FR3127678A1 - Pièce de vêtement connecté - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une pièce de vêtement connecté comportant une alimentation locale, un circuit électronique et un moyen alimenté électriquement commandé par ledit circuit électronique caractérisé en ce que ledit circuit électronique comporte un capteur de mouvement présentant une sortie basse résolution délivrant un signal d’activation d’un microcontrôleur équipant ledit circuit électronique, ledit microcontrôleur commandant l’alimentation des circuits électriques et électroniques en mode de travail et interrompant l’alimentation desdits circuits électriques et électroniques lors du passage en mode veille.
Description
Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine des articles vestimentaires comportant une alimentation électrique, un circuit électronique commandant des fonctionnalités telles que la transmission de données provenant de capteurs locaux, ou la commande de moyens électriques tels qu’une source de chauffage ou de refroidissement, ou encore des sources lumineuses pour un affichage signalétique ou décoratif.
De tels articles sont souvent rangés pendant des périodes relativement longues, et il est alors important d’assurer que la consommation électrique soit réduite au strict minimum pour préserver l’autonomie de la batterie d’alimentation. Il est bien sur usuel d’équiper de tels articles d’un interrupteur permettant à l’utilisateur de couper l’alimentation, mais en cas d’oubli, l’article nécessite une recharge de la batterie ou un remplacement de la pile d’alimentation avant d’être réutilisé.
Une automatisation de l’activation et de la mise en veille est recherchée pour des questions d’ergonomie et de simplicité d’utilisation notamment lorsque les fonctionnalités concernent des enjeux de sécurité.
Une telle automatisation est également recherchée pour éviter que des fonctions telles que le chauffage ne s’active intempestivement alors que l’article est inutilisé, et stocké dans un endroit confiné par exemple.
Etat de la technique
On a proposé dans la demande de brevet WO2020212724A1 un élément textile formant une enveloppe visant à recouvrir au moins partiellement une partie d'un corps, ledit élément textile comprenant un support textile et des moyens de détection de partie de corps situés sur ou dans ledit support textile, lesdits moyens de détection de partie du corps étant configurés pour détecter la présence et/ou l'absence de ladite partie d'un corps à l'intérieur de l'enveloppe et pour générer un signal de détection lorsque la présence et/ou l'absence de ladite partie d'un corps à l'intérieur de l'enveloppe est détectée. Cette solution met en œuvre un contrôleur configuré pour détecter un champ électrique généré lorsque la main entre en contact avec, ou à proximité, d’éléments de détection capacitifs.
Inconvénient de l’art antérieur
Cette solution n’est pas satisfaisante car la détection du corps à l’intérieur de l’enveloppe du vêtement est sujette à différents artefacts tels que le niveau d’humidité, les conditions de rangement. Par ailleurs, cette fonction de détection par mesure de champ électrique nécessite une alimentation ininterrompue du contrôleur pour permettre de remplir la fonction de détection, ce qui conduit bien entendu à une décharge continue de la source d’alimentation.
Solution apportée par l’invention
Afin de remédier à ces inconvénients, l’invention concerne selon son acception la plus générale une pièce de vêtement connecté comportant une alimentation locale, un circuit électronique et un moyen alimenté électriquement commandé par ledit circuit électronique caractérisé en ce que ledit circuit électronique comporte un capteur de mouvement présentant une sortie basse résolution délivrant un signal d’activation d’un microcontrôleur équipant ledit circuit électronique, ledit microcontrôleur commandant l’alimentation des circuits électriques et électroniques en mode de travail et interrompant l’alimentation desdits circuits électriques et électroniques lors du passage en mode veille.
La pièce de vêtement connecté comportant une alimentation locale, un circuit électronique et un moyen alimenté électriquement commandé par ledit circuit électronique qui comporte un accéléromètre présentant une sortie basse résolution, et un microcontrôleur comportant un port de réveil relié à ladite sortie basse résolution ainsi qu’un temporisateur commandant le passage en mode veille dudit microcontrôleur après un délai d’absence de signaux provenant dudit accéléromètre, ledit microcontrôleur commandant l’exécution du code fonctionnel et l’alimentation des circuits électriques et électroniques en mode de travail et interrompant l’alimentation desdits circuits électriques et électroniques lors du passage en mode veille.
