètres essentiels. En effet, lorsque la plaque fonctionne en mode de localisation d'impacts, on cherche à détecter les ondes antisymétriques (ou de flexion) engendrées par des impacts portés avec la pulpe du doigt ou le plat de l'ongle, un stylet, un objet plastique dur, un clef, une bague, des couverts, une baguette etc... Afin de disposer d'une bonne précision sur la mesure de la position d'un impact, on s'intéresse à la partie haute du spectre des fréquences engendrées par l'impact. Typiquement, on s'intéresse aux ondes acoustiques de fréquences voisines de 80 kHz à 100 kHz. Une observation générale montre que plus l'objet impactant est gros et mou, plus le spectre engendré est de type basse fréquence, moins la plaque est sensible aux impacts légers. Ainsi un grain de riz chutant d'une hauteur de 1 cm, sera mieux détecté que la pulpe du doigt percutant la plaque à 40 cm/s. La longueur d'onde est alors typiquement de 40 mm pour le verre et le Duralumin. Les dimensions des transducteurs restent inférieures à une demi-longueur d'onde. L'épaisseur de la plaque varie en fonction des applications entre 0,5 mm et 20 mm. Ces conditions font que les ondes engendrées par un impact sur la plaque sont des ondes de Lamb. Aux fréquences considérées, seulement deux types de modes sont engendrés, l'un dit symétrique, l'autre dit antisymétrique. Lorsqu'il y a impact et dans le cas du verre et des métaux, le mode antisymétrique est toujours plus fortement engendré que le mode symétrique. Il est donc plus facile à détecter que le mode symétrique lorsque les impacts sont légers. Le problème vient de ce que le mode antisymétrique se propage moins vite que le mode symétrique, typiquement 3300 m/s dans le verre pour le mode antisymétrique et 5400 m/s pour le mode symétrique. Sachant que l'on ne connaît pas a priori l'énergie et le spectre d'impact, il faut alors détecter sélectivement l'un des deux modes. Les ondes de Lamb sont par ailleurs, des ondes dispersives définies par des conditions aux limites données faisant que le vecteur déplacement mécanique qui les caractérise contient une composante parallèle à la plaque (dite longitudinale si elle est parallèle au vecteur d'onde) et une composante perpendiculaire à la plaque (dite transversale). Il apparaît alors que pour le mode antisymétrique la composante de déplacement transversale est antisymétrique par rapport au plan médian de la plaque tandis que pour le mode symétrique la composante transversale est symétrique par rapport au plan médian de la plaque. En ce qui concerne la composante de déplacement longitudinale, la même observation s'applique pour les deux modes de propagation. Cette différence de structure peut être avantageusement utilisée pour détecter sélectivement un mode donné. Il suffit pour cela de coller des disques ou des plaquettes de transducteurs piézoélectriques de même taille et en vis-à-vis de part et d'autre de la plaque. Les plaquettes sont polarisées en épaisseur mais en sens opposé au moment de leur fabrication. Les transducteurs collés en vis-à-vis détectent en même temps les deux modes de propagation au niveau de la surface de la plaque. Cependant les signaux issus du mode symétrique sont éliminés par soustraction, tandis que les signaux issus du mode antisymétrique s'additionnent. Cette même différence de structure peut être exploitée en collant des transducteurs sur le chant de la plaque. La mise en oeuvre est cependant plus délicate et plus chère car le chant de la plaque doit être dressé par polissage et la tolérance sur le positionnement des capteurs est plus sévère. Si l'on s'en tient à la solution avec des transducteurs collés à la surface de la plaque, on mesure les coordonnées d'un impact en utilisant quatre paires de transducteurs, chaque paire occupant le sommet d'une configuration géométrique définissant le repère de coordonnées cartésiennes, la configuration géométrique étant soit en forme de rectangle soit en forme de losange, et la fonction de localisation d'un impact étant obtenue du différentiel des temps de propagation des ondes antisymétriques. Par ailleurs, la plaque joue également le rôle d'antenne acoustique et les ondes de compression de la voix sont transmises dans la plaque également sous forme de modes antisymétriques de sorte que les mêmes quatre paires de capteurs peuvent servir de microphones. La détection et le traitement électronique des modes antisymétriques peut se décomposer alors en deux étapes, l'une consistant en une amplification programmable et large bande du signal fourni par les transducteurs, l'autre consistant en un filtrage sélectif et en parallèle, l'un autour de 100 kHz pour la localisant de l'impact, l'autre en bande de base (0-4kHz) pour obtenir le signal microphonique analogique. Chacune des quatre paires de transducteurs peut fournir un signal microphonique, à un déphasage près compte tenu de la position de l'orateur par rapport à la plaque. Une numérisation des signaux et une recombinaison de ceux-ci selon un déphasage programmé peut alors permettre de privilégier une source sonore donnée dans l'espace.

Un aspect très important du processus de détection sélective des modes de plaque concerne l'usinage des chants de la plaque. En effet, lors d'un impact sur la plaque, les deux types de modes sont engendrés et se propagent à des vitesses différentes sous la forme de paquets d'ondes qui se réfléchissent sur les chants de la plaque. En fonction de l'état de surface du chant, il se produit des conversions de mode dont l'effet peut être plus ou moins gênant pour la précision de la mesure. En effet, un mode symétrique peut se convertir en mode transverse horizontal, peu gênant en pratique car ce dernier reste un mode symétrique par rapport au plan médian de la plaque et donc sera discriminé par la paire de transducteurs, mais également et de façon beaucoup plus gênante en mode antisymétrique qui sera alors détecté intempestivement, si l'état de surface du chant de la plaque est abîmé ou écaillé et ne respecte pas la condition de garder un profil symétrique par rapport au plan médian de la plaque. Un impact peut alors engendrer un mode rapide symétrique, qui va se convertir en mode lent antisymétrique sur un chant écaillé et être finalement détecté avant le mode antisymétrique voulu. Un mauvais état de surface des chants de la plaque peut donc engendrer des erreurs de mesure dans certaines régions de la plaque. Dans le cas de vitrages, les plaques doivent être découpées avec un chant plat poli ou rond poli. Ce type de façonnage correspond à l'état de l'art actuel.

Un des objectifs de la présente invention est de montrer comment on peut modifier la coupe du vitrage en ayant recours à un biseautage long et symétrique de la plaque par rapport au plan médian. Par exemple, une plaque de verre d'épaisseur 10 mm, peut être biseautée des deux côtés de façon à ce que son épaisseur décroisse linéairement de 10 mm à 5 mm ou moins, sur une bande de 30 mm de large au moins. Comme nous le verrons, la décroissance lente de l'épaisseur de la plaque par biseautage symétrique limite, d'une part, la conversion du mode symétrique engendré lors de l'impact et crée, d'autre part, un effet d'amplification du déplacement mécanique antisymétrique (un peu comme l'augmentation de l'amplitude d'une vague arrivant sur un rivage par réduction lente et régulière de la profondeur de l'eau). Le biseautage lent et symétrique de la plaque par exemple sur une bande de 30 mm, dégage alors un espace suffisant pour loger des paires de transducteurs en forme de disques de diamètres 20 mm et d'épaisseur 0,5 mm, ou des paires de demi-disques de diamètres 20 mm, collés parallèlement au bord de la plaque. Les capteurs, collés en vis-à-vis sur les bandes biseautées ont ainsi un encombrement inférieur au volume dégagé par le biseautage symétrique. Ce volume peut également être occupé par les câbles, puis être comblé par une résigne époxy transparente ou colorée ou par un mélange de résine et de poudre métallique ayant un effet absorbant des ondes acoustiques engendrées dans la plaque. Le volume peut également être occupé par un cadre métallique en acier inoxydable ou en laiton de protection des bords de la plaque. Les avantages apportés par cette nouvelle configuration sont multiples non seulement du point de vue de l'intégration, de la protection des capteurs, de la planéité et de l'esthétique de l'ensemble, mais également du point de vue de l'intégration de la plaque dans une structure double vitrage, ou dans un mobilier urbain ou pour réaliser des tables réellement planes ou encore pour préserver la sensibilité de la plaque dans les cas d'utilisation de plaques épaisses et enfin de la qualité audio en lissant la fonction de transfert électromécanique de la plaque.

Par ailleurs, la sensibilité des capteurs aux perturbations électromagnétiques, peut être réduite en ayant recours à une technique plus légère que celle qui consiste à intégrer la plaque dans un cadre métallique. En effet, si l'on utilise des paires de transducteurs piézoélectriques ayant des vecteurs polarisation en sens opposés, on peut s'arranger pour que la face du capteur collé contre la plaque soit le potentiel de masse, tandis que l'autre électrode constitue le point chaud. Il suffit alors de recouvrir le capteur après l'avoir collé sur la plaque, d'un petit capot métallique recouvert d'un vernis isolant. Le capot métallique constitue alors un blindage qui entoure le capteur et que l'on connecte à la tresse du câble coaxial auquel est relié le capteur et qui constituera le signal de masse. Le capot métallique peut ainsi être fabriqué à très faible coût par un procédé d'emboutissage, être très peu encombrant en épaisseur, de façon à ce qu'il loge dans l'espace libéré par le biseautage et peu perturbant dans la modification de la fréquence de résonance radiale du transducteur en épousant la forme du transducteur.

