[0001] La présente invention se rapporte aux appareils de recherche de personnes. Elle concerne,
plus particulièrement, un appareil de recherche miniaturisé capable de prendre place
dans une montre.
[0002] Les appareils de recherche de personnes sont bien connus. Ils comportent un cadre
ou bobine constituant une antenne capable de détecter un champ magnétique codé provenant
d'un émetteur situé à une distance relativement faible (quelques dizaines de mètres).
Si le code reçu correspond au code de l'appareil, inscrit dans une mémoire, un transducteur
produit un signal acoustique, éventuellement accompagné d'un signal optique, avertissant
le porteur de l'appareil qu'il doit, par exemple, composer un numéro de téléphone.
[0003] Ces appareils ont la forme de petites boites pouvant facilement prendre place dans
une poche. Elles contiennent, outre le cadre et le transducteur, divers circuits électroniques
et des batteries assurant leur alimentation. Un appareil de recherche sera d'autant
plus intéressant qu'il aura des dimensions petites, qu'il pourra détecter un champ
magnétique faible, qu'il émettra un signal acoustique puissant, qu'il consommera peu
d'énergie et enfin que son prix de revient sera bas.
[0004] Pour obtenir une sensibilité maximale du cadre vis-à-vis d'un champ magnétique sinusoïdal,
il est connu d'accorder la self du cadre sur la fréquence de ce champ à l'aide d'une
capacité. Il est également connu de placer une self en série avec le transducteur
de façon à accorder ce dernier sur la fréquence du signal acoustique pour augmenter
la puissance du son émis et améliorer le rendement du transducteur qui est le principal
consommateur d'énergie dans un tel appareil.
[0005] Ces améliorations s'obtiennent donc à l'aide de deux composants, une capacité et
une self, qui présentent l'inconvénient, surtout la seconde, de prendre de la place
et d'augmenter le prix de l'appareil. Ceci devient surtout gênant si l'on essaye de
réduire l'encombrement de l'appareil jusqu'à pouvoir le mettre dans une montre électronique.
[0006] L'idée d'associer un appareil de recherche de personnes avec une montre n'est pas
nouvelle en soi. Par exemple, le brevet CH 533 332, ou le brevet correspondant DE
21 49 535, mentionne la possibilité d'inclure dans une montre électronique un dispositif
de recherche de personnes sans toutefois en décrire une forme de réalisation. Le brevet
US 3,937,004 décrit une montre pourvue d'un dispositif de recherche de personnes,
fonctionnant par intermittance pour économiser le courant. Dans ce brevet US, les
moyens pour capter l'onde électromagnétique extérieure et ceux nécessaires pour produire
le signal sonore ne sont cependant pas décrits en détail. Il est simplement fait mention
d'une antenne et d'un émetteur de son, sans préciser leur nature. Enfin, la demande
CH 639 816 décrit une montre analogique dans laquelle la bobine du moteur est utilisée
entre les impulsions motrices comme détecteur de champ magnétique. Il s'agit cependant
de champs magnétiques parasites pouvant se manifester à différentes fréquences, rendant
l'accord de la bobine sans intérêt.
[0007] Dans aucun des documents cités concernant des réalisations horlogères, il n'est fait
mention d'un cadre accordé par une capacité et d'un transducteur piézoélectrique accordé
par une self, encore moins de la possibilité d'éliminer totalement ou partiellement
la capacité et la self qui présentent le désavantage, déjà cité, de prendre de la
place et d'être coûteux.
[0008] La présente invention a principalement pour but d'éviter ces inconvénients en permettant
de supprimer la capacité d'accord du cadre et la self d'accord du transducteur piézoélectrique
sans diminuer les performances de l'appareil de recherche de personnes.
[0009] Pour atteindre ce but, l'appareil selon l'invention est particulièrement remarquable
en ce qu'il comprend:
- un cadre ayant deux bornes pour capter un signal magnétique variable;
- un transducteur piézoélectrique pour produire un son, ayant deux bornes entre lesquelles
il présente une capacité statique;
- une source ayant deux bornes, fournissant un signal électrique de fréquence acoustique;
- des moyens pour produire un signal logique de commande en réponse au signal magnétique;
et
- un circuit de commutation qui répond à un premier état du signal logique en court-circuitant
une borne du cadre avec une borne du transducteur et l'autre borne du cadre avec l'autre
borne du transducteur et à un second état du signal logique en court-circuitant une
borne de la source avec une borne du cadre, l'autre borne du cadre avec une borne
du transducteur et l'autre borne du transducteur avec l'autre borne de la source.