On entendra par « accéléromètre » au sens du présent brevet un capteur sensible au déplacement, fournissant un signal électrique d’un premier type lorsque le capteur est immobile, typiquement un signal « 0 », et un signal électrique d’un deuxième type lorsque le capteur est déplacé, par exemple un signal fonction de l’accélération du déplacement ou de la vitesse de déplacement, ou de la variation de la position. Le signal d’un deuxième type peut être un simple changement d’état, par exemple un signal « 1 », ou un signal proportionnel à l’amplitude du déplacement ou d’une dérivée première ou seconde du déplacement.
- ledit capteur de mouvement est un accéléromètre
- ledit microcontrôleur présente un port de réveil relié à ladite sortie basse résolution dudit capteur de mouvement
- ledit microcontrôleur comporte un temporisateur commandant le passage en mode veille après un délai d’absence de signaux provenant dudit capteur de mouvement
- ledit circuit électronique comporte un circuit radiofréquence comportant un récepteur générant un signal d’activation dudit microcontrôleur lors de la réception RF d’un signal de réveil.
- ledit capteur de mouvement comporte en outre une sortie délivrant un signal haute résolution.
L’invention concerne aussi un équipement connecté caractérisé en ce qu’il est constitué d’une pluralité de pièces de vêtement susvisées.
Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où :
Principe de fonctionnement
La présente invention est décrite en référence à un ensemble de vêtements connectés, par exemple de gants chauffants et d’une veste de motocycliste chauffante connectés entre eux pour adapter les paramètres de chauffage de chacun des articles, et connectés avec un téléphone intelligent (smartphone) pour adapter les paramètres globaux, et pour transmettre des données à un serveur distant via les fonctionnalités xG du téléphone, par l’intermédiaire d’une application exécutée par le processeur du téléphone, et pouvant optionnellement ajouter aux données reçues des articles connectés des données de géolocalisation et/ou d’horodatage.
L’objet de l’invention est d’assurer une disponibilité améliorée de ces pièces vestimentaires notamment en gérant automatiquement le passage dans un mode de très bas niveau de consommation lorsque les pièces vestimentaires sont rangées et inutilisées, et le passage automatique en mode de travail lorsqu’elles sont utilisées.
Pour cela, il ne suffit pas de commander l’interruption de l’alimentation électrique de l’ensemble des circuits de la pièce vestimentaire, car cela empêcherait le fonctionnement des moyens de détection de l’utilisation ou du stockage.
La solution de l’art antérieur, prévoyant un capteur de présence humaine, n’est pas non plus satisfaisante car elle nécessite de laisser le circuit de détection alimenté, ce qui entraîne un courant résiduel significatif et réduit fortement l’autonomie.
L’invention est basée sur l’utilisation d’un accéléromètre à plusieurs niveaux de détection et une architecture électronique permettant de réduire drastiquement la consommation électrique en mode veille, tout en assurant un passage fiable en mode actif dès que l’utilisateur s’équipe de l’article vestimentaire connecté. Optionnellement, pour des équipements constitués de plusieurs articles vestimentaires, l’invention prévoit aussi l’activation de tout ou partie des articles connectés formant l’équipement, dès que l’un d’entre eux est utilisé.
Architecture électronique
La est un schéma de principe d’un exemple de module électronique destiné à être intégré dans un article vestimentaire connecté. Il comprend une source électrique (1), par exemple une pile électrique ou une batterie rechargeable.
Un accéléromètre (2) doté d’un contrôleur fourni un signal de réveil INT_TILT à un microprocesseur (3). Le microcontrôleur (3) comporte un contrôleur de réveil (10) à très faible consommation (« wake-up controler » en anglais).
La connexion entre l’accéléromètre (2) et le microcontrôleur (3) se fait par 3 bus :
- Le BUS_DATA qui permet d’échanger des données (datas, configurations, etc) entre les 2 composants. Ce bus est généralement un bus I2C ou SPI
- Le bus INT_DATA qui permet à l’accéléromètre (2) de notifier au microcontrôleur (3) qu’une donnée est disponible
- Le bus INT_TILT qui permet à l’accéléromètre (2) de notifier au microcontrôleur (3) qu’un mouvement est détecté.
Le microcontrôleur (3) contrôle un interrupteur électronique (4) alimentant les éléments actifs (5), par exemple une résistance chauffante et reçoit des données d’un capteur (6) par exemple un capteur de température intégré dans le vêtement.