Il est évident qu'en cas de biseautage symétrique, des capteurs plans ne peuvent plus être collés dans les coins biseautés d'une plaque rectangulaire ou sur la zone biseautée d'une plaque circulaire. Les configurations en rectangle ou losange peuvent cependant être utilisées indifféremment, pourvu que les capteurs soient collés à au moins une largeur de bande de biseau des coins de la plaque rectangulaire ou que les biseaux de la plaque ronde soient localement aplanis sur une surface équivalente à celle du transducteur.

Une cinquième paire de transducteurs (et une sixième paire en mode stéréo) montée à la surface de la plaque avec biseaux symétriques de la même façon que les quatre autres paires permet un fonctionnement de celle- ci en mode haut-parleur. Le remplissage avec un absorbant du volume dégagé par les chants biseautés offre l'avantage de réduire la réverbération de la plaque et l'effet de résonance ressenti lorsque celle- ci fonctionne en mode haut-parleur. Les transducteurs de la cinquième paire engendrent dans la plaque, fonctionnant en permanence dans un régime élastique, des ondes de puissance se situant selon l'utilisation, soit en bande audible de base, soit décalées dans le domaine ultrasonore. Pour cela, le signal audio devant être transmis à l'air par la plaque, subit un décalage fréquentiel en étant multiplié par un signal sinusoïdal ultrasonore à la fréquence fb. Le signal résultant est alors appliqué à chacun des deux transducteurs piézoélectriques de la cinquième paire, caractérisés par des vecteurs polarisation en sens opposés. Cette opposition de phase entre les deux signaux, permet d'engendrer dans la plaque des modes de propagation antisymétriques. En utilisation haute fidélité, la fréquence de modulation du signal audio f varient de quelques dizaines de Hertz à vingt kiloHertz, tandis que pour une utilisation téléphonique la modulation du signal audio f variera de quelques dizaines de Hertz à quatre kiloHertz. La fréquence ultrasonore de décalage f0 est choisie entre 40kHz et 4MHz en fonction de la taille de la plaque et selon que le haut-parleur doit fonctionner seul ou en combinaison avec les fonctions microphone et de localisation d'impacts sur la plaque. Ainsi, plus la plaque sera petite et plus la fréquence de décalage sera élevée. L'utilisation d'une fréquence ultrasonore de décalage f0 offre l'avantage essentiel de pouvoir séparer par filtrage les ondes sonores que la plaque collecte en mode microphone en bande de base (0,1 kHz-4kHz) des ondes sonores engendrées dans la plaque puis transmises dans l'air en mode haut-parleur. Toutefois, en ayant recours à une fréquence de décalage f0, les signaux transmis dans l'air ne sont pas audibles. Il faut alors satisfaire aux conditions suivantes: 1) Les ondes ultrasonores engendrées par les deux transducteurs chargés de la fonction haut-parleur, se recouvrent spatialement dans la plaque.

2) La plaque vibre selon des modes de propagation antisymétriques beaucoup plus efficacement transmis dans l'air que les modes de propagation symétriques. L'onde de compression transmise dans l'air possède une grande amplitude de déplacement mécanique.

3) L'épaisseur de la plaque reste inférieure à une demi-longueur d'onde de plaque.

4) A la différence de la plaque qui reste dans un mode vibratoire linéaire, la propagation dans l'air se fait de façon non linéaire pour la partie ultrasonore, de sorte qu'il apparaît au cours de la propagation dans l'air une onde acoustique proportionnelle au signal audio, c'est-àdire dépendant simplement de la fréquence de battement f du signal audio. C'est cet effet non linéaire dans l'air qui confère à la plaque la fonction haut- parleur lorsque l'on recourt à la fréquence de décalage M. 5) La longueur de propagation séparant la plaque de l'oreille doit être suffisante pour que l'effet non linéaire soit notable.

Lorsque l'on utilise une fréquence de décalage f0, il est également possible d'utiliser une plaque de taille réduite munie seulement des deux transducteurs de transmission audio, en dispositif ultrasonore de transmission de données large bande jouant le rôle de télécommande. Pour cela, le signal audio est alors remplacé par un signal à deux tons fl et f2 codant des bits de données 0 et 1, une autre plaque réceptrice de taille beaucoup plus grande, munie des cinq paires de capteurs servant alors d'interface homme-machine et de récepteur de données.

Un autre avantage apporté par l'utilisation de la fréquence de décalage fb est de réduire la longueur d'onde acoustique dans l'air et donc de rendre l'émetteur acoustique beaucoup plus directif. Un paramètre utile permettant de rendre compte de la directivité est la limite de Fresnel donnée par la formule LF = a2/X, où a désigne le rayon d'un plaque circulaire et X, la longueur d'onde dans l'air. On a par ailleurs la relation, X=c/fia, où c est la vitesse du son dans l'air et fb la fréquence de décalage. Ainsi pour a = 10 mm, fO=1 MHz, et c = 340 m/s, X = 0,34 mm, on a LF = 30 mm. Pour du verre, du Duralumin, du laiton, ou de l'acier inoxydable, l'épaisseur de la plaque reste inférieure à 2 mm. A 100 kHz, la limite de Fresnel reste pratiquement identique si le diamètre de la plaque est multipliée par 3.

Des aspects préférés mais non limitatifs du dispositif selon l'invention sont les suivants: - Les 2 faces d'un disque de céramique piézoélectrique sont recouvertes d'une pâte d'argent soudable et la céramique est polarisée en épaisseur selon un sens déterminé. Les céramiques sont collées à la surface d'une plaque isotrope. La fréquence de résonance fondamentale radiale du transducteur est de l'ordre de 100 kHz et correspond à la fréquence des ondes antisymétriques se propageant dans la plaque et détectées sélectivement par une combinaison de deux transducteurs collés en vis-à-vis de part et d'autre de la plaque, pour déterminer la position (xr,yr) d'un impact porté à la surface de la plaque de dimensions finies. Les disques sont soudés à des câbles coaxiaux de faible diamètre, typiquement 1,8 mm et protégés par un capot métallique faisant cage de Faraday avec l'électrode du disque destinée à être collée à la plaque. Les deux électrodes sont disponibles sur la même face du disque en ayant recours à un retour d'argenture d'une face sur l'autre du disque. Le volume à l'intérieur du capot est rempli d'une résine donnant à l'ensemble une tenue mécanique lui permettant d'être manipulé aisément pour un collage de précision. L'épaisseur de l'ensemble est voisin de 2 mm et le diamètre de l'ensemble voisin de 20 mm.

- La plaque est en verre isotrope trempé et de forme rectangulaire. Son épaisseur se situe entre 6 et 20 mm. Elle est biseautée sur son pourtour et de part et d'autre de la plaque de façon symétrique par rapport au plan médian de la plaque. La pente du biseau est douce, typiquement de 0,1 radian de part et d'autre (ou 6 mm de réduction d'épaisseur pour un biseau occupant une bande de 30 mm de large). Les transducteurs sont au nombre de 4 paires collées au milieu des côtés de la plaque. Les transducteurs d'une même paire sont collés de part et d'autre de la zone biseautée. Les transducteurs d'une même paire sont des disques polarisés en épaisseur et en sens opposés. Les électrodes d'un transducteur sont disponibles sur la même face libre du transducteur en ayant recours à un retour d'argenture de l'électrode externe, collée à la plaque, vers l'électrode libre. L'électrode externe constitue toujours la masse électrique. Les courants faibles engendrés par les transducteurs piézoélectriques sont transportés par câbles coaxiaux de faible diamètre, typiquement 1,8 mm, jusqu'à un module de traitement électronique. Les câbles coaxiaux sont logés dans le volume de la plaque libéré par le biseautage. L'électrode libre est protégée par un capot métallique de même forme que le transducteur, le capot étant soudé à la masse et formant avec l'électrode externe une cage de Faraday. Le capot est recouvert d'un vernis isolant sur sa face intérieure. L'épaisseur du capot ne dépasse pas 2 millimètres. Après collage des capteurs, soudure des câbles et des capots, la bande biseautée est moulée et comblée pour être mise à niveau avec la surface de la plaque au moyen d'une résine époxy transparente ou colorée, éventuellement chargée de poudre métallique pour augmenter l'absorption des ondes antisymétriques. Le pourtour de la plaque peut ensuite être décoré par sérigraphie. Les quatre paires de transducteurs occupent les sommets d'une configuration en losange Les diagonales du losange constituent les axes de coordonnées X et Y. La mesure de position (xr,yr) d'un impact est déduite de la différence de temps de transit du paquet d'ondes antisymétriques entre les paires de l'axe x et les paires de l'axe y. Une cinquième paire de transducteurs également collés sur la bande biseautée au voisinage d'un coin de la plaque engendre des ondes sonores antisymétriques et fournit la fonction haut-parleur.

