FR3095308A1 - Dispositif communicant comprenant une pluralité de supports délimitant son contour - Google Patents

Abstract

Dispositif communicant comprenant une pluralité de supports délimitant son contour, caractérisé en ce que : ladite pluralité de supports comprend au moins deux supports amovibles, et connectables entre eux : l’un au moins des au moins deux supports comprenant un module de communication, l’un au moins des au moins deux supports étant connectable à au moins un équipement externe ou dispositif externe. Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Dispositif communicant comprenant une pluralité de supports délimitant son contour

La présente invention se rapporte au domaine des objets connectés ou aussi communément appelé internet des objets.

L’internet des objets nécessite de créer des objets toujours de plus en plus adaptés à leur environnement. Les objets doivent donc avoir une taille et/ou une forme adaptées à cet environnement tout en ayant les fonctionnalités recherchées. Par exemple, une montre connectée doit être légère pour être portée au poignet sans fatigue, de forme cylindrique ou sous forme d’un pavé, d’une faible épaisseur et/ou d’un diamètre ou d’une largeur compatible avec un poignet humain. Ces éléments font partie intégrante des prérequis d’un cahier des charges pour la construction de cette montre. Parfois, afin de répondre à certains cahiers des charges, les constructeurs d’objet électroniques doivent repenser complétement leurs processus de fabrication afin d’adapter les composants de ces objets, mais également l’architecture des supports où sont fixés les composants et les modules de connexion de ces objets.

De plus, certains objets électroniques sont maintenant utilisés afin de capter des données en temps réel parfois dans des lieux difficiles d’accès. On peut citer par exemple, les services de surveillance d’usines ou d’entrepôts ayant des caméras disposées en hauteur, ou bien la métrologie des stations météo réalisée par des équipements disposant de différents capteurs souvent installés sur des points hauts. Ces objets nécessitent également des mises à jour ou le remplacement de composants défectueux. Ceci implique parfois des opérations de maintenance complexes car un composant électronique défectueux est difficilement accessible voire même difficilement identifiable, étant donné le nombre croissant d’unités fonctionnelles dans un objet électronique. L’objet est souvent même remplacé purement et simplement si le composant en défaut ne peut pas être facilement réparé.

De plus, pour les personnes souhaitant connaitre le fonctionnement des objets électroniques liés à l’internet des objets, la complexité liée au manque de visibilité et de clarté des architectures électroniques des objets liés à l’internet des objets leur rend la tâche encore plus difficile. Il est en effet très difficile maintenant de différencier tous les modules électriques et/ou électroniques d’un objet car ils sont imbriqués les uns dans les autres notamment pour des raisons de gains de place, et généralement les composants sont soudés ou collés ensemble.

Des initiatives sont lancées afin de créer des modules de type ordinateur plus petits, modulaires, simples d’utilisation et de maintenance disposant de certaines capacités d’évolution. On peut citer les équipements de type Raspberry Pi issus de la fondation Raspberry. Ces équipements, simple et peu onéreux, permettent au grand public de disposer d’unités de calcul ayant des possibilités en termes d’évolution et d’interconnexion mais cette solution technique n’est pas pleinement satisfaisante car :

- les possibilités de connexion de nouveaux périphériques sont limitées au nombre maximum d’interfaces proposé par l’équipement, qui est un nombre fixe, défini lors de la conception dudit équipement,

- la forme de type « plate » ou « pavé » n’est pas toujours adaptée à l’utilisation que l’utilisateur souhaite en faire. En effet, si l’équipement doit servir de capteur de vibration pour être ensuite installé dans un espace exigu, la forme « pavé » ne sera peut-être pas la plus adaptée pour insérer un tel capteur dans cet espace. Une forme plus compacte, tridimensionnelle, comme une pyramide, un cube ou un octaèdre peut être, dans beaucoup de cas, plus adaptée,

L’invention propose donc une solution d’objet communicant totalement modulable et aux possibilités d’extensions multiples permettant de construire sur mesure tout type d’objet communiquant aux formes, aux performances et aux fonctionnalités adaptées à l’usage que l’on souhaite faire de cet objet, pleinement évolutif et facilement maintenable.

Un des buts de l'invention est de remédier à des inconvénients de l'état de la technique précité.

A cet effet, un objet de la présente invention concerne un dispositif communicant comprenant une pluralité de supports délimitant son contour, caractérisé en ce que :

ladite pluralité de supports comprend au moins deux supports amovibles, et connectables entre eux :

• l’un au moins des au moins deux supports comprenant un module de communication,
• l’un au moins des au moins deux supports étant connectable à au moins un équipement externe ou dispositif externe.