[0010] D'autre caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre,
faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement
limitatif, une forme de réalisation d'une telle pièce d'horlogerie. Sur ces dessins,
où les mêmes références désignent les mêmes éléments:
- la figure 1 représente un exemple de schéma bloc d'un appareil récepteur de recherche
de personnes connu;
- la figure 2 montre une forme possible du signal codé reçu par le cadre d'un appareil
de recherche et le signal logique correspondant à ce code;
- la figure 3 montre la forme des signaux apparaissant aux endroits principaux du
schéma de la figure 1;
- la figure 4 représente le schéma équivalent d'un transducteur piézoélectrique connecté
en série avec une self d'accord; et
- la figure 5 représente le schéma bloc d'une montre pourvue d'un dispositif de recherche
de personnes selon l'invention.
[0011] Une installation de recherche comprend un émetteur et une série d'appareils récepteurs
portés par des personnes. L'émetteur rayonne un champ ou onde magnétique porteuse
sinusoïdale, codée par exemple par une modulation d'amplitude, ayant une fréquence
porteuse bien déterminée et une puissance suffisante pour atteindre les récepteurs
dans un rayon donné. Tous les appareils récepteurs sont accordés sur la même fréquence
porteuse, mais un appareil ne répond à l'onde émise, par exemple par un signal acoustique,
que si le code de l'onde correspond au code de l'appareil, inscrit dans une mémoire.
Chaque appareil répond à un code différent. Si plusieurs groupes d'appareils doivent
fonctionner dans des régions voisines, à chaque groupe sera attribuée une fréquence
porteuse différente.
[0012] Typiquement, la fréquence f de l'onde porteuse se situe entre 28 et 55 kHz, tandis
que la fréquence f du signal acoustique se trouve entre 1 et 2 kHz.
[0013] La figure 1 donne le schéma de principe d'un appareil récepteur de recherche de personnes
connu. Il comprend un cadre ou bobine 1, de self induction L
c, agissant comme antenne pour capter le champ magnétique. La tension induite dans
le cadre par le champ peut être augmentée, de façon connue, en accordant sur la fréquence
porteuse f la self L
c du cadre à l'aide d'un condensateur 2 de capacité C
c connecté à ses bornes. Cette tension, alors multipliée par le facteur de qualité
Q
c du cadre mesuré à la fréquence f
0, est appliquée à l'entrée d'un amplificateur haute fréquence 3 très sélectif, accordé
sur cette même fréquence f
0 à l'aide, par exemple, d'un filtre céramique ou à quartz. La sortie de l'amplificateur
3 est reliée à l'entrée d'un démodulateur 4 qui fournit sur sa sortie un signal 4S
formé d'une suite d'impulsions, correspondant à la demi- enveloppe positive de l'onde
porteuse modulée. A chaque arrangement des impulsions du signal 4S correspond un code
particulier.
[0014] Le signal 4S est appliqué à l'entrée d'un circuit décodeur 5. Celui-ci comprend une
mémoire dans laquelle est inscrit le code de l'appareil et des moyens permettant de
comparer ce code à celui transmis par le signal 4S. Si la comparaison montre que ces
deux codes sont identiques, le signal 5S à la sortie du décodeur 5, se trouvant normalement
à l'état logique bas, passe un court instant à l'état logique haut. Une bascule bistable
6 reçoit sur son entrée S de mise à l'état le signal 5S, ce qui a pour effet de mettre
la sortie Q de cette bascule à l'état logique haut si la sortie du décodeur 5 se trouve
dans le même état. Le signal 5S est également appliqué à l'entrée d'une bascule monostable
7 dont la sortie se trouve normalement à l'état logique bas. Cette sortie passe un
bref instant à l'état logique haut t
21 secondes après chaque transition du signal 5S de l'état logique bas à l'état logique
haut. Le signal pris sur la sortie du monostable 7 est appliqué sur l'entrée de remise
à zéro R de la bascule bistable 6 dont la sortie Q est ainsi mise à l'état logique
bas après chaque impulsion de ce signal. La sortie Q de cette bascule, sur laquelle
apparaît le signal 6Q, est reliée à une entrée d'une porte ET 9 à deux entrées, l'autre
entrée de cette porte étant connectée à la sortie d'un générateur 8 fournissant un
signal de fréquence acoustique f
1. La sortie de la porte ET 9 est reliée à l'entrée d'un amplificateur de puissance
10, équivalent à une source d'énergie électrique ayant deux bornes de sortie S
1 et S
2. Entre ces bornes de sortie est connecté un circuit formé par la mise en série d'une
self 12 d'inductance L et d'un transducteur piézoélectrique 11.