Les transducteurs sont au nombre de 4 paires. Ils occupent les sommets d'un rectangle. Les paires sont à une distance d'au moins une largeur de biseau des coins de la plaques. Les transducteurs d'une même paire sont collés de part et d'autre de la zone biseautée. Les transducteurs d'une même paire sont des disques ou des demi-disques polarisés en épaisseur et en sens opposés. Les demi-disques sont collés avec leur côté rectiligne parallèle au bord de la plaque. L'intersection des diagonales du rectangle formé par les quatre paires constitue l'origine des coordonnées du repère cartésien. Les axes de coordonnées X et Y passent par le milieu des côtés du rectangle formé par les 4 paires. Les coordonnées (xr,yr) d'un impact sont déterminées par mesure du différentiel de temps de transit du paquet d'ondes antisymétriques entre les trois paires les plus proches de l'impact. Une cinquième paire de transducteurs également collés sur la bande biseautée à mi distance entre deux autres paires de capteurs adjacents, engendre des ondes sonores antisymétriques et fournit la fonction haut-parleur.

- La plaque est un verre stratifié, constitué de l'assemblage de deux plaques simples ou recuites ou trempées, collées intimement entre elles par l'interposition d'un ou plusieurs films polymères tel le butyral de polyvinyle. La plaque stratifiée est biseautée de façon symétrique par rapport à son plan médian et la largeur de la bande biseautée vaut plusieurs fois la dimension caractéristique d'un transducteur de façon à ce que les modes symétriques (ou longitudinaux) subissent un effet de dispersion dans la bande biseautée de la plaque.

Les transducteurs fournissant la fonction haut-parleur sont au nombre de deux et vibrent mécaniquement en opposition de phase (lorsque l'un se contracte, l'autre se dilate). Ils sont collés sur le chant d'une plaque de forme rectangulaire, le chant constituant la base d'une plaque à section conique.

- Les transducteurs fournissant la fonction haut-parleur sont au nombre de deux en forme de plaquettes rectangulaires et vibrent mécaniquement en opposition de phase, collés en vis-à-vis de part et d'autres des faces d'une plaque biseautée, à section conique.

Les transducteurs fournissant la fonction haut-parleur sont au nombre de deux, en forme d'anneaux collés de part et d'autre d'une plaque circulaire de même diamètre extérieur et focalisent des ondes acoustiques au centre de la plaque de section biconique.

- Les transducteurs fournissant la fonction haut-parleur sont utilisés de façon autonome sur une plaque logée dans une enceinte fermée.

- L'amplitude du signal acoustique à émettre est normalisé par tranches de temps de 10 ms à 100 ms.

D'autres aspects but et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: Le figure lA est une vue en coupe de dessus d'un disque piézoélectrique avec retour d'argenture soudé à un câble coaxial et recouvert d'un capot métallique.

La figure 1B est une vue en coupe du disque piézoélectrique de la figure 1A, protégé par un capot métallique et selon un mode de polarisation déterminé.

La figure 1C est une vue de face de l'ouverture du capot pour le passage du câble coaxial.

La figure 2A est une vue en coupe d'une portion de la plaque de la figure 2B, la dite plaque étant biseautée symétriquement par rapport à son plan médian et étant munie de capteurs collés de part et d'autre des portions biseautées et moulés dans une résine à niveau avec la surface de la plaque.

La figure 2B est un schéma de principe d'une plaque interactive biseautée munie de cinq paires de capteurs selon une configuration en rectangle.

La figure 2C est une vue en coupe d'une portion de la figure 2B, d'une plaque biseautée symétriquement par rapport à son plant médian et munie de capteurs collés de part et d'autre des portions biseautées et moulés dans une résine chargée de poudre métallique mise à niveau avec la surface de la plaque.

La figure 2D est un schéma de principe d'une configuration en rectangle àquatre paires de capteurs en forme de demi-disque et une cinquième paire en forme de plaquette. Dans cette configuration les transducteurs sont connectés par câbles coaxiaux à un boîtier de commande, lui-même connecté par liaison sans fil à une unité de calcul et d'affichage.

La figure 2E est une vue en coupe d'une portion de plaque de verre feuilletée, constituée de l'assemblage de deux plaques simples intimement collées par l'interposition d'un ou plusieurs films polymère, la dite plaque étant biseautée symétriquement par rapport à son plan médian et étant munie de capteurs collés de part et d'autre des portions biseautées et moulés dans une résine à niveau avec la surface de la plaque, la dimension caractéristique du capteur étant au moins 3 à 4 fois plus petite que la largeur de la bande biseautée.

Les figures 3A et 3B sont des vues en perspective d'une plaque haut-parleur autonome de forme rectangulaire à section conique, munie de barrettes de transducteurs piézoélectriques, collées sur le chant situé à la base de la section conique.

La figure 4A est une vue en perspective d'une plaque rectangulaire à section conique, munie de plaquettes de transducteurs piézoélectriques collées en vis à vis sur les faces de la plaque. La figure 4B est une vue en perspective de l'un des transducteurs de la figure 4A, modifié de façon à augmenter l'amplitude des ondes antisymétriques engendrées dans la plaque.

La figure 5A est une vue en coupe d'une plaque biseautée en position horizontale fixée à un cadre métallique à niveau avec la surface de la plaque.

La figure 5B est une vue en coupe d'une plaque biseautée avec cadre métallique à niveau avec la surface de la plaque et comprenant des capteurs collés sur les biseaux.

La figure 5C est une vue en coupe d'une portion de la plaque interactive selon la figure 5D montrant l'intégration et la mise à niveau d'une deuxième plaque à section conique fonctionnant en mode haut-parleur et fixée au cadre de protection et logée dans l'espace libéré par le biseautage de la plaque interactive.

La figure 5D est une vue schématique de dessus montrant l'intégration à plat d'une plaque interactive biseautée avec éléments d'assemblage, la plaque comprenant quatre paires de transducteurs en configuration losange et deux petites plaques autonomes à section conique fournissant la fonction haut-parleur stéréo selon la figure 3B, logées dans les espaces libérés par le biseautage de la plaque.

La figure 6A est une vue en coupe d'une plaque circulaire autonome fournissant la fonction haut-parleur, la plaque étant de section biconique et munie de transducteurs de focalisation en forme d'anneau de même diamètre extérieur que celui de la plaque et collés en vis-à-vis. La figure 6B est une vue en perspective de la figure 6A.

La figure 7 est une vue en coupe d'un haut-parleur circulaire selon la figure 6A, monté dans une enceinte cylindrique, l'enceinte étant fermée par une membrane souple du côté où se fait l'émission du signal sonore.

En référence aux figures 1A et 1B, on a représenté un transducteur piézoélectrique en forme de disque doté d'électrodes 101 et 102 sur ses faces, l'électrode 102 étant disponible sur la même face que l'électrode 101 grâce à un retour d'argenture et une bande de garde d'argenture 109. Le transducteur est une céramique piézoélectrique polarisée dans un sens déterminé indiqué par le vecteur polarisation P ou par le signe +. Un câble coaxial fin est soudé à la céramique, la tresse 106 étant soudée à l'électrode 102 et l'âme 108 à l'électrode 101. Un capot métallique 103 recouvre et protège la céramique et les soudures. La face intérieure du capot est recouverte d'un vernis isolant 104 évitant un court-circuit avec l'électrode 101, tandis que le capot est soudé à la tresse 106 du câble coaxial avec le point de soudure 111. Le capot 103 et l'électrode 102 constituent ensemble une cage de Faraday. L'espace 112 à l'intérieur du capot est rempli d'une résine conférant à l'ensemble une bonne tenue mécanique permettant une manipulation aisée pour un collage de précision du transducteur. Le capot est fabriqué par emboutissage et une ouverture 110 est pratiquée pour le passage du câble coaxial dénudé. La gaine isolante 107 recouvre l'âme jusqu'à l'électrode 101 en évitant un court circuit avec l'électrode 102. La hauteur du capot est ainsi sensiblement égale au diamètre du câble, soit environ 2 mm. L'épaisseur de la céramique est typiquement de 0,5 mm et son diamètre de 20 mm.