Grâce à l’invention, il est possible de créer un dispositif communicant modulaire et évolutif aussi bien pour faire évoluer la forme de son contour selon la destination de son usage, que pour modifier ses fonctionnalités par l’ajout d’équipements externes de par ses possibilités de connexion à un ou plusieurs équipements externes. Pour cela, le dispositif comprend des supports, souples ou rigides, de forme quelconque, qui forment son contour et éventuellement sa structure. Ces supports sont avantageusement amovibles, c'est-à-dire qu’il est donc possible de détacher un support à un endroit du dispositif, de le remplacer par un nouveau support, voire d’échanger deux supports déjà en place. Le détachement et/ou l’ajout d’au moins un support a pour conséquence de modifier la forme du dispositif pour adapter l’usage qu’on souhaite en faire ou encore pour adapter sa forme à l’endroit où le dispositif doit être installé. Par exemple, ledit dispositif peut avoir la forme d’un tétraèdre, donc composé de quatre supports ayant, par exemple, la forme de triangles équilatéraux. La suppression d’un support et le rajout de trois nouveaux supports de forme équivalente (d’autres triangles équilatéraux) permet de réaliser une structure de type octaèdre avec de nouvelles possibilités d’évolution de l’objet, liées à ces nouveaux supports. Par ailleurs, l’action de détacher et/ou de rajouter au moins un support au dispositif, combinée à celle de connecter au moins un équipement externe à un des supports du dispositif, permet d’ajouter des capacités et/ou des fonctionnalités audit dispositif. En effet, ces caractéristiques combinées permettent d’accroitre les capacités et les fonctionnalités dudit dispositif en proposant de nouveaux supports à même de connecter de nouveaux équipements externes ou dispositifs. Ces équipements peuvent être de nouvelles unités électroniques ayant une ou plusieurs fonctions qui permettent donc d’étendre les fonctionnalités et les performances dudit dispositif. De plus, comme il est également possible d’enlever un support présent initialement dans ledit dispositif, il est ainsi très simple également de remplacer un équipement externe défaillant par un autre et de refixer le support ensuite au dispositif. L’invention renforce donc la facilité de maintenance dudit dispositif. De plus, le dispositif de l’invention permet de connecter un équipement externe directement à tout endroit d’un support du dispositif afin, par exemple, de profiter des fonctionnalités proposées par cet équipement externe. Cette interconnexion d’équipement(s) externe(s) peut être réalisée sur l’ensemble des faces du support, qu’elles soient externes ou internes. L’équipement externe peut être un dispositif selon l’invention et comprenant donc également un support connectable à un équipement externe lui permettant de s’interconnecter avec un autre équipement tel que ledit dispositif. Cette caractéristique permet d’étendre les capacités et les fonctionnalités dudit dispositif ou d’en modifier son contour sans avoir à changer ses supports mais juste en ajoutant un nouveau dispositif. Les équipements externes connectables au dispositif peuvent être de nature électrique/électronique comme des capteurs, actionneurs, équipements de communication, unités de stockage, mémoires, unités de connexion, unités de traitement de données, unités d’alimentation électrique (pile, batterie, ou tout autre type de captation d’énergie grâce à l’environnement extérieur actuel ou à venir, type panneau solaire ou autre, vibrations, …), unités de gestion et/ou de stockage de l’énergie etc. Les équipements externes sans fonction ou capacité électronique, peuvent également se fixer à un des supports dudit dispositif afin d’en modifier sa forme, ce qui peut avoir son utilité afin d’adapter la forme du dispositif aux besoins de l’utilisateur. On peut généraliser ces équipements externes à tout équipement actuel et futur qui est en mesure de se connecter ou se fixer au module de connexion dudit dispositif. De plus, le dispositif peut être entouré d’une coque ou d’une enveloppe rigide ou souple cachant une partie de son contour et des équipements externes connectés pour ne laisser apparaitre que les parties du dispositif utiles à l’utilisateur comme un écran, des boutons etc. L’invention permet d’interconnecter plusieurs équipements externes sur une seule face d’un support. Il n’y pas de limites de connexion ou de fixation d’équipements externes sur les supports car d’une part il est possible de connecter plusieurs équipements sur un même support mais il est également possible d’étendre sans limite le contour, donc la forme du dispositif, par l’ajout de nouveaux supports. Pour des raisons de simplicité, il est préférable de ne connecter qu’un seul équipement externe par support, voire une fonctionnalité par support quand l’équipement externe est en charge d’une fonction spécifique. Cela peut, par exemple, être le cas pour l’implémentation d’un capteur de température sur un support. Un support étant dédié à ce capteur, sa maintenance et son remplacement en seront facilités de même que son analyse. On peut aussi envisager de dédier plusieurs supports à une seule fonction comme cela peut être le cas pour des capteurs solaires qui devront occuper la surface de plusieurs supports. L’invention permet également de dédier un support à un équipement multifonctions comme un module de traitement de données ou à plusieurs équipements mono fonctions comme une batterie et un module de communication. De plus, la multiplication des supports connectables les uns aux autres permet audit dispositif de pouvoir assurer la communication des différents équipements externes connectés audit dispositif avec le module de communication, même dans le cas d’un équipement défaillant, car le dispositif, de par la multiplicité des supports et leur topologie, peut disposer d’une interconnexion totale des équipements entre eux. Par ailleurs, l’invention permet un agencement cohérent et simple des différents composants dudit dispositif en connectant les équipements de contrôle et de gestion des données et/ou de l’énergie sur les faces des supports qui sont internes au dispositif, et les équipements type capteurs et actionneurs sur les faces du ou des supports qui sont externes au dispositif. De par son aspect modulaire et tridimensionnel, l’invention propose une nouvelle façon de concevoir et de créer des dispositifs communicants. En effet, comme ledit dispositif peut prendre toutes sortes de formes et héberge l’électronique sur ses faces et contours, les possibilités de conceptions sont plus importantes que pour un dispositif électronique standard supporté par une carte électronique plane où les connexions ne peuvent se faire que perpendiculairement ou parallèlement au plan de la carte. De même, l’invention n’est pas limitée sur la matière utilisée pour les supports. En effet, la matière des supports peut être rigide mais aussi disposer d’une certaine souplesse. En effet, la matière souple est particulièrement intéressante car elle permet de créer des dispositifs flexibles ou pliables qui vont pouvoir s’adapter à divers environnements. Plus généralement, l’invention permet toute combinaison de formes des supports permettant ainsi de concevoir des dispositifs adaptés en termes de formes à un besoin spécifique. Par exemple, dans sa forme la plus simple, ledit dispositif peut également avoir un contour sous forme d’un ellipsoïde qui est coupé par un plan. Dans ce cas, la structure du dispositif comprend deux faces, l’une représentant une forme elliptique et l’autre une forme concave et/ou convexe. Ledit dispositif peut donc être matérialisé seulement par deux supports ayant les formes décrites ci-avant. De plus, la forme peut s’adapter à la taille des composants électroniques nécessaires. En effet, si ledit dispositif nécessite d’intégrer un système encombrant comme par exemple une grosse capacité électrique, alors le contour du dispositif peut comprendre un ou plusieurs supports plus longs que les autres afin d’intégrer correctement cette capacité. Cette adaptation de la forme à la fonction et aux composants électroniques issus des différents équipements externes connectés audit dispositif n’est actuellement pas envisageable avec les dispositifs électroniques actuels. Cela est dû à la forme de ces dispositifs qui ne permet pas de s’adapter à des nouveaux composants. Ces solutions sont donc restreintes en termes de degrés de liberté d’intégration des composants. Par ailleurs, l’association entre au moins un équipement externe et un support dudit dispositif peut simplifier la compréhension de l’architecture électronique et fonctionnelle de l’objet. Cette nouvelle disposition des composants électroniques sur ledit dispositif est profitable à des applications industrielles de maintenance dudit dispositif afin d’identifier rapidement où se trouvent les composants dans ledit dispositif afin, par exemple, de les remplacer ou de les réparer. L’invention peut aussi répondre aux besoins des personnes souhaitant comprendre le fonctionnement d’unités électroniques complexes intégrant un ordinateur et différents périphériques externes tels que ledit dispositif. En effet, il est utile pour un étudiant ou un élève de détecter rapidement et simplement les emplacements des différentes fonctions d’un dispositif électronique de type ordinateur, afin de lui faciliter sa compréhension du fonctionnement de ce dispositif.