Le microcontrôleur (3) contrôle également un module radio (7) comportant un étage principal (8) et un étage de réception d’un signal de réveil (9) à basse consommation, destiné à recevoir un signal de réveil d’un autre article vestimentaire faisant partie du même équipement. Cet étage de réception d’un signal de réveil (9) à basse consommation est optionnel et est présent principalement pour les applications mettant en œuvre plusieurs articles vestimentaires complémentaires pour former un équipement d’un utilisateur.
Le microcontrôleur (3) s’occupe des tâches suivantes dans un nœud de capteurs :
• gestion de l’interrupteur électronique (4)
• Gestion des fréquences de ses modules internes, des capteurs (6), du module radio (7) et de l’unité de gestion de l’énergie (4),
• gestion du transfert de données entre le ou les capteur(s) (6) et sa mémoire (10) ainsi qu’entre la mémoire du microcontrôleur (3) et le circuit radio (7),
• gestion des protocoles de communication série avec les capteurs (6) et le circuit radio (7),
• gestion de la couche MAC 1 du circuit radio (7)
• algorithmes de calcul pour transformer les données brutes en données compréhensibles et utiles à l’application,
• gestion de la maintenance du nœud (mise à jour logiciel) et des commandes utilisateurs,
• sauvegarde temporaire des données dans une mémoire non volatile pour un traitement global par des algorithmes de fusion de données,
• sécurisation des transferts radio de données avec des méthodes de chiffrement
Le microcontrôleur (3) comprend une ou plusieurs mémoires volatiles et une ou plusieurs mémoires non volatiles. La mémoire non volatile permet la rétention des données lorsqu’elle n’est plus alimentée. Elle est typiquement utilisée pour le programme à exécuter. La mémoire volatile est l’endroit où les données et variables sont manipulées et traitées temporairement. Elle perd toute information lorsqu’elle n’est plus alimentée. La mémoire volatile est fortement consommatrice d’électricité et est mise en veille en l’absence d’activation par l’accéléromètre (2).
Une mémoire flash non volatile du microcontrôleur (3) est réservée à l’enregistrement d’un code limité concernant l’exécution des fonctionnalités de réveil.
Le contrôleur (10) « Wake Up Controller » présente une architecture partitionnée qui permet de couper les périphériques basse consommation de son domaine et de couper tout le domaine du processeur principal, sans réveiller le processeur principal pour la tâche de réveil, de mesure ou de transfert de donnée à travers le lien radio. Il permet aussi d’avoir les sources de réveil voulues dans les modes de consommation les plus bas. Le but est de pouvoir s’adapter à n’importe quelle application tout en restant dans les modes de veille avec la plus basse consommation.
Architecture fonctionnelle
La représente le diagramme des flux de données entre l’accéléromètre (2) et le microcontrôleur (3).
Au repos, l’accéléromètre (2) et le microcontrôleur (3) sont dans le mode de consommation minimale, l’accéléromètre (2) étant en mode basse résolution, c’est-à-dire délivrant un signal en cas de déplacement sans informations quantitative ni directionnelle sur le bus BUS_DATA.
Lorsque l’article vestimentaire est déplacé, l’accéléromètre (2) est soumis à un mouvement ce qui entraîne
- Le passage du contrôleur de l’accéléromètre (2) en mode « haute résolution », où il délivre sur le bus « BUS_DATA » une information quantitative pour chaque axe
- L’émission d’un signal INT_TILT et sa transmission au microcontrôleur (3)
- Le passage du contrôleur en mode actif, permettant l’exécution du code applicatif complet.
Le programme applicatif commande alors la réinitialisation du registre TILT. L’accéléromètre (2) envoie alors un signal INT_TILT = 0
En cas de nouveau déplacement, l’accéléromètre envoie un signal INT_TILT = 1 et signal d’acquisition de données INT_DATA= 1, suivi par un signal quantitatif DATA fonction de l’amplitude de l’accélération selon les trois axes, suivi par un signal INT_DATA= 0. Le signal DATA et son évolution temporelle sont comparées par le microcontrôleur (3) à des profils numériques enregistrés en mémoire.
En fonction du résultat de cette comparaison, le contrôleur peut activer une ou plusieurs fonctions, par exemple :
- la commande de l’émission d’un signal radio correspondant au signalement d’une chute, correspondant à un premier profil enregistré
- une fonctionnalité commandé par un geste particulier, par exemple une agitation répétée de la main portant le gant, correspondant à un deuxième profil enregistré.