En référence à la figure 2A, on a représenté un montage d'une paire de capteurs N4T et N4B fabriqués conformément à la description de la figure 1, mais avec des vecteurs polarisation P en sens opposés. Les capteurs sont collés sur les bords d'une plaque 200, biseautée de part et d'autre de façon symétrique par rapport à son plan médian 201. Les biseaux sont caractérisés par leur demi-angle au sommet a, la profondeur b du dénivelé du biseau et la largeur L de la bande biseautée. La pente des biseaux est douce. Le demi-angle au sommet a vaut typiquement 0,1 radian et la largeur du biseau vaut typiquement 30 à 40 mm, un espace suffisant étant ainsi libéré pour loger les capteurs N4T et N4B dans les espaces complémentaires de la plaque, dégagés par l'usinage des biseaux. Les biseaux sont ensuite moulés et les capteurs noyés avec une résine époxy 203 mise à niveau avec les faces parallèles de la plaque. Le chant de la plaque à l'extrémité du biseau est plat avec arrêtes abattues ou rond poli. La résine est transparente ou colorée. La plaque est en verre, en plastique ou en métal. Les capteurs N4T et N4B sont connectés électriquement en parallèle. Ils détectent de façon sélective les modes antisymétriques se propageant dans la plaque. Le biseau a un effet dispersif ou amplificateur selon que l'on s'intéresse aux modes symétriques ou antisymétriques. En effet, pour les modes symétriques, les biseaux ont tendance à ne pas laisser passer l'onde qui a du mal à arriver jusqu'aux capteurs, tandis que pour les modes antisymétriques, le biseau bien que légèrement dispersif, amplifie de plusieurs fois l'amplitude du signal mécanique par simple respect du principe de conservation de la quantité de mouvement. Ceci assure un rapport signal à bruit pratiquement indépendant de l'épaisseur de la plaque, même si l'amplitude de l'onde antisymétrique engendrée par un impact léger sur la plaque est répartie dans toute l'épaisseur de la plaque durant sa propagation. En outre, dans le cas où la dimension caractéristique du capteur, c'est à dire son diamètre pour un disque, serait petite devant la largeur L du biseau, en pratique au moins cinq fois plus petite, et dans le cas où le biseau s'amincit jusqu'à devenir une arrête fine (cas où la profondeur du dénivelé b est égale à la demi-épaisseur de la plaque: b=e/2), et enfin en collant le capteur à fleur de l'arrête du biseau, il n'est plus nécessaire de recourir à deux transducteurs collés en vis-à-vis pour faire une détection sélective des modes antisymétriques et une réjection des modes symétriques, tout simplement parce que ce travail aura été réalisé par les réflexions multiples des ondes symétriques à l'intérieur du biseau qui finissent par être réfléchies et rebroussent chemin avant d'avoir atteint le sommet du biseau. L'amplification du signal mécanique antisymétrique permet alors de travailler avec des capteurs de diamètre plus faible, et des fréquences plus élevées ce qui contribue à l'amélioration de la précision de la mesure. On peut envisager pour le cas ci-dessus un biseau de largeur L = 50 mm avec une plaque d'épaisseur e = 10 mm et une profondeur de dénivelé b = 4,5 mm. Dans le cas de biseaux ne se terminant pas par une arrête fine comme c'est le cas de la figure 2A, on utilise typiquement un biseau symétrique de largeur L = 35 mm pour une plaque d'épaisseur e = 10 mm et une profondeur de dénivelé b = 3 à 4 mm en fonction du diamètre du transducteur et de la taille du capot devant être noyé dans la résine. Le chant de la plaque est dressé et est de type plat poli ou plat avec arrêtes abattues (cas de la figure 2A) ou rond poli.

La figure 2B montre un schéma de plaque interactive biseautée sur son pourtour selon la figure 2A et dotée de quatre paires de capteurs J1, R2, B3, N4, chaque transducteur d'une même paire étant désigné par la lettre T ou B selon qu'il est sur une face ou l'autre de la plaque conformément à ce qui a été représenté sur la figure 2A pour la paire N4. Cette notation s'appliquera également aux autres figures de ce document. Les quatre paires constituent les sommets d'une configuration dite en rectangle et permettent de localiser un impact (xr,yr) par mesure des différentiels des temps de transit tl, t2 t3, t4 entre la position de l'impact et les paires de capteurs. En raison des biseaux, les capteurs doivent être collés à une distance minimum des coins de la plaque. Par commodité, cette distance peut être égale à la largeur L du biseau. Le repère cartésien (O, X, Y) est défini par les capteurs, son centre (0,0) étant le centre du rectangle défini par les quatre paires et les axes X et Y passant par le milieu des côtés du rectangle défini par les quatre paires. Il est intéressant de remarquer que la vitesse de propagation des ondes antisymétriques varient très peu dans la portion biseautée par rapport au reste de la plaque de sorte que la vitesse de propagation est considérée comme constante partout sur la plaque. Une cinquième paire de capteurs H1T et H1B, polarisés et montés selon le même procédé que celui décrit à la figure 2A, de forme circulaire ou rectangulaire, est utilisée en mode émetteur par effet piézoélectrique inverse. Ces capteurs ont une surface plus importante de façon à augmenter l'énergie acoustique injectée. Les câbles coaxiaux des différents transducteurs sont posés autour de la plaque et noyés dans la résine 203. Ils conduisent à un boîtier de traitement PROC disposant de moyens électroniques et logiciels permettant d'amplifier le faible courant électrique délivré par les quatre paires de transducteurs, ainsi que de numériser le signal et de déterminer aux moyens d'algorithmes les instants d'arrivée et consécutivement les différences des temps d'arrivée du paquet d'ondes antisymétriques engendrées par l'impact vers les différents capteurs. L'amplification des signaux délivrés par les capteurs est de type transimpédance et large bande dans une première étape. Les signaux bifurquent ensuite vers une amplification sélective autour de 100 kHz avant numérisation du signal, détermination des différences des temps d'arrivée et de l'intensité du signal, d'une part, et amplification en bande de base et filtrage passe-bas pour fournir quatre signaux microphoniques d'autre part. Les signaux microphoniques sont numérisés et combinés avec des décalages temporels les uns par rapport aux autres afin éventuellement de mettre en évidence une source sonore dans une région donnée de l'espace. Le boîtier PROC dispose également de moyens électroniques et logiciels permettant d'amplifier le signal audio à faire émettre par la paire de transducteurs haut-parleurs Hl. En particulier, les moyens incluent une étape de numérisation du signal audio à émettre puis de normalisation du signal dans une tranche de temps glissante variable de 10 ms à 100 ms destinée à éviter la saturation des amplificateurs de sortie. Le boîtier de traitement PROC est lui-même connecté par un port série câblé ou sans fil à une unité de calcul UC plus puissante tel un micro-ordinateur associé à un écran d'affichage, le dit ordinateur disposant de moyens logiciels permettant de définir des programmes à exécuter et des automatismes à commander en fonction de la position des impacts à des endroits donnés de la plaque ou bien se situant à l'intérieur de zones prédéterminées de la plaque, les dites zones opérant comme des boutons de commande et la dite plaque constituant un périphérique d'ordinateur. Les moyens logiciels de l'unité de calcul UC permettent également d'établir une correspondance homothétique entre la position réelle (xr,yr) de l'impact sur la plaque et la position d'un pixel de l'écran de l'ordinateur. En particulier, dans le cas où l'écran de l'ordinateur est vidéo projeté à la surface d'une plaque en verre dépoli ou recouverte d'une film de rétro projection, ainsi que dans le cas où l'écran est constitué d'un moniteur disposé derrière une plaque de verre formant interface, l'ordinateur dispose de moyens logiciels permettant d'étalonner la plaque dans le référentiel de l'écran en pixels, un endroit donné de la plaque correspondant alors aux coordonnées d'un ou d'un groupe de pixels. On peut interpréter alors un impact sur la plaque à l'intérieur de la zone où s'affiche l'écran ou en regard de l'écran du moniteur, en un clic ou double clic de souris. Dans le cas où l'impact est porté à l'extérieur de la zone de la plaque où s'affiche l'écran ou bien en regard de l'écran du moniteur, des portions de la plaque peuvent être définies comme des boutons ayant des fonctions programmables très diverses, certaines d'entre elles commandant par exemple et de façon non limitative l'affichage d'un site Internet dans la zone écran de la plaque, d'autres commandant l'exécution d'un appel téléphonique ou le démarrage d'une visioconférence par la plaque, ou l'enregistrement, la lecture d'un message audio, l'émulation d'une touche ou d'une combinaison de touches clavier, l'affichage d'un clavier à l'écran, le démarrage d'un vidéo clip ou d'une musique d'ambiance ou encore l'exécution d'automatismes ou le contrôle d'autres dispositifs électroniques et périphériques d'ordinateurs.

L'ordinateur UC peut être associé à plusieurs écrans graphiques projetés sur la plaque ou situés derrière la plaque formant interface, par exemple plusieurs moniteurs LCD disposés derrière la même plaque. Un impact de coordonnées (xr,yr) engendre alors une chaîne de traitements consistant d'abord à déterminer à quel zone appartient l'impact, un écran étant une zone particulière à l'intérieur de laquelle un impact est converti en clic souris, puis en fonction de la zone, à convertir l'impact en clic souris ou exécuter une action selon un programme prédéterminé. L'unité de traitement PROC dispose également de moyens électroniques et logiciels aptes à mesurer l'intensité d'un impact par mesure de l'amplitude du signal numérisé à la fois autour de 100 kHz et dans le spectre audible et de déclencher des actions de préventions contre les agressions ou d'information ou des automatismes en fonction de l'intensité de l'impact. Par exemple et de façon non limitative, un impact trop fort peut déclencher un signal d'alerte ou simplement inhiber l'interface pendant un certain temps, tandis que dans un autre contexte, un impact d'une certaine intensité peut émuler l'intensité d'un instrument à percussion.