Selon un mode de réalisation particulier, les au moins deux supports amovibles ont deux faces et au moins un bord.

Grâce à ce mode de réalisation, la forme tridimensionnelle du contour du dispositif peut être simplifiée, au moins deux supports ayant chacun deux faces et au moins un bord. Les formes géométriques des faces peuvent être de toute sorte. Elles peuvent être combinées entre elles pour former un contour simple et fonctionnel. Il est ainsi possible d’avoir une face interne et une face externe, pour certains supports dudit dispositif. Ces faces permettent de fixer et ou de connecter efficacement et simplement d’autres supports ou équipement. La forme géométrique plane est particulièrement adaptée à la connexion d’autres supports ou équipements, car toute sa surface peut être en contact avec une autre surface plane. Comme les modules de connexion qui équipent les équipements électroniques utilisent des connecteurs peuvent être alignés linéairement ou dans un même plan, alors l’intégration de ces équipements audit dispositif en est facilitée. De plus, le au moins un bord présent sur le support permet de disposer des connecteurs sur les bords du support afin de le connecter à un autre bord d’un autre support du dispositif. La connexion par les bords facilite donc la connexion entre les supports dudit dispositif ayant des bords respectifs adjacents. Par exemple, les supports peuvent être quatre panneaux en forme de triangle équilatéral, avec chacun deux faces et trois bords fins. L’assemblage de ces panneaux forme un contour ayant la forme d’un tétraèdre. Ce contour comprend donc au plus quatre faces externes, quatre faces internes, quatre sommets et six arêtes. Les faces externes peuvent être assimilées aux faces du tétraèdre et les bords des supports à ses arêtes. Dans ce cas, il y a donc deux faces par support dont une face externe et une face interne au tétraèdre. Les faces de certains de ces supports peuvent être planes, concaves ou convexes ou avec des parties planes et/ou concaves et/ou des parties convexes. Les bords peuvent être connectés entre eux par des connecteurs présents sur chacun des bords des supports.

Selon un mode de réalisation particulier, lesdits au moins deux supports sont liés entre eux par au moins une liaison physique reliant un bord d’un des au moins deux supports à un bord d’un autre des au moins deux supports.

Grâce à ce mode de réalisation, au moins deux supports du dispositif sont reliés par au moins une liaison physique. La liaison entre les au moins deux supports peut être matérialisée par des éléments solidaires de chaque support qui viennent se lier pour former la liaison entre ces supports. La liaison peut aussi être matérialisée par une structure rigide où les supports viennent se fixer. Le dispositif est rendu rigide par l’utilisation d’au moins une liaison physique entre lesdits deux bords d’au moins deux supports distincts dudit dispositif.

Selon un mode de réalisation particulier de ce dernier mode, ladite au moins une liaison physique est flexible.

Grâce à ce mode de réalisation, ladite au moins une liaison physique est flexible. Il est donc possible de fournir un degré de liberté de mouvement entre les au moins deux supports, même si ces supports sont constitués de matière rigide. Ce degré de liberté peut être selon l’axe longitudinal de chaque bord des deux supports liés par la liaison, quand les bords sont parallèles entre eux. Ce mode de réalisation particulier de l’invention permet audit dispositif, dans certaines configurations d’agencements et de type de supports, d’être compressible selon plusieurs directions à tel point qu’il est possible de plier, déplier le dispositif et donc modifier sa forme. Ceci sans nuire à la rigidité globale du dispositif qui peut être constitué par exemple de panneaux rigides. Grâce à l’aspect flexible de la liaison, un objet peut donc changer de forme et de volume sous l’effet d’une contrainte extérieure. Cette capacité de plier et de modifier la forme du dispositif lui permet d’augmenter sa capacité d’adaptation aux environnements et/ou ses fonctionnalités. On peut citer l’exemple de l’adaptation dudit dispositif à différents environnements climatiques qui contraignent ce dernier à se rétracter pendant l’hiver et à se dilater durant l’été pour garder une chaleur constante; ou inversement, de se dilater l’hiver pour capter plus de lumière, et de se rétracter l’été où le soleil est plus présent, pour conserver au mieux un même niveau d’énergie solaire captée. Cette flexibilité peut rendre ledit dispositif plus fiable et plus adapté à des environnements climatiques variables que des dispositifs ayant une architecture plus classique de forme rectangulaire figée. De plus, grâce à ce mode de réalisation alternatif, et comme il est possible de séparer les liaisons physiques de certains des bords des différents supports de ladite pluralité de supports, il est ainsi possible de transformer ledit dispositif, d’un objet tridimensionnel en un objet plan et de lui ajouter facilement d’autres supports. La transformation dudit dispositif en un objet plan qui s’apparente à un dépliage du dispositif permet aussi de faciliter la maintenance de l’objet car une personne, en charge de la maintenance dudit dispositif par exemple, peut plus facilement manipuler un composant dans une configuration plan que lorsque ledit dispositif est dans sa configuration tridimensionnelle. En effet, dans cette dernière configuration les composants sont difficilement accessibles, même dans le cas d’une structure tridimensionnelle ouverte (c'est-à-dire avec au moins un accès à l’intérieur de cette structure).