[0015] Le fonctionnement du circuit de la figure 1 sera maintenant expliqué à l'aide des
signaux représentés sur les figures 2 et 3.
[0016] Un exemple de champ magnétique codé émis par l'émetteur de l'installation de recherche
de personnes est représenté en fonction du temps par l'onde E sur la figure 2. Il
comprend une onde porteuse modulée en amplitude par tout ou rien, formant une suite
d'émissions de durées égales, distribuées dans le temps conformément à une règle qui
définit les différents codes du système de codage.
[0017] Le champ magnétique émis par l'émetteur induit dans le cadre 1 de la figure 1 une
tension de même forme que l'onde E. Si le cadre 1 est accordé par le condensateur
2, la tension obtenue est de l'ordre de quelques dizaines de microvolts. Après amplification
et démodulation par les ciruits 3 et 4, la tension induite dans le cadre 1 prend la
forme du signal 4S représenté sur la figure 2. Le même signal est également montré
sur la figure 3 sur une durée plus grande. Il se compose d'une suite de trains d'impulsions,
chaque train définissant le code transmis. Le premier train d'impulsions débute à
un instant T
0 pour se terminer à un instant T
1. De même le deuxième train débute à un instant T
0' pour se terminer à un instant T
1'. Enfin, le troisième train d'impulsions représenté débute et se termine respectivement
aux instant T
o" et T
1". La durée T
1 - T
0, T
1' - T
0' de chaque train d'impulsions est constante, ainsi que la durée T ' - T , T
0" - T
0' séparant deux trains consécutifs. Les trains d'impulsions se succèdent ainsi jusqu'à
ce que la personne recherchée ait répondu ou que l'émission cesse après un temps prédéterminé.
[0018] Si le code du train d'impulsions débutant à l'instant T
0 et se terminant à l'instant T
1 correspond à celui mémorisé dans le décodeur 5, ce circuit délivrera une brève impulsion
à un instant qui suit immédiatement l'instant T
1, comme l'indique le signal 5S représenté sur la figure 3. Cette impulsion, appliquée
simultanément sur les entrées des bascules 6 et 7, mettra la sortie Q de la première
à l'état logique haut, ainsi que le montre le signal 6Q, et la sortie de la seconde
à l'état logique bas. La porte ET 9, recevant sur une entrée le signal 6Q, laissera
passer le signal produit par le générateur 8, appliqué sur l'autre entrée, jusqu'à
l'entrée de l'amplificateur 10.
[0019] Le transducteur piézoélectrique 11, excité à travers la self 12 par l'amplificateur
10, produit alors un signal acoustique à partir de l'instant T
1. Ce signal durera t
21 secondes, jusqu'à un instant T
2, temps nécessaire à la sortie de la bascule monostable 7 pour passer un bref instant
de l'état logique bas à l'état logique haut afin de remettre à l'état logique bas
la sortie Q de la bascule bistable 6. Une entrée de la porte ET 9 étant dès l'instant
T
2 à l'état logique bas, le signal du générateur acoustique 8 est bloqué et ne peut
plus exciter le transducteur 11.
[0020] Le signal acoustique cesse définitivement à l'instant T
2 si la personne appelée fait le nécessaire avant cet instant, par exemple en composant
un numéro de téléphone, pour arrêter l'émission. Sinon, un deuxième train d'impulsions,
identique au premier, est émis à partir de l'instant T
0', déclenchant, à l'instant T
1', un deuxième appel acoustique qui dure jusqu'à un instant T
2'.
[0021] Le circuit de la figure 4, ayant deux bornes A et B, montre le schéma équivalent
du transducteur piézoélectrique 11 et la self d'accord 12 de valeur L
o, connectés en série. Ce schéma comprend une capacité statique C
0 aux bornes de laquelle est connectée une branche motionnelle composée d'une self
L
1, d'une résistance R
1 et d'une capacité C
1. La capacité statique C
0 est égale à la capacité existant entre les électrodes du transducteur, tandis que
les propriétés vibratoires du transducteur sont représentées par les paramètres L
1, R
1, C
1 de la branche motionnelle.