Dans un autre mode d'utilisation, des zones données de la plaque peuvent être référencées non pas par l'appartenance de la coordonnée (xr, yr) de l'impact à la région déterminée et au traitement à effectuer subséquemment, mais par l'appartenance d'une commande sonore donnée à une région prédéterminée de la plaque et au traitement à effectuer subséquemment. De façon plus précise, la plaque peut être divisée graphiquement en zones de fonctionnalités différentes, chaque zone étant nominative et étant délimitées d'une part par des intervalles de coordonnées réelles, d'autre part identifiables par corrélation avec une signature vocale associée à la zone. Pour activer une zone, un utilisateur peut soit engendrer un impact à l'intérieur de la zone, soit parler en direction de la plaque fonctionnant en mode microphone et prononcer le nom de la zone d'intérêt. Ainsi, lors de la définition des zones et de leurs fonctionnalités associées, le nom de la zone devient automatiquement un mot sésame ayant le même effet qu'un impact à l'intérieur de la zone pour ce qui est du traitement à effectuer. En ce qui concerne les zones écran, le même principe de commandes vocales peut s'appliquer à des boutons d'un programme affiché à l'écran. Bien que moins efficace qu'un impact dans une zone prédéterminée en raison du manque de fiabilité des algorithmes de reconnaissance vocale, ce procédé d'interaction entre un utilisateur et la plaque est ergonomique et représente un mode de commande alternatif pour les personnes handicapées moteur, en particulier lorsque le nombre de zones est réduit, ce qui est par exemple le cas des agences immobilières, qui ne regroupent en général qu'une vingtaine d'affiches disposées derrière une vitrine et en regard desquelles on associe une zone interactive et un traitement correspondant consistant par exemple en l'affichage d'une information. Dans ce cas, le gestionnaire de la vitrine a le choix, soit d'associer une signature vocale à une zone prédéterminée qui servira de référence de comparaison pour déclencher ou pas la fonction associée à la zone, soit de laisser le logiciel de programmation de la vitrine puiser automatiquement dans des bases de données phonétiques correspondant au nom de la zone. Le processus de reconnaissance vocale peut être précédé d'un toucher léger de la plaque permettant non pas de faire une mesure de position mais de commuter l'unité de traitement PROC en mode actif se elle était en mode veille ainsi que de détecter la présence d'un utilisateur et de démarrer le fonctionnement de la plaque dans un mode de reconnaissance vocale, limitant ainsi les déclenchements intempestifs.

En référence à la figure 2C, on a représenté une plaque biseautée selon la description de la figure 2A. Cependant dans ce cas, la paire de capteur N40T et N40B n'est pas en forme de disque, mais de demi-disque. En outre, la résine de moulage et de mise à niveau avec les faces parallèles de la plaque est chargée d'une poudre métallique ou d'un autre matériau d'impédance acoustique très différente de celle de la résine époxy. L'effet obtenu est une plus grande atténuation de l'onde antisymétrique et donc une diminution des échos successifs à l'intérieur de la plaque. En mode haut-parleur, la fonction de transfert électromécanique de la plaque s'en trouve aplanie. La figure 2D, identique dans son principe à la figure 2B, montre le positionnement des quatre paires de capteurs fournissant les fonctions microphoniques et de mesure de coordonnées d'impacts. Les demi-disques sont collés avec leur bord rectiligne parallèle au bord de la plaque. Cette orientation n'est pas anodine. En effet, nous avons vu que le biseautage à pente douce et symétrique engendre une amplification du déplacement mécanique transversal au fur et à mesure que l'épaisseur de la plaque diminue. Cette observation, combinée au fait que pour un demi-disque, la forme du transducteur s'évase lorsque l'on se rapproche de l'arrête de la plaque, a pour conséquence que le collage d'une paire de demi-disques exige plus de précision quant au placement en vis-à-vis des capteurs car la majeure partie du signal est obtenue sur une faible portion du capteur située près du bord. Cet inconvénient est compensé par un moindre encombrement du capteur et par une réduction de l'importance du retour d'argenture dans la construction du signal.

La figure 2D montre également un mode d'utilisation préférée de la plaque dans le sens où l'unité de traitement PROC des signaux est connectée à l'ordinateur UC par liaison sans fil, notamment selon les protocoles Bluetooth ou Wi-Fi. Cet aspect est très important pour les applications où l'intégration, l'accès à une source d'énergie et la sécurité sont des paramètres essentiels. Ainsi, l'unité de traitement PROC est conçue de façon à ce qu'elle soit compacte et alimentée par des batteries rechargeables. Afin d'augmenter la durée de vie des batteries, l'unité de Traitement PROC peut être programmée par l'utilisateur pour être en permanence en mode veille et n'être active que lorsqu'elle communique avec l'ordinateur UC ou qu'elle se prépare à recevoir un impact ou une commande vocale. Pour cela, l'un au moins des transducteurs d'une même paire, et en particulier le transducteur se trouvant du même côté de la plaque que l'utilisateur, est excité régulièrement, par exemple deux à trois fois par seconde par une impulsion avec porteuse, par exemple par une rafale de 10 oscillations, centrée sur la fréquence de résonance en épaisseur des céramiques soit 4 MHz pour les transducteurs de la figure 1. Cette rafale engendre des ondes de Rayleigh détectées par un autre transducteur situé sur la même face de la plaque et appartenant à une autre paire prédéterminée. Lorsque le doigt touche la plaque près du transducteur récepteur, une partie de l'onde est prélevée par le doigt ce qui réduit l'amplitude du paquet d'ondes reçu par le récepteur. Une détection d'un niveau seuil de variation d'amplitude du signal détecté génère une interruption de sortie du mode veille de l'unité de traitement PROC. En mode veille, le fonctionnement du l'unité de traitement est active sur une seule voie émettrice pendant la durée de l'impulsion et une seule voie réceptrice dans une fenêtre de temps étroite de quelques microsecondes correspondant à l'instant connu de l'arrivée du paquet d'ondes de surface. Il suffit alors d'indiquer, par sérigraphie sur la face opposée à celle où se propage les ondes de Rayleigh, une zone de mise en service de la plaque appelée MARCHE consistant à sortir l'unité de traitement PROC de son mode veille basse consommation. Dès que le doigt touche la zone de mise en service, la plaque peut recevoir des impacts ou des commandes vocales pendant un certain temps de l'ordre de quelques secondes à quelques minutes, défini par le logiciel de paramétrage de la plaque. Tout impact sur la plaque réinitialise alors le temps au bout duquel l'unité de traitement PROC retourne en mode veille. En outre, il peut être utile qu'un toucher léger de la zone tactile de mise en MARCHE déclenche une information sonore et/ou visuelle sur le mode opératoire de la plaque interface.

La plaque et l'unité de traitement PROC forment alors un ensemble fonctionnel et autonome ne nécessitant pas d'être branché en permanence au secteur. On affecte à l'unité de traitement PROC un numéro d'identification unique et celle-ci communique avec l'ordinateur via un protocole série utilisant un cryptage des données. Un même ordinateur UC pilote de façon sécurisée plusieurs plaques formant interface. Une application typique de cette configuration est un ensemble de tables interactives en verre, placées dans un bistrot ou une brasserie, avec, sous chaque plaque de verre, une affiche publicitaire et/ou de présentation du menu indiquant les zones interactives et leurs fonctions associées sous forme d'icônes, chaque table étant pilotée par le même ordinateur de prise de commandes et de facturations. L'unité de traitement PROC est placée sous la table, ce qui ne gêne pas la transmission des ondes radios à travers le verre en direction de l'ordinateur de réception. Par ailleurs, les affiches correspondent à un paramétrage donné et sauvegardé de la plaque pouvant régulièrement être modifié.

Une autre application typique de l'invention, consiste à juxtaposer au sol des plaques épaisses en verre, les plaques constituant des éléments interactifs indépendants d'une piste de danse, d'un espace de vente, d'un plateau de télévision, d'un musée à thème ou d'un espace d'accès contrôlé. L'intérêt du biseautage et du moulage des plaques est ici manifeste puisqu'il permet d'une part d'avoir des dalles posées à plat et pratiquement jointives ou distantes les unes des autres de quelques millimètres, l'interstice étant rempli d'un joint siliconé, d'autre part de garantir la sensibilité et la précision des dalles, même si leur épaisseur atteint 20 mm. Les dalles peuvent en outre être manipulées par les professionnels de l'industrie du bâtiment tels les carreleurs et miroitiers. Le verre peut d'ailleurs être remplacé par de la céramique ou du marbre si l'on s'en tient aux fonctions microphone et localisation d'impacts. Il est à remarquer que le fait de marcher sur une plaque interactive est suffisant pour l'activer, le simple fait de poser le pied étant équivalent à un impact. Un numéro de claquettes peut ainsi prendre une toute autre allure si le bruit provient non pas de la percussion de la chaussure cloutée, mais du paramétrage de la plaque en système de commandes multimédia via l'ordinateur de contrôle et en fonction de la position et de l'intensité de l'impact de la chaussure.

En référence à la figure 2E, on a représenté une vue en coupe d'une portion de plaque de verre selon les configurations des figures 2B ou 2D. Une différence fondamentale vient de ce que la plaque est feuilletée, c'est-à-dire qu'elle est constituée de l'assemblage de deux plaques simples intimement collées par l'interposition d'un ou plusieurs films polymère 209, la dite plaque stratifiée étant biseautée symétriquement par rapport à son plan médian avec une profondeur de biseau b proche de la demi-épaisseur e/2 de la plaque. Les capteurs sont collés de part et d'autre des portions biseautées, à l'aplomb des chants et sont éventuellement moulés dans une résine 203 à niveau avec la surface de la plaque. La dimension caractéristique d du capteur, c'est à dire son diamètre dans le cas d'un disque ou demi-disque, est 3 à 4 fois plus petite que la largeur L de la bande biseautée. Cette configuration résout un problème difficile, celui de la rupture de symétrie pour les modes symétriques impulsionnels. En effet, la demanderesse a constaté que lors d'un impact à la surface d'un vitrage feuilleté, les déplacements mécaniques des modes symétriques engendrés dans chacune des deux plaques simples de la plaque stratifiée ne sont pas identiques, de sorte qu'il n'est pas possible de rejeter efficacement les modes symétriques avec des transducteurs collés de part et d'autre d'une plaque feuilletée à chants plats. Or, si le premier mode symétrique de Lamb est peu dispersif, c'est à dire que sa vitesse de phase est très proche de sa vitesse de groupe, il n'en est plus de même lorsque la propagation se fait dans une plaque dont l'épaisseur va en diminuant. Une conséquence est que la propagation de l'onde symétrique dans la bande biseautée de la plaque, pourvue qu'elle se fasse sur une distance suffisante, engendre d'une part un effet de dispersion du mode symétrique par conversion de mode, d'autre part, un effet d'amplification du mode antisymétrique. La combinaison de ces deux effets permettra alors de détecter de façon sélective et avec une sensibilité améliorée, le mode antisymétrique. On a par ailleurs tout intérêt à ce que les deux plaques simples de la plaque stratifiée soient épaisses et de même épaisseur pour augmenter l'effet dispersif du mode symétrique dans la section biseautée et réduire l'absorption du mode antisymétrique dans la région à épaisseur constante.