Selon un mode de réalisation particulier, au moins un support donné parmi les au moins deux supports comprend au moins un module de connexion comprenant au moins un connecteur symétriquement réparti par rapport au milieu d’au moins un bord dudit au moins un support donné

Grâce à ce mode de réalisation, l’interconnexion des différents supports dudit dispositif est facilitée par un alignement d’au moins un connecteur d’un module de connexion avec au moins un connecteur d’un autre module de connexion d’un autre support dudit dispositif. Dans ce mode de réalisation, au moins un connecteur peut être situé au centre du bord du support s’il n’y a qu’un connecteur sur ce bord ou symétriquement par rapport au centre du bord s’il y a plusieurs connecteurs sur ce bord. Cet agencement des connecteurs sur les bords permet de simplifier l’interconnexion entre supports. Ce mode de réalisation définit une règle simple de disposition d’un ou de plusieurs connecteurs sur un support dudit dispositif de façon à ce que le ou les connecteurs soient repartis symétriquement par rapport au centre d’au moins un des bords du support. En procédant de la sorte sur au moins un autre support, ledit dispositif comprend un maillage cohérent et uniforme de connecteurs sur les bords des supports. Ledit dispositif comprend alors un réseau câblé permettant de connecter différents équipements externes. Ce mode de réalisation de l’invention permet donc de faciliter la création d’un réseau câblé de modules de connexions repartis sur un ensemble de faces de la pluralité de supports. Cet ensemble de faces constituant la surface utile du réseau de modules étant en mesure de connecter des équipements externes sur ces faces. L’interconnexion des modules de connexion et du module de communication permet au dispositif de communiquer avec tout équipement externe qui serait connecté à un module de connexion dudit dispositif.

Selon un autre mode de réalisation particulier, ledit au moins un module de connexion est connectable à une liaison électrique et de communication.

Dans cette configuration, ce mode de réalisation particulier de l’invention permet également d’interconnecter certains modules de connexion entre eux par l’intermédiaire d’une liaison électrique et de communication. Cette liaison électrique et de communication peut prendre différente formes comme par exemple un ensemble de câbles électriques en nappe souple. Ce mode de réalisation particulier apporte de la souplesse dans les liens électriques et de communication entre les différents modules de connexion, ce qui est un élément important afin de pouvoir créer un objet tridimensionnel qui peut changer de forme et qui peut se plier, dont les supports du contour de cet objet sont totalement connectés entre eux comme c’est le cas pour ledit dispositif. La répartition des connecteurs par rapport au centre des bords permet à deux supports un alignement adéquat de ces connecteurs et, de ce fait, réduit, voire annule, certaines contraintes mécaniques liées à la liaison électrique et de communication entre les différents connecteurs de part et d’autres des bords. En effet, les contraintes mécaniques de cette liaison, notamment celles dites transversales, c’est à dire dont les forces sont parallèles aux deux bords des supports qui sont reliés entre eux, sont particulièrement réduites grâce à cette répartition.

Selon un mode de réalisation particulier, lesdits au moins deux supports amovibles comprennent au moins trois bords droits.

Grâce à ce mode de réalisation particulier de l’invention, il est possible de réaliser un dispositif comprenant des supports de forme géométrique simple comme des triangles, des rectangles, des carrés, des pentagones, des hexagones etc. Ceci permet de créer toutes sortes de polyèdres comme les polyèdres dits convexes avec au moins trois faces par sommet etc. Les possibilités géométriques sont quasi infinies et il est ainsi possible d’approcher toute forme géométrique avec l’utilisation de ces formes géométriques simples. Ces formes présentent l’intérêt d’être simples à produire, fonctionnelles car permettant d’avoir un grand nombre de faces, donc de fonctionnalités différentes. De plus, dans le cas où les supports ont des mêmes formes géométriques simples comme c’est le cas pour des formes tridimensionnelles comme le cube, le tétraèdre, l’octaèdre etc. et dont toutes les arrêtes ont les mêmes dimensions, alors la modularité dudit dispositif est maximum. En effet, chaque support dudit dispositif peut être échangé avec un autre support du même dispositif sans reconfiguration préalable des équipements externes connectés au dispositif. De plus, le sens de connexion de l’équipement externe n’a pas d’importance étant donné la symétrie des connecteurs des modules de connexion avec le centre des bords des supports dudit dispositif.

Selon un mode de réalisation particulier, ledit au moins un équipement externe est une unité de traitement et de sauvegarde de données.

Grâce à ce mode de réalisation, il est possible de doter le dispositif de capacités de traitement et de sauvegarde de données afin de lui permettre de piloter les autres équipements connectés au dispositif comme le module de communication ou, par exemple, tout capteur ou actionneur ou tout module de gestion. La fonction de sauvegarde des données est également possible afin de pouvoir sauvegarder des données temporaires nécessaires au traitement des données ou des données liées à des mesures d’exploitation etc.

Selon un mode de réalisation particulier, ledit au moins un équipement externe est une unité d’alimentation électrique.

Grâce à ce mode de réalisation, ledit dispositif est en mesure d’alimenter ses différents composants électriques par l’intermédiaire d’une unité d’alimentation électrique. Ledit dispositif peut être également adapté afin de connecter un ou des capteurs d’énergie sur une ou plusieurs faces des supports du dispositif, comme des capteurs solaires par exemple, afin de capter l’énergie quelle que soit la position dudit dispositif dans l’espace, ou d’intégrer différents types de cellules solaires (spécifiques à la captation de l’énergie à l’intérieur ou à l’extérieur des bâtiments, ou à une ou plusieurs raies spectrales spécifiques). L’énergie captée par ces capteurs est ensuite véhiculée, par l’intermédiaire du réseau de modules de connexion et de liaisons électriques, vers les unités de gestion de l’alimentation électrique et, possiblement, de stockage de l’énergie. Cette unité stocke l’énergie dans une batterie et peut la restituer sur demande des équipements extérieurs ou de l’unité de traitement de données. Grâce à ce mode de réalisation, il est donc plus simple de créer des objets autonomes en énergie car le volume intérieur du dispositif permet, d’une part, d’embarquer une batterie assez volumineuse pour alimenter ledit dispositif et, d’autre part, de répartir judicieusement les faces du dispositif afin de faciliter la captation en énergie. Ledit dispositif peut donc être laissé à un endroit, éclairé par la lumière du jour par exemple, et continuer à s’alimenter en énergie même s’il est légèrement déplacé.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels :

la figure 1 représente un mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention,

la figure 2 représente un autre mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention,

la figure 3 représente des exemples d’ordonnancement spécifique de connecteurs selon l’invention,

la figure 4 représente des exemples de modules de connexion selon les exemples d’ordonnancement des connecteurs de la figure 3,

la figure 5 représente des exemples d’implémentation de modules de connexion selon le mode de réalisation du dispositif illustré en figure 2,

la figure 6 représente un autre mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention.