[0022] La capacité mationnelle C
1 est environ 1000 fois plus faible que la capacité statique C
0 dont la valeur peut varier, suivant la forme des métallisations, entre 1 nF et 50
nF dans un transducteur de montre. Le cadre 1, de son côté, réalisé dans les dimensions
horlogères, peut typiquement être de forme circulaire, avoir un diamètre de l'ordre
de 25 mm et contenir un millier de spires d'un fil d'environ 50 micromètres de diamètre.
La self L d'un tel cadre se situe alors entre 10 mH et 50 mH.
[0023] La capacité C
0 peut ainsi très bien convenir pour accorder la self L
c du cadre. En effet, avec les valeurs limites que peuvent prendre ces deux composants,
il est possible de couvrir un domaine de fréquences allant de 3 kHz à 50 kHz, contenant
celui utilisé dans les installations de recherche de personnes. Un des buts de la
présente invention étant de supprimer le condensateur d'accord 2 du cadre, on voit
qu'il peut être atteint en utilisant la capacité C
0 du transducteur 11 pour cette fonction.
[0024] On examinera maintenant le fonctionnement du transducteur 11 en émetteur acoustique.
Il est bien connu que le son émis sera d'autant plus fort que le courant traversant
la branche motionnelle L
1, R
1, C
1, représentée sur la figure 4, est élevé. Pour réaliser au mieux cette condition,
il faut que la tension aux bornes de la capacité C
0 soit aussi élevée que possible et que la fréquence du courant corresponde à la fréquence
de résonance f
1 = (2 π)
-1 (L
1C
1)
-1/2 de la branche motionnelle. Si V est la tension alternative de fréquence f
1, fournie par l'amplificateur 10 aux bornes A, B du circuit de la figure 4, si la
branche motionnelle est supposée ouverte et si la valeur L
0 de la self 12 est telle que L
oC
o = L
1C
1, la tension aux bornes de la capacité C
0 sera égale à Q
oV, Q
0 étant le facteur de qualité de la self 12 à la fréquence f
1. Aux fréquences acoustiques, la valeur de Q
0 peut varier entre 3 et 10. La tension aux bornes de la capacité C
o, même chargée par la branche motionnelle dont l'impédance est élevée par rapport
à celle de C
o, restera donc nettement supérieure à V.
[0025] Afin d'éviter un composant encombrant et coûteux, conformément à un autre but de
la présente invention, la self 12 peut être remplacée par le cadre 1. Cependant si
la self L du cadre 1 et la capacité C
0 du transducteur 11 sont accordées sur la fréquence f
0 de l'onde porteuse, l'efficacité du cadre à la fréquence acoustique f
1, inférieure d'environ vingt fois à f , ne saurait être bonne tout en apportant une
certaine amélioration par rapport à une attaque directe du transducteur 11 par l'amplificateur
10.
[0026] Pour accorder la self L sur la fréquence f
1, un condensateur additionnel 13 de capacité C ' peut être connecté en parallèle sur
C
0, comme cela est montré sur la figure 4. L'accord sera réalisé si la valeur de C
0' satisfait à la relation (C ' + C ) L
c = L
1C
1. L'utilisation d'un tel condensateur aux bornes du transducteur 11 représente une
complication qui est toutefois largement compensée par la possibilité de supprimer
le condensateur 2 et la self 12 du schéma de la figure 1. Le condensateur additionnel
13 peut être un second transducteur piézoélectrique présentant une capacité statique
C
o'. Il est possible de réaliser les deux transducteurs sous forme d'un seul élément
présentant deux faces et ayant une électrode commune sur une face et deux électrodes
sur l'autre face, chacune de ces dernières électrodes définissant un des transducteurs.
[0027] L'utilisation du cadre 1 soit comme capteur d'ondes magnétiques, soit comme self
d'accord du transducteur 11 et l'utilisation de ce transducteur soit comme émetteur
acoustique, soit comme condensateur d'accord du cadre 1, n'est possible que s'il est
fait usage d'un circuit de commutation permettant de connecter le cadre et le transducteur
de façon adéquate pour remplir ces différentes fonctions.
[0028] La figure 5 représente le schéma bloc d'une montre, par exemple digitale, pourvue
d'un circuit de recherche de personnes selon l'invention. La partie montre, de conception
classique, comprend un quartz 20 servant de base de temps, un circuit d'entretien
21, un compteur 22, un circuit d'attaque 24 et un affichage digital 25. Le quartz
20 est relié au circuit d'entretien 21, l'ensemble formant un oscillateur. Le signal
à la sortie du circuit d'entretien est appliqué à l'entrée du compteur 22 qui a une
sortie principale SI et deux sorties auxiliaires S
2 et S
3* Sur ces deux dernières sorties apparaissent respectivement un signal haute fréquence
formé d'impulsions et un signal de fréquence acoustique. La sortie SI fournit, de
son côté, un signal contenant l'information horaire. Il est appliqué à l'entrée du
circuit d'attaque 24 qui élabore les signaux nécessaires à l'indication de l'heure
par l'affichage 25 auquel il est relié.