En référence à la figure 3A, on a représenté une plaque 300 faite d'un matériau tel le verre ou le métal (Duralumin, laiton, acier inoxydable, etc...). Les transducteurs 301 et 302 sont des barrettes parallélépipédiques piézoélectriques polarisées en épaisseur, leur vecteur polarisation P étant perpendiculaire au chant 303 de la plaque constituant la base d'une section conique. Les barrettes ont une largeur égale à la moitié de l'épaisseur de la plaque. Les barrettes sont collées côté à côte et couvrent chacune une moitié de l'épaisseur de la plaque. Elles vibrent de façon antisymétrique par rapport au plan médian de la plaque, l'axe desx étant contenu dans le plan médian et parallèle au vecteur d'onde, ce qui a pour effet d'engendrer une onde de flexion Uz se propageant en direction de l'extrémité de la section conique. Les barrettes sont soumises soit directement au signal audio pour un fonctionnement en bande de base, soit au signal électrique résultant du produit du signal audio par un signal sinusoïdal à la fréquence porteuse fb. L'angle au sommet de la section conique est faible, typiquement inférieur à 10 degrés ce qui permet de réduire l'effet dispersif et d'amplifier la vibration mécanique. De ce point de vue, la section conique représente un compromis supérieur aux sections parabolique et hyperbolique, la première fournissant une largeur de bande plus grande, mais une amplification mécanique inférieure, la seconde une amplification mécanique plus grande, mais une largeur de bande plus étroite. Si les transducteurs vibraient de façon symétrique par rapport au plan médian de la plaque (les transducteurs se dilatent et se rétractent en même temps), l'onde principalement engendrée dans la plaque serait une onde symétrique et la composante de vibration transversale à l'extrémité de la section conique serait très faible.

L'épaisseur maximale de la plaque au niveau de la base de la section conique est inférieure à une demi-longueur d'onde dans la plaque. Au cours de sa propagation, l'onde antisymétrique est réfléchie par l'extrémité de la section conique de sorte qu'il s'établit un régime d'ondes stationnaires. L'émission du son se fait perpendiculairement à la plaque. La hauteur de la section conique est choisie parmi les valeurs suivantes: N.vp/(2.f0), où vp désigne la vitesse de propagation de l'onde de flexion dans la plaque, f0 la fréquence de décalage, et N un entier supérieur à zéro désignant le nombre de noeuds dans la plaque. Par exemple si N = 1, la hauteur de la section conique vaut une demi-longueur d'onde dans la plaque de sorte que les transducteurs sont sur un ventre de vibrations. Application numérique: avec du verre ou du Duralumin, vp = 3300 m/s et pour fU = 100 kHz, la plaque pourra avoir une épaisseur de 2 mm au niveau de la base 303 de sa section conique, et une largeur de 16,5 mm (N = 1, un noeud de vibrations situé à mi-hauteur de la section conique) ou bien 33,0 mm (N = 2) etc...Compte tenu de l'amplification mécanique importante souhaitée, il est préférable de choisir une section conique à angle au sommet faible. Evidemment plus N est grand, plus la plaque sera encombrante. Enfin, l'amplification mécanique devant être constante dans une bande de 20 kHz de préférence, il est préférable de disposer les transducteurs sur un ventre de vibrations. Si l'on choisit de les placer sur un noeud de vibrations, c'est à dire si la hauteur de la section conique est choisie parmi les valeurs suivantes: vp/(4.f0) + N. vp/(2.f0), où N est un entier supérieur ou égal à zéro, leur efficacité sera plus grande, mais beaucoup plus dépendante de la fréquence de modulation f. La bande passante du haut-parleur est alors plus faible. Cette configuration est choisie pour les utilisations téléphoniques (f < 4kHz). Dans ce cas, et en gardant les mêmes valeurs numériques que précédemment, la hauteur de la section conique est de 8,25 mm (N = 0) ou 24,75 mm (N = 1). La figure 3B montre une vue en perspective d'une plaque haut-parleur à section conique munie de barrettes de transducteurs piézoélectriques 311 et 312 ayant des polarisations inverses l'une de l'autre ce qui permet d'avoir S1(t) = S2(t), c'est à dire appliquer le même signal d'excitation aux deux transducteurs connectés en parallèle pour engendrer une onde antisymétrique. Lorsqu'il s'agit simplement de transmettre des ondes dans l'air, il est possible que la section conique ne soit pas symétrique par rapport au plan médian de la plaque. Dans le cas de la figure 3B, c'est la face supérieure qui est perpendiculaire au chant de la plaque sur lequel sont collés les transducteurs 311 et 312.

En référence à la figure 4A, on a représenté une autre forme de plaque haut-parleur autonome, c'est-à-dire ne disposant pas des fonctions microphone et de localisation d'impacts. Les transducteurs 401 et 402 sont au nombre de deux et sont collés en vis-à-vis de part et d'autres des faces d'une plaque 400 biseautée à section conique. Dans le cas de la figure 4A, les transducteurs ne sont pas collés sur la partie biseautée, mais dans la région limitée de la plaque où les faces sont parallèles. Les transducteurs 401 et 402 sont des céramiques piézoélectriques en forme de plaquettes rectangulaires. L'un des transducteurs est soumis au signal d'excitation audio si l'émission doit s'effectuer en bande de base, ou bien à un signal résultant du produit du signal audio par le signal sinusoïdal à la fréquence porteuse flJ dans le cas d'une modulation de fréquence, tandis que le transducteur en vis à vis est soumis au signal d'excitation opposé si les transducteurs ont été polarisés dans le même sens. Les transducteurs sont connectés alors en antiparallèle. Lorsque les transducteurs sont polarisés avec des vecteurs polarisation en sens opposés, les transducteurs doivent être excités en parallèle. Les plaquettes vibrent alors mécaniquement en opposition de phase, ce qui a pour effet d'engendrer une onde de flexion dans la plaque, dont l'amplitude augmente au fur et à mesure qu'elle se rapproche de l'extrémité de la section conique. Le signal est transmis dans l'air avec une forte intensité. Si les transducteurs vibraient mécaniquement en phase, ils n'engendreraient plus que des modes de propagation symétriques, ce qui annulerait la composante de vibration transversale à l'extrémité de la section conique. Le signal serait faiblement transmis dans l'air. L'épaisseur de la plaque reste inférieure à la longueur d'onde antisymétrique dans la plaque, en particulier lorsqu'il y a une fréquence porteuse f0 et une largeur au plus égale à une demi longueur d'onde de flexion dans la plaque, ce qui permet d'injecter un volume d'énergie contribuant de façon constructive au déplacement transversal à l'extrémité du biseau. En effet, la quantité de mouvement injectée doit se répartir dans une épaisseur de plus en plus faible au cours de la propagation vers l'extrémité de la section conique ce qui engendre une augmentation du vecteur déplacement mécanique transversal. La quantité d'énergie injectée participant de façon constructive au déplacement transversal peut encore être augmentée si chacune des plaquettes est à polarisation alternée comme indiqué sur la figure 4B et que la largeur totale de la plaquette ne dépasse pas une longueur d'onde antisymétrique dans la plaque. Dans le cas d'une émission avec fréquence porteuse f0, on choisit de ne pas transmettre de signal ultrasonore dans l'air lorsque la fréquence du signal audio f est inférieure à une fréquence seuil, par exemple 50 Hz ou lorsque le signal audio est inférieur à une amplitude seuil.

En référence à la figure 5A, on a représenté en coupe le bord d'une plaque rectangulaire 500 avec biseaux symétriques selon la description de la figure 2A. Cette plaque est protégée sur son pourtour par un cadre métallique 504, par exemple en acier inoxydable ou en laiton, à coupe d'onglet, soudé et poli dans ses angles et à niveau avec l'interface utilisateur que constitue la plaque. La plaque est solidaire du cadre métallique grâce à des éléments d'assemblage 506 en forme d'équerres collés d'une part sur le chant plat poli de la plaque, d'autre part sur la face interne du cadre métallique. L'étanchéité de la plaque est assurée par un joint 503 liant la plaque ou cadre.