Description d'un mode de réalisation de l'invention

Principe général de l'invention

L’invention présentée ci-après permet de proposer un nouveau type d’objet communicant tel qu’un dispositif, dont chacune des faces internes ou externes de son contour porte une ou plusieurs fonctionnalités propres. Cette invention présente également chaque face du dispositif comme étant connectable ou déconnectable des autres faces. Chacune des faces pouvant accueillir un équipement externe apportant une ou plusieurs fonctionnalités au dispositif. La possibilité de connecter ou de déconnecter les faces permet ainsi de changer une ou plusieurs fonctionnalités selon les besoins du moment. L’invention permet aussi au dispositif de profiter des fonctionnalités présentes sur l’ensemble de ses faces grâce à des modules de connexion et à différents bus (données, énergie), aussi nommés liaison électrique et de communication, qui parcourent l’ensemble des faces, permettant ainsi d’alimenter les équipements externes sur chaque face et de communiquer de façon unidirectionnelle ou bidirectionnelle avec ces équipements. L’utilisation de chaque face du dispositif pour réaliser une partie, une ou plusieurs fonctions permet de facto de minimiser la taille du dispositif en profitant pleinement de chaque millimètre carré offert par chacune des faces du dispositif et du volume défini par le contour du dispositif pour intégrer des composants volumineux. Un objet communicant dans le domaine de l’internet des objets peut posséder un ensemble de fonctionnalités telles qu’une unité de traitement de données aussi appelée un microcontrôleur (en notation abrégée µc, ou uc ou encore MCU en anglais). D’autres unités ou équipements externes peuvent être ajoutés à ce dispositif afin d’élargir ses fonctionnalités. Ce nouveau type d’objet communicant permet d’utiliser l’ensemble de ces fonctionnalités dans un environnement réduit, grâce notamment à un système de communication innovant qui va relier l’ensemble des faces. Cet objet permet ainsi de répondre à des problématiques variées telles que:

- réduire la taille des objets communicants au maximum en profitant de leur forme tridimensionnelle pour y loger l’ensemble des composants électroniques nécessaires.

- créer une nouvelle famille d’objets grâce à la partie collecte d’énergie, qui sont des objets utilisant l’énergie existante dans leur environnement pour fonctionner de manière autonome, et ne possédant donc pas de pile (et donc pas de nécessité de changer les piles à fréquence régulière). Ces objets peuvent ainsi être créés et déposés dans des endroits où ils sont entièrement autonomes et peuvent ainsi être « oubliés », tout en garantissant leur fonctionnement grâce à l’énergie ambiante.

- permettre de créer des objets communicants génériques, dont chaque face pourra être facilement modifiée ou mise à jour en la connectant/déconnectant de l’ensemble au besoin, et permettre ainsi son évolutivité et faciliter sa maintenance, grâce notamment à la mise à jour des fonctions associées aux composants intégrés sur les différentes faces de l’objet.

Modes particuliers de réalisation de l'invention.

Il est décrit ci-après, en référence aux figures 1 à 6, un dispositif de communication comprenant une pluralité de supports délimitant son contour.

Un tel dispositif se définit comme suit.

Sur la figure 1, en D1 et en D2 il est illustré deux schémas définissant un dispositif de communication comprenant deux supports. Comme illustré en D1, le contour dudit dispositif peut être représenté en trois dimensions par, d’une part, un ellipsoïde qui est coupé par un plan et, d’autre part, la surface correspondante à l’ellipse intersection de ce plan et de l’ellipsoïde. Dans ce cas simple, le dispositif est représenté par deux supports S1 et S2. Comme illustré en D2, on peut également définir, par un schéma, les différentes interactions entre au moins deux supports du dispositif. En D1, le premier support S1 peut être représenté par une coupole elliptique ayant deux faces, une face interne F12 et une face externe F11, et un seul bord B1 défini par l’ellipse intersection dudit plan et de ladite coupole elliptique. Le deuxième support S2 représente un disque elliptique ayant deux faces, une face interne F22 et une face externe F21, et un seul bord B2 défini par l’ellipse intersection dudit plan et de ladite coupole elliptique. Le bord B1 et la face interne F12 du support S1 comprennent un module de connexion MC12 composé d’un ensemble de broches. Dans ce cas, le module de connexion MC12 est commun au bord B1 et à la face interne F12. Le module de connexion peut être commun à deux surfaces et un bord quand les surfaces sont adjacentes à ce même bord.

De même, il peut y avoir un ou plusieurs modules de connexion par surface et/ou par bord. Toutes les combinaisons de modules de connexion entre les différentes surfaces et le ou les différents bords des supports du dispositif sont envisageables du moment qu’il y ait au moins un module de connexion sur le support concerné. D2 illustre clairement que le module de connexion MC12 est lié à la fois à la face F12 et au bord B1. De même, le bord B2 et la face F22 du support S2 sont liés au module de connexion MC22. Le module de connexion peut être lié à l’ensemble de la face F22 ou seulement sur le contour de cette face comme c’est le cas sur la figure 1 en D1. Les deux modules de connexion MC12 et MC22 peuvent être interconnectés par une liaison électrique et de communication L1222. Cette liaison L1222 n’est pas indispensable afin d’interconnecter les deux modules. Cependant, la liaison électrique et de communication apporte de la souplesse à la connexion entre certains modules du dispositif. Par exemple, si un support est en mesure de pivoter par rapport à un autre support, alors il est plus adapté d’utiliser une liaison électrique et de communication souple de type nappe de câbles entre le ou les modules de connexion liés à ces deux supports. D2 illustre que le module de connexion MC12 est connecté à un module de communication MCom. De même, le module de connexion MC22 est connecté à un équipement externe de type unité de traitement de données UTD. Cette unité est équipée d’une MCU. La MCU est un circuit intégré qui rassemble les éléments essentiels d'un ordinateur : processeur, mémoires (mémoire morte et mémoire vive), unités périphériques et interfaces d'entrées-sorties. Les microcontrôleurs se caractérisent par un plus haut degré d'intégration, une plus faible consommation électrique, une vitesse de fonctionnement plus faible (de quelques mégahertz jusqu'à plus d'un gigahertz) et un coût réduit par rapport aux microprocesseurs polyvalents utilisés dans les ordinateurs personnels (CPU). Cependant l’unité de traitement de données UTD peut définir tout équipement de traitement de données équipé d’un processeur, d’une mémoire vive de type RAM et/ou d’une mémoire morte de type ROM. Le module de connexion MC22 peut connecter un équipement externe comme par exemple :