Le microcontrôleur (3) réalise un comptage du temps écoulé depuis le dernier signal INT_DATA=1, et à l’issue d’un temps prédéterminé, transmet un signal de mise en veille – basse résolution - du contrôleur de l’accéléromètre (2).
Le contrôleur de l’accéléromètre (2) commande alors une fonction de temporisation bloquant l’émission de nouveaux signaux pendant une durée prédéterminée, pour éviter les comportements erratiques.
Cas d’usage
L’invention concerne par exemple une paire de gants chauffants, pouvant être associés à une veste chauffante et/ou à un téléphone intelligent. Chaque gant comporte un module du type susvisé. Lorsque les gants et la veste sont entreposés, l’accéléromètre (2) est parfaitement statique et ne délivre donc aucun signal.
Lorsque l’un des gants ou la veste sont enfilés par un utilisateur, le déplacement provoque la transmission par l’accéléromètre (2) du module équipant l’article déplacé d’un signal INT_TILT=1, ce qui commande l’activation du microcontrôleur (3) qui sort du mode veille et commande l’émission d’un signal de sortie de veille par le circuit radiofréquence (7) et/ou du circuit de contrôle (4) directement.
Les modules équipant les autres articles associés détectent ce signal par l’intermédiaire du récepteur basse consommation (9), qui transmet au microcontrôleur (3) un signal de sortie de veille. Ainsi, de manière automatique, la prise de l’un quelconque des articles vestimentaires associés entraîne l’activation des circuits de tous les articles vestimentaires. Lorsque les articles vestimentaires sont rangés, les accéléromètres (2) des modules cessent de transmettre des signaux, et chacun des contrôleurs commande la mise en veille automatique à l’issue d’un délai fixé par le paramétrage du temporisateur du microcontrôleur (3).
L’accéléromètre (2) peut fournir des signaux non seulement pour la fonction d’activation des modules, mais aussi pour fournir des signaux sur les mouvements de l’article vestimentaire, et exploiter ces signaux pour commander des fonctionnalités enrichies.
De préférence, l’article vestimentaire ne comporte pas d’interrupteur électromécanique pour mettre les circuits électroniques hors tension, afin de favoriser la mise en fonction automatique de chacun des articles utilisés.
Une signalisation lumineuse, sonore et/ou haptique peut être activée temporairement ou continument lors de la sortie du mode veille.
Claims (7)
- Pièce de vêtement connecté comportant une alimentation locale (1), un circuit électronique et un moyen (5) alimenté électriquement commandé par ledit circuit électronique caractérisé en ce que ledit circuit électronique (3) comporte un capteur de mouvement (2) présentant une sortie basse résolution délivrant un signal d’activation d’un microcontrôleur (3) équipant ledit circuit électronique, ledit microcontrôleur (3) commandant l’alimentation des circuits électriques et électroniques en mode de travail et interrompant l’alimentation desdits circuits électriques et électroniques lors du passage en mode veille.
- Pièce de vêtement connecté selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit capteur de mouvement (2) est un accéléromètre.
- Pièce de vêtement connecté selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit microcontrôleur (3) présente un port de réveil relié à ladite sortie basse résolution dudit capteur de mouvement (2).
- Pièce de vêtement connecté selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit microcontrôleur (3) comporte un temporisateur commandant le passage en mode veille après un délai d’absence de signaux provenant dudit capteur de mouvement (2).
- Pièce de vêtement connecté selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit circuit électronique comporte un circuit radiofréquence (7) comportant un récepteur (9) générant un signal d’activation dudit microcontrôleur (3) lors de la réception RF d’un signal de réveil.
- Pièce de vêtement connecté selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit capteur de mouvement (2) comporte en outre une sortie délivrant un signal haute résolution.
- Équipement connecté caractérisé en ce qu’il est constitué d’une pluralité de pièces de vêtement conforme à l’une au moins des revendications 1 à 6.
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| WO2019164460A1 (fr) * | 2018-02-22 | 2019-08-29 | Societe Ghetlab | Vêtement autonome d'auto alerte, de diagnostique et de surveillance médicale continue et à distance |
| WO2020212724A1 (fr) | 2019-01-29 | 2020-10-22 | Clim8 | Élément textile tel qu'un vêtement |
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2021
- 2021-10-06 FR FR2110595A patent/FR3127678B1/fr active Active
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