Ce montage est particulièrement utile pour la réalisation de tables interactives et planes pour bistrots et brasseries qui doivent être solides, esthétiques, facilement nettoyées et juxtaposées les unes aux autres par regroupement de façon à constituer les éléments composites de tables plus grandes. Les figures 5B montrent le montage en vis-à-vis dans la région biseautée d'une paire de disques de transducteurs Xm1T et Xm1B fabriqués conformément à la description de la figure 1, mais sans leur capot métallique, la fonction de protection et de blindage électromagnétique étant assurée par l'assemblage du Cadre métallique 504 au coffret métallique 505 connectés à la masse électrique. Dans cette configuration, les câbles coaxiaux 508 des transducteurs sont fixés sur le chant de la plaque. Un autre intérêt de cette configuration est de ne pas nécessiter un moulage de la bande biseautée. L'espace libéré sous le cadre peut alors être utilisé pour y loger comme indiqué sur la figure 5C une plaque haut-parleur autonome 310 construite selon la figure 3B. La très faible épaisseur de la plaque, typiquement 2 à 4 mm au niveau de la base de la section conique combinée à la faible largeur de la section conique, typiquement 15 à 40 mm, constituent un volume parfaitement complémentaire de celui libéré par biseautage de la plaque interactive. Le plaque haut-parleur 310 est fixée au cadre 504 par un filet de colle 507. Un espace est préservé entre la plaque haut-parleur 310 et la plaque interactive 500. Des petites ouvertures 509 sont pratiquées dans le cadre 507 pour permettre la sortie du son. Dans une forme alternative non représentée sur la figure 5C, le transducteur 311 n'est pas monté sur le chant de la plaque haut-parleur, ce qui réduit de moitié la quantité d'ondes antisymétriques créées dans la plaque haut-parleur mais permet d'encastrer la plaque haut-parleur dans une ouverture correspondant à sa taille, pratiquée dans le cadre 504, de façon à ce que la plaque hautparleur soit à niveau avec la surface utilisateur de la plaque 500 et du cadre 504.

La figure 5D montre une vue schématique de dessus de la plaque interactive 500 déjà décrites dans les figures 5A à 5C, dotée de quatre paires de transducteurs Xml, Xp2, Ym3, Yp4, montés selon une configuration en losange, polarisés en sens opposés et connectés électriquement en parallèle de façon à détecter les ondes antisymétriques engendrées par impacts sur la plaque ou transmises à la plaque au contact d'une onde de compression se propageant dans l'air. Dans la configuration en losange, les coordonnées cartésiennes sont définies par les diagonales du losange passant par les capteurs Xml et Xp2 pour l'axe des X et par les capteurs Ym3 et Yp4 pour l'axe des Y. L'origine des coordonnées est le centre des capteurs. Les coordonnées d'un impact sont déterminées à partir du différentiel des temps de propagation tl, t2, t3, t4, du paquet d'ondes antisymétriques engendrées par l'impact vers les quatre paires de capteurs. Ainsi, à partir de la mesure des différentiels (tl-t2) et (t3t4) et connaissant la vitesse c des ondes antisymétriques dans la plaque ainsi que les coordonnées des paires Xml, Xp2, Ym3, Yp4, respectivement (xm,0), (xm,0),(0,-ym) et (0,ym), on en déduit la position (xr, yr) d'un impact. L'unité de traitement PROC dispose des moyens électroniques et logiciels lui permettant d'une part de déterminer les différentiels des instants d'arrivée du paquet d'ondes aux quatre paires de capteurs et de transmettre ces informations par liaison série câblée ou sans fil via les protocoles Bluetooth ou Wi-Fi à l'ordinateur UC. La figure 5D montre également l'emplacement des équerres d'assemblages 506 autour de la plaque et le positionnement des deux plaques haut-parleurs (en version stéréo) des deux côtés de la plaque.

En référence à la figure 6A, on a représenté une vue en coupe d'une autre forme de plaque haut-parleur de forme préférée. Cette plaque est circulaire et présente une section décroissant régulièrement vers son centre 603. Elle est par exemple à section biconique, le sommet de la section conique étant le centre de la plaque. Les transducteurs en forme d'anneaux collés sur la périphérie de la plaque émettent des ondes antisymétriques qui se focalisent au centre de la plaque. Deux anneaux 601 et 602 en céramiques piézoélectriques polarisées en épaisseur et de vecteur polarisation respectif Pl et P2 sont ainsi collés en vis-à-vis de part et d'autre d'une plaque circulaire 600 de même diamètre extérieur. L'un des transducteurs est soumis au signal audio ou à un signal résultant du produit du signal audio par le signal sinusoïdal à la fréquence porteuse f0, tandis que le transducteur en vis à vis est soumis au signal d'excitation opposé en signe, c'est à dire connecté en antiparallèle, si les vecteurs polarisation des transducteurs sont de même sens. Si les vecteurs polarisations P1 et P2 des transducteurs sont de sens opposés comme c'est le cas sur la figure 6A, les transducteurs sont connectés en parallèle. Les transducteurs vibrent ainsi en opposition de phase, ce qui engendre une onde antisymétrique dans la plaque. Cette onde se focalise au centre du disque, là où l'épaisseur de la plaque est minimale ce qui produit une forte amplitude de déplacement transversal et un signal plus fortement transmis dans l'air à cet endroit. La largeur des anneaux est au plus égale à une demi-longueur d'onde de flexion dans le disque, en particulier lorsqu'on utilise une fréquence porteuse f0. La plaque est en verre ou en métal. Elle est éventuellement en plastique dur lorsque l'émission se fait en bande de base. La figure 6B montre une vue en perspective d'un tel haut-parleur caractérisé par une fréquence porteuse pouvant se situer entre 40 kHz et 1000 kHz. Une réalisation typique comprend une plaque à section biconique, de diamètre 50 mm, d'épaisseur 4 mm sur son diamètre extérieur et 0,4 mm au centre, de fréquence porteuse f13=40 kHz, des transducteurs en forme d'anneaux de diamètre intérieur 40 mm, de diamètre extérieur 50 mm et d'épaisseur 0,5 mm. La plaque est par exemple usinée dans une tige en Duralumin de diamètre 60 mm, dont il reste un anneau 604 servant de support de fixation de la plaque haut-parleur.

En référence à la figure 7, on envisage une situation où la plaque haut-parleur tel que décrit dans la figure 6A est montée dans une platine cylindrique 700 constituée d'une paroi épaisse et filetée de 2 ou 3 mm d'épaisseur sur laquelle vient s'empiler la plaque haut-parleur avec son anneau support 604, un tronçon de tube 703, une membrane métallique 701 d'épaisseur typique 0,2 mm, le tout pris en étau par une tête de serrage 702 vissée à la platine 700. La hauteur du tronçon de tube 703, typiquement de 4 mm, est choisie de façon à ce que les cavités 704 et 705 soit identiques. Les ondes ultrasonores modulées restent alors confinées dans les cavités 704 et 705. La fréquence de résonance fondamentale des cavités 704 et 705 est inférieure ou égale à la fréquence de résonance radiale fondamentale de la plaque 600. Un effet de propagation non linéaire dû à une grande amplitude de vibration mécanique se produit dans les cavités au cours des réflexions multiples sur la membrane. Le signal audio est finalement engendré par la membrane 701.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif interface émetteur et récepteur sélectif d'ondes acoustiques antisymétriques de plaque comprenant une plaque de dimensions finies, munie d'au moins une paire de transducteurs piézoélectriques, caractérisé en ce que la plaque possède au moins une région très dispersive pour des ondes symétriques où ses faces ne sont pas parallèles et forment entre elles un angle tel que l'épaisseur de la plaque varie de façon symétrique par rapport au plan médian de la plaque, les transducteurs piézoélectriques étant collés en vis-à-vis et de part et d'autre de la plaque avec leurs vecteurs polarisation électrique orientés de façon antisymétriques par rapport au plan médian s'ils sont connectés électriquement en parallèle et de façon symétrique par rapport au plan médian de la plaque s'ils ont connectés électriquement en antiparallèle.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paires de transducteurs sont des disques de céramique piézoélectrique dont les 2 faces sont recouvertes d'une pâte d'argent soudable et les disques sont polarisés en épaisseur et en sens opposés l'un de l'autre. Les deux électrodes sont disponibles sur une même face du disque en ayant recours à un retour d'argenture d'une face sur l'autre du disque. Les électrodes des disques sont soudées à des câbles coaxiaux et protégées par un capot métallique faisant cage de Faraday avec l'électrode du disque collée à la plaque. Le volume à l'intérieur du capot est rempli d'une résine donnant à l'ensemble une tenue mécanique lui permettant d'être manipulé aisément pour un collage de précision.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la forme circulaire du transducteur piézoélectrique et de son capot métallique est remplacée par une forme en demi-cercle ou 25 rectangulaire.

4. Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaque est rectangulaire et plane dans sa région centrale et biseautée sur son pourtour, les biseaux de largeur L et de profondeur b étant suffisants pour que le volume de la plaque dégagé par l'usinage des biseaux contienne le volume des transducteurs piézoélectriques et leur câble de connexion électrique.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plaque est constituée d'un assemblage de deux plaques isotropes en verre simple ou recuit ou trempé de même épaisseur, collées intimement entre elles par l'interposition d'un ou de plusieurs films polymères, la largeur L de la zone biseautée de la plaque stratifiée étant égale à au moins trois fois la dimension caractéristique d des transducteurs. Le chant de la plaque stratifiée étant plat ou rond poli.