- une unité de sauvegarde de données comprenant un support d’enregistrement interne ou externe. Le support d'enregistrement peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une clé USB ou un disque dur. D'autre part, le support d'enregistrement peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré,

- des capteurs qui permettent de récupérer des données dans l’environnement du dispositif, de différents types. Exemple : Température, humidité, luminosité, présence, vibration, caméra etc.,

- des actionneurs qui permettent une interaction avec le dispositif, de différents types. Exemple : buzzer, écran à LED (Light-Emitting-Diode) etc.,

- un équipement de communication additionnel. L’équipement de communication permet de faire communiquer le dispositif avec son environnement en utilisant un protocole de communication. Exemple des équipements wifi, Bluetooth®, LTE-M, 4G, LoRa etc.,

- un capteur d’énergie ambiante. Cet équipement permet de capter l’énergie ambiante dans l’environnement proche par différentes sources. Par exemple, cet équipement peut être un capteur solaire (via un ou des panneaux photovoltaïques), de vibration, de flux d’eau ou d’air, d’effet Peltier par différence de température etc.,

- un système de gestion de l’énergie provenant des différentes sources du dispositif (pile, mais pouvant aussi provenir de la partie capteur d’énergie ambiante),

- un système de stockage de l’énergie pour utilisation ultérieure par l’objet,

- ou toutes autres fonctions présentes ou à venir que pourraient intégrer des objets communicants tels que le dispositif.

La liste ci-dessus des équipements externes pouvant être connectés à un module de connexion dudit dispositif n’est pas restrictive. Tout équipement de type périphérique à un ordinateur ayant le système de connecteurs adaptés aux modules de connexion du dispositif peut être connecté au module MC22. De plus, tout équipement non doté de composants électroniques ayant le système de connecteur adapté est en mesure de se connecter au module MC22. Le contour du dispositif illustré dans la figure 1 est défini par les faces F11, F21. Cette configuration de dispositif selon l’invention est l’une des plus simples car elle ne fait intervenir que deux supports. Chaque support ayant deux faces et seulement un bord. Cependant, l’invention telle que revendiquée prévoit des configurations plus complexes avec plus de deux supports, plusieurs bords, plusieurs modules de connexion par face etc.

Sur la figure 2, il est illustré un mode de réalisation particulier de l’invention. En D3, il est illustré une vue en trois dimensions d’un dispositif de communication de forme tétraédrique, comprenant quatre supports S1, S2, S3 et S4. Ce dispositif de forme tétraédrique comprend également quatre équipements externes MCom, UTD, EE2 et EE3. Ces équipements sont chacun connectés à un module de connexion distinct, tels que :

- le support S1 est connecté à une unité de traitement de données UTD type unité de traitement de données telle qu’une MCU,

- le support S2 est connecté à un équipement externe EE2 de type unité de gestion et de stockage de l’énergie,

- le support S3 est connecté à un équipement externe EE3 de type capteur de température,

- le support S4 est connecté à un module de communication MCom.