6. Dispositif selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un seul capteur au choix parmi la paire de capteurs est utilisé lorsque la profondeur b du biseau symétrique est égale à la demi- épaisseur e/2 de la plaque et que le capteur de dimension caractéristique d, au moins cinq fois plus petite que la largeur L du biseau symétrique, est collé à fleur de l'arrête du biseau.

7. Dispositif selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une fois les transducteurs collés et les câbles de connexions électriques posés, le volume de la plaque dégagé par l'usinage des biseaux est comblé par une résine époxy transparente et/ou colorée et/ou chargée d'une poudre d'impédance acoustique différente de celle de la résine, par exemple une poudre métallique.

8. Dispositif selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le volume de la plaque dégagé par l'usinage des biseaux est utilisé par un cadre métallique fixé à la plaque par des équerres d'assemblage, le dit cadre couvrant tout le pourtour de la plaque et étant à niveau avec les faces parallèles de plaque.

9. Dispositif selon les revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la plaque est dotée sur son pourtour de quatre paire de transducteurs occupant les sommets d'une configuration en losange ou en rectangle et dispose de moyens électroniques et logiciels aptes à déterminer les coordonnées et l'intensité d'un impact (xr,yr) porté à la surface de la plaque par mesure des différentiels de temps de propagation entre la position de l'impact et les quatre paires de capteurs, les dits impacts étant portés avec la pulpe du doigt ou le plat de l'ongle, un stylet, un objet plastique dur, un clef, une bague, des couverts, une baguette etc

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens électroniques sont aptes à extraire par amplification et filtrage les signaux microphoniques provenant d'une paire de capteurs ou d'une combinaison des quatre paires de capteurs couplés à la plaque.

11. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que la sensibilité de la plaque aux impacts est rendue indépendante de son épaisseur e par un biseautage symétrique de demi-angle au sommet a inférieur ou égal à 0,1 radian.

12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les signaux microphoniques 10 sont numérisés et décalés temporellement entre eux de façon à privilégier une source sonore donnée dans l'espace.

13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une cinquième paire de transducteurs en forme de disque ou de rectangle est collée de part et d'autre de la bande biseautée et engendre dans la plaque des ondes antisymétriques transformant celle-ci en haut-parleur.

14. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la plaque dispose de moyens électroniques et logiciels aptes à normaliser par tranches de temps de 10 ms à 100 ms 20 le signal audio à émettre.

15. Dispositif selon les revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la plaque dispose de moyens électroniques et logiciels lui permettant de rester la plupart du temps en mode veille et de fonctionner avec une source d'énergie autonome. Pour cela, l'un au moins des transducteurs d'une même paire, et en particulier le transducteur se trouvant du côté utilisateur de la plaque, est excité régulièrement en émission, par exemple deux à trois fois par seconde par une impulsion avec porteuse. Cette rafale engendre des ondes de Rayleigh détectées par un transducteur situé sur la même face de la plaque, d'une autre paire prédéterminée. Lorsque le doigt touche la plaque près du transducteur récepteur, une partie de l'onde est prélevée par le doigt ce qui réduit l'amplitude du paquet d'ondes reçu par le récepteur. Une détection d'un niveau seuil de variation d'amplitude du signal détecté génère une interruption de sortie du mode veille.

16. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux transducteurs sont des barrettes de céramiques piézoélectriques collées sur le chant d'une plaque de section conique, les dits transducteurs couvrant chacun une moitié du chant constituant la base de la section conique de la plaque.

17. Dispositif selon les revendications 4 à 16, caractérisé en ce qu'une plaque haut-parleur à section conique est logée dans l'espace complémentaire libéré par l'usinage en biseau d'une plaque munie de quatre paires de transducteurs.

18. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la plaque est de forme circulaire, et présente une section décroissant régulièrement vers son centre. La plaque est munie de deux transducteurs piézoélectriques de focalisation en forme d'anneaux de même diamètre extérieur que la plaque, les dits transducteurs vibrant en opposition de phase de part et d'autre de la plaque et engendrant dans la plaque des modes antisymétriques transmis dans l'air essentiellement depuis la région centrale de la plaque.

19. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque est insérée dans une enceinte fermée d'un côté par une membrane souple par laquelle est transmis le son et de l'autre par une paroi épaisse, les deux cavités comprises de part et d'autre de la plaque ayant une volume identique.

20. Dispositif selon l'une des revendications précédentes constituant une interface périphérique par liaison câblée ou sans fil avec un ordinateur muni d'un écran.

21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'interface périphérique est identifiée par un numéro unique et que la communication entre l'ordinateur et l'interface périphérique est sécurisée par cryptage.

22. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'ordinateur dispose de moyens logiciels aptes à définir des programmes à exécuter et des automatismes à commander en fonction de la position des impacts à des endroits donnés de la plaque ou bien se situant à l'intérieur de zones prédéterminées de la plaque, les dites zones opérant comme des boutons de commande.

23. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'ordinateur dispose de moyens logiciels aptes à établir une correspondance homothétique entre la position réelle (xr,yr) de l'impact sur la plaque et la position d'un pixel de l'écran de l'ordinateur. En particulier, dans le cas où l'écran de l'ordinateur est vidéo projeté à la surface d'une plaque en verre dépoli ou recouverte d'une film de rétro projection, ainsi que dans le cas où l'écran est constitué d'un moniteur disposé derrière une plaque de verre formant interface, un étalonnage de la plaque est effectué dans le référentiel de l'écran en pixels, un endroit donné de la plaque correspondant alors aux coordonnées d'un pixel. Un impact sur la plaque à l'intérieur de la zone où s'affiche l'écran ou en regard de l'écran d'un moniteur émule un clic ou double clic de souris. Dans le cas où l'impact est porté à l'extérieur de la zone de la plaque où s'affiche l'écran, des portions de la plaque sont définies comme des boutons ayant des fonctions programmables très diverses, certaines d'entre elles commandant par exemple et de façon non limitative l'affichage d'un site Internet dans la zone écran de la plaque, d'autres commandant l'exécution d'un appel téléphonique ou le démarrage d'une visioconférence par la plaque, ou l'enregistrement, la lecture d'un message audio, l'émulation d'une touche ou d'une combinaison de touches clavier, l'affichage d'un clavier à l'écran, le démarrage d'un vidéo clip ou d'une musique d'ambiance ou encore l'exécution d'automatismes ou le contrôle d'autres dispositifs électroniques et périphériques d'ordinateurs.

24. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'ordinateur est associé à plusieurs écrans graphiques projetés sur la plaque ou situés derrière la plaque formant interface, par exemple plusieurs moniteurs LCD disposés derrière la même plaque et qu'un impact de coordonnées (xr,yr) engendre une chaîne de traitements consistant d'abord à déterminer à quel zone appartient l'impact, puis en fonction de la zone, à convertir l'impact en clic souris ou exécuter une action selon un programme prédéterminé.

25. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'ordinateur dispose de moyens logiciels aptes à ce que des zones données de la plaque soient identifiées d'une part par l'appartenance de la coordonnée (xr, yr) de l'impact à l'intérieur de la zone déterminée et au traitement correspondant à effectuer, d'autre part par reconnaissance et même traitement qu'un impact dans la zone déterminée, d'une commande vocale consistant à prononcer le nom d'une zone prédéterminée de la plaque et à corréler le signal microphonique avec le nom pré-enregistré de la zone ou déduit d'une bibliothèque phonétique et à exécuter le traitement associé à la zone si la commande vocale est reconnue. La plaque est par exemple divisée graphiquement en zones de fonctionnalités différentes, chaque zone étant nominative et associée à une signature vocale correspondant au nom de la zone. Pour activer une zone, un utilisateur engendre un impact à l'intérieur de la zone ou parle en direction de la plaque fonctionnant en mode microphone et prononce le nom de la zone d'intérêt. Ainsi, lors de la définition des zones et de leurs fonctionnalités associées, le nom de la zone devient automatiquement un mot sésame ayant le même effet qu'un impact à l'intérieur de la zone pour ce qui est du traitement à effectuer.

26. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le processus de reconnaissance vocale est précédé d'un toucher léger de la plaque dans une zone prédéterminée de mise en MARCHE, sortant l'unité de traitement PROC de son mode veille.

27. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un toucher léger de la zone tactile de mise en MARCHE déclenche une information sonore et/ou visuelle sur le mode opératoire de la plaque interface.

28. Dispositif interface selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue une partie intégrante d'une table constituée d'une ou plusieurs plaques interface ou la partie intégrante d'une vitrine d'exposition interactive, un miroir à film polarisant, un sol interactif constitué de plusieurs dalles juxtaposées formant interface, ou bien la partie intégrante d'un mobilier urbain, un abris bus, un tableau d'affichage publicitaire ou administratif, un hygiaphone, un interphone, un vidéophone, un agenda électronique ou un téléphone mobile.

29. Dispositif selon les revendications 18 et 19, caractérisé en ce qu'une transmission de données avec fréquence porteuse f0 est obtenue en remplaçant le signal audio par un signal à deux tons fl et f2 codant des bits de données 0 et 1.