Il est illustré en D3, une vue de la disposition des quatre équipements externes dans ou sur le dispositif. Dans cette configuration, la structure est dite fermée car il n’y a pas d’accès direct à l’intérieur du dispositif. Chacun des quatre supports du dispositif sont identiques et de la forme d’un triangle équilatéral comportant deux faces planes et trois bords fins. Dans cet exemple, toutes les faces des quatre supports comprennent des modules de connexion. Il est illustré en D4 une vue aplatie des deux faces internes des supports S1 et S3 du dispositif illustré en D3. Ces deux supports S1 et S3 sont reliés par une liaison physique LP31 illustrée en D5, par leurs bords respectifs B11 et B32. Cette liaison physique est une liaison flexible et les supports du tétraèdre sont détachables l’un de l’autre. Ces caractéristiques permettent d’étaler complétement le dispositif sur une surface plane. Les faces F11 et F12 du support S1comprennent toutes un module de connexion de même que les faces F31 et F32 du support S3. Les modules de connexion du dispositif sont également interconnectés par des liaisons électriques et de communication (non représentées sur la figure 2) souples, de type bus de données et d’énergie sous forme d’une nappe par exemple. Dans ce mode de réalisation particulier, chaque bord de chaque support est lié à un autre bord d’un autre support par une liaison physique. Dans la vue aplatie en D4, il est illustré les faces externes F31 et F11 respectivement des supports S3 et S1 et respectivement les deux bords B32 et B11 adjacents à ces deux supports. De plus, dans ce mode de réalisation, chaque face dispose d’un module de connexion. Ce module de connexion se prolonge sur chacun des bords du support. En D5, il est illustré les différentes interactions entre les supports S1 et S3 du dispositif associées à l’interconnexion entre l’équipement externe EE3 et l’unité de traitement de données UTD. En effet, D4 illustre les modules de connexion MC31 et MC12 qui se trouvent liés respectivement aux faces F31 du support S3 et F12 du support S1. Cependant, cette vue ne permet d’avoir une vision claire des interactions physiques et électriques entre les différents équipements électriques connectés sur le dispositif. D5 illustre un exemple de connexion entre l’unité de traitement de données UTD et le capteur de température EE3. L’unité de traitement de données est connectée au module de connexion MC12 se trouvant à l’intérieur du dispositif afin de profiter du volume disponible pour intégrer les composants de l’unité de traitement de données mais aussi protéger ces composants de l’environnement extérieur. Par contre, dans cet exemple, le capteur de température EE3 doit être disposé à l’extérieur du dispositif car l’objectif est de capter la température extérieure. Le capteur EE3 est alors connecté au module de connexion MC31 situé sur la face extérieure F31 du support S3. Dans ce cas, il y a une liaison électrique et de communication L3112 qui relie les modules MC31 et MC12. Cependant, dans le cas où un module de connexion est disposé sur l’ensemble du support (faces et bords compris), et pour les supports S1 et S3, alors la liaison L3112 n’est pas indispensable. On peut noter qu’il existe, dans cet exemple, une liaison physique LP31 entre les deux supports S3 et S1 afin, par exemple, de rigidifier le dispositif. De même, on pourrait illustrer les différentes connexions de ce mode de réalisation particulier comme celle entre les modules de connexion MC31 et MC42 avec respectivement le capteur de température EE3 et le module de communication MCom qui se trouve à l’intérieur du dispositif sur le support S4. Ce mode de réalisation particulier permet donc de construire un dispositif ayant huit faces (quatre supports et deux faces par support) donc sept possibilités de connecter des équipements externes car selon l’invention, le module de communication est indispensable. Ces sept possibilités de connexion peuvent déjà offrir un large panel de fonctionnalités au dispositif. Il est également possible que plusieurs faces du dispositif soient dédiées à une seule fonctionnalité. Il est également possible qu’une face soit équipée d’un équipement multi fonctionnalité ou des plusieurs équipements ayant une fonctionnalité chacun. L’invention permet également une combinaison de ces cas particuliers. Dans cet exemple de mode de réalisation, le capteur de température EE3 est connecté sur la face externe F31 du support S3 afin de pouvoir capter la température de l’environnement où se trouve le dispositif. Le module de communication MCom permet au dispositif de communiquer avec un module externe comme un ordinateur ou un serveur par exemple ou, plus simplement, de communiquer avec les différents équipements connectés au dispositif. L’unité EE2 de gestion et de stockage de l’énergie permet d’alimenter en énergie électrique l’ensemble des équipements du dispositif par l’intermédiaire des différents modules de connexion et les liaisons électriques et de communication. La face externe du support S3 dispose d’un capteur solaire afin de capter l’énergie des rayons lumineux de l’environnement du dispositif. L’ensemble de ces équipements connectés au dispositif peut permettre de rendre ce dernier totalement autonome en énergie et donc ne nécessite pas une pile électrique. L’unité gérant l’énergie est en mesure de délivrer cette énergie à l’ensemble des faces de l’objet. De plus, l’unité de traitement de données UTD représente l’unité en mesure de stocker et d’exécuter un système d’exploitation, des applications et des pilotes de gestion des équipements du dispositif. Cette unité doit pouvoir interagir avec l’ensemble des autres modules de connexion. Ce mode de réalisation particulier de l’invention permet de créer un capteur de température communicant et autonome. Il a l’avantage, par rapport à d’autres produits disponibles sur le marché, d’être peu encombrant de par sa forme tétraédrique, autonome grâce à son système de gestion de l’énergie et son capteur solaire et flexible, donc pouvant s’adapter à diverses contraintes mécaniques et thermiques. De plus, le dispositif peut être utilisé comme un module optionnel de capteur de température et interconnectable à un autre module plus générique, mis en œuvre également par l’invention, ne disposant pas de fonctions de capteur de température. Comme les liaisons physiques sont flexibles et amovibles, le dispositif peut être assemblé de façon bidimensionnelle (à plat), ou tridimensionnelle (en volume). L’invention consiste, entre autres, en la capacité à faire interagir l’ensemble des faces du dispositif de communication, quels que soient les fonctionnalités et les composants électroniques présents dessus.

Sur la figure 3, il est illustré un mode de réalisation particulier de l’invention. Dans le cas d’un polyèdre régulier (on peut citer par exemple 5 polyèdres réguliers de l’espace, dits polyèdres de Platon, qui sont respectivement le tétraèdre, le cube, l’octaèdre, le dodécaèdre et l’icosaèdre), c'est-à-dire comprenant des faces identiques et régulières et que tous ses sommets sont identiques (qu'il y a un même nombre d'arêtes qui convergent à chaque sommet), l’invention permet de proposer une configuration telle que le ou les connecteurs associés à chaque bord d’un support sont toujours connectés ou connectables avec le ou les connecteurs d’un autre support du dispositif, quelle que soit la façon dont sont assemblées les faces de ces supports. Il y existe de nombreux agencements possibles des connecteurs sur un support. Par exemple, en D6, il est illustré un mode de réalisation d’un agencement de connecteurs qui comprend un bus de connecteurs ayant trois connecteurs d’énergie au centre d’une partie, tel qu’un bord par exemple, d’un des supports du dispositif. Ce bus comprend un connecteur pour la masse E0 au centre de la partie du support et deux connecteurs pour la polarité positive E+ de part et d’autre du connecteur de masse. Les connecteurs E+ sont symétriques au connecteur de masse E0. Les connecteurs transportant les données IO1 à IOn peuvent être au nombre de deux multiplié par n (n>=1) et sont répartis de part et d’autre des 3 connecteurs d’énergie selon une répartition symétrique au connecteur de masse E0 avec n connecteurs d’un côté et n connecteurs de l’autre. Un autre exemple de bus en D7, dit bus d’énergie inversé, ayant trois connecteurs d’énergie dont un connecteur de polarité positive E+ au centre d’une partie du support et deux connecteurs de masse E0 de part et d’autre et symétriques au connecteur de polarité positive E+. Les connecteurs transportant les données IO1 à IOn peuvent être au nombre de deux multiplié par n (n>=1) répartis de part et d’autre des 3 connecteurs d’énergie selon une répartition symétrique au connecteur de polarité positive. En D8 est illustré un autre exemple de bus tel qu’un connecteur de polarité positive E+ qui est disposé au centre d’une partie du support et au moins 2 multiplié par n (n>=1) connecteurs de données IO1 à IOn répartis équitablement de part et d’autre du connecteur de polarité positive E+. De plus, deux connecteurs de masse E0 se trouvent aux extrémités de cet ensemble de connecteurs de données. Les connecteurs de masse sont également symétriques au connecteur de polarité positive. L’invention permet la création de tout autre format de bus imaginable du moment que l’ensemble des connecteurs est bien centré et symétrique par rapport à la géométrie du support.

Sur la figure 4, il est illustré différentes réalisations de modules de connexion reprenant les agencements de connecteurs illustrés sur la figure 3. En D9, par exemple, les connecteurs sont centrés sur les bords des supports du dispositif et ne sont présents que sur les bords ou leur périphérie. En D10, les connecteurs sont répartis par rapport aux sommets des supports du dispositif et ne sont présents que sur les sommets ou leur périphérie. L’invention peut aussi mélanger ces deux dispositions avec des connecteurs agencés sur les sommets et des connecteurs agencés sur le centre des bords. Ces connecteurs peuvent être des pistes électroniques de type circuits imprimés multicouches ou des câbles collés ou soudés à la surface d’un support. L’invention n’est pas limitée dans les types de connecteurs et dans les modes d’intégration de ces connecteurs avec les supports. L’invention permet que chaque support du dispositif puisse avoir des connecteurs présents sur chacun de ses bords ou sur chacun de ses sommets y compris si les sommets et les bords sont reliés intégralement entre eux ou non. Cela relève bien entendu de la conception du dispositif selon les besoins et les attentes du concepteur. De plus, avec un ensemble de connecteurs pleinement disposé comme illustré, en guise d’exemples, en figures 3 et 4, l’invention permet de s’abstraire d’un sens de montage imposé. En effet, l’invention permet de positionner les connecteurs d’énergie et de données toujours de la bonne façon, face à face, quelle que soit la rotation dans le plan que l’on effectue sur la face manipulée lors de la connexion à une autre face. En D11, il est illustré un exemple de réalisation d’un module de connexion ayant des connecteurs pleinement disposés sur la face d’un support sur la base de la disposition réalisée en D9. Cette réalisation permet de faciliter l’interconnexion de faces de deux dispositifs distincts mettant en œuvre l’invention. Un autre exemple du même type est illustré en D12 sur la base de la réalisation illustrée en D10.

Sur la figure 5, il est illustré un mode de réalisation particulier d’un ensemble de modules de connexion fixés sur quatre supports formant un tétraèdre. Les supports étant dépliés sur un même plan. Les modules de connexion sont agencés selon un des exemples des figures 3 et 4 et sont interconnectés entre eux de façon à créer un ensemble de modules de connexions en mesure de transporter l’énergie et les données des équipements sur tous les équipements connectés au dispositif. En D13 est illustré un tel ensemble de modules de connexion selon la disposition illustrée en D9. En D14 est illustré un tel ensemble de modules de connexion selon la disposition illustrée en D11. La réalisation illustrée en D14 a l’avantage de comporter un réseau de connecteurs en mesure d’assurer une connexion fiable des modules de connexion entre eux mais également des équipements ou autres dispositifs mettant en œuvre l’invention grâce à la longueur de chaque connecteur. De plus, dans la configuration illustrée en D14, il n’est pas nécessaire que le module de connexion soit connecté à un équipement externe pour permettre le transport des données vers les différents modules de connexion avec qui il est interconnecté. De plus, l’exemple en D14 assure une alimentation en énergie et le transport des données, même dans le cas où un équipement et/ou un module de connexion ne sont plus opérationnels.

Sur la figure 6, il est illustré un autre mode de réalisation de l’invention. Le contour du dispositif a la forme d’un cube. Le cube comprend six faces externes et six faces internes, ce qui augmente les possibilités d’ajouts d’équipements par rapport au dispositif illustré en figure 2. L’agencement des équipements externes sur ce dispositif en est facilité. Par exemple, on peut envisager la configuration suivante comme illustré en D15 :

- sur la face supérieure externe du dispositif, un équipement EE4 comme un capteur/actionneur, ou une face sans fonctionnalité propre et sans module de connexion, c'est-à-dire « nue » ou une face contenant un ou plusieurs modules de connexions externe pour agréger d’autres faces/d’autres dispositifs selon l’invention etc.

- sur la face de gauche interne du dispositif, le module de communication Mcom,

- sur la face avant externe du dispositif, un équipement EE1 de type capteur ou actionneur ou module de stockage (mémoire flash, carte micoSD etc.) ou une face sans fonctionnalité propre et sans module de connexion, c'est-à-dire « nue »,

- sur la face arrière externe du dispositif, un équipement EE3 de type capteur ou actionneur ou une face sans fonctionnalité propre et sans module de connexion, c'est-à-dire « nue »,

- sur la face de droite interne du dispositif, un équipement EE2 de gestion et stockage de l’énergie (via la collecte d’énergie ou pile/batterie ou une combinaison des deux),

- sur la face inférieure interne du dispositif, une unité de traitement de données UTD, de type CPU/MCU.

Claims (9)

1. Dispositif communicant comprenant une pluralité de supports délimitant son contour, caractérisé en ce que :
   ladite pluralité de supports comprend au moins deux supports amovibles, et connectables entre eux :
   l’un au moins des au moins deux supports comprenant un module de communication,
   l’un au moins des au moins deux supports étant connectable à au moins un équipement externe ou dispositif externe.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les au moins deux supports amovibles ont deux faces et au moins un bord.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdits au moins deux supports sont liés entre eux par au moins une liaison physique reliant un bord d’un des au moins deux supports à un bord d’un autre des au moins deux supports.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel ladite au moins une liaison physique est flexible.
5. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ledit au moins un support donné parmi les au moins deux supports comprend au moins un module de connexion comprenant au moins un connecteur symétriquement réparti par rapport au milieu d’au moins un bord dudit au moins un support donné.
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel ledit au moins un module de connexion est connectable à une liaison électrique et de communication.
7. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel lesdits au moins deux supports amovibles comprennent au moins trois bords droits.
8. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un équipement externe est une unité de traitement et de sauvegarde de données.
9. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un équipement externe est une unité d’alimentation électrique.