[0029] La partie recherche de personnes de la figure 5 comprend les éléments 1, 3, 4, 5,
6, 9 et 10, déjà décrits à propos de la figure 1 et connectés de la même façon dans
les deux figures. La bascule monostable 7 de la figure 1 a été remplacée, dans la
figure 5, par un compteur 23 de réalisation plus simple. Ce compteur 23 reçoit, sur
une entrée, les impulsions provenant de la sortie S
2 du compteur 22 de la montre et, sur une autre entrée, le signal 5S. Chaque impulsion
du signal 5S remet à zéro le compteur 23 puis déclenche le comptage. Une fois le compteur
23 rempli, il produit une impulsion sur sa sortie, laquelle est reliée à l'entrée
R de la bascule bistable 6. Le temps nécessaire à remplir ce compteur correspond à
l'intervalle de temps t
21, précédemment déterminé par la bascule monostable 7. L'entrée de la porte ET 9 qui
était reliée dans la figure 1 à la sortie du générateur de fréquence acoustique 8,
est connectée dans le circuit de la figure 5 à la sortie S
3 du compteur 22 qui fournit un signal de même fréquence.
[0030] Le circuit de commutation du cadre 1 et du transducteur 11 déjà mentionné, est représenté
par le bloc 15 sur la figure 5. Ce circuit a trois entrées E
1, E
2, E
3 et trois sorties S
1, S
2, S
3. Les entrées
E1 et E
2 sont respectivement reliées aux sorties S
1 et S
2 de l'amplificateur 10. L'entrée E
3 reçoit le signal 6Q provenant de la sortie de la bascule bistable 6. La sortie S
1 du circuit 15 est reliée à une borne du cadre 1. La sortie S
2 de ce même circuit est connectée à une borne d'un condensateur 14 ayant une capacité
égale à la capacité C
o' du condensateur 13 de la figure 4. L'autre borne de ce condensateur est reliée à
une borne du transducteur 11 et à l'autre borne du cadre 1. Le cadre 1, le transducteur
11 et le condensateur 14 ont ainsi une borne commune. Enfin, la sortie S
3, l'entrée E
1 et l'autre borne du transducteur sont reliées ensemble.
[0031] Le circuit 15 comprend essentiellement deux commutateurs A et B actionnés par des
relais non représentés. Le premier commutateur est relié à la sortie S
1 et le second à la sortie S
2. Le commutateur A peut occuper deux positions a
1 et a
2. Dans la position a
l, le commutateur ferme un contact qui met en liaison la sortie S
1 avec l'entrée E
1. Dans la position a2, cette sortie est reliée à l'entrée E
2. Le commutateur B peut également occuper deux positions b
1 et b
2. Dans la position b
1, le commutateur ne ferme aucun contact et la sortie S
2 reste flottante, tandis que dans la position b
2, cette sortie est connectée à l'entrée E
1.
[0032] Les relais non représentés actionnant les commutateurs A et B sont commandés par
le signal 6Q montré sur la figure 3. Ce signal est appliqué sur l'entrée E
3 du circuit 15. On supposera qu'à un état logique bas du signal 6Q correspondent les
positions a
1 et b
1 des commutateurs A et B et qu'à un état logique haut de ce signal correspondent les
positions a
2 et b
2 de ces mêmes commutateurs.
[0033] Le fonctionnement de la partie recherche de personnes du circuit de la figure 5 est
le suivant. En l'absence de tout signal de recherche codé E, les signaux 4S, 5S, et
6Q des figures 2 et 3 restent tous à l'état logique bas. Cela a pour effet de mettre
les commutateurs A et B respectivement dans les positions a
1 et b
1. Les deux bornes du transducteur 11 se trouvent alors reliées aux deux bornes du
cadre 1 et une borne du condensateur 14 est rendue flottante. Le cadre se trouve accordé,
dans ces conditions, par la capacité statique du transducteur sur la fréquence porteuse
f
0 du signal E, rendant inutile le condensateur d'accord 2 représenté sur la figure
1.
[0034] Le circuit 15 reste dans cet état jusqu'à ce qu'un signal codé reçu par le cadre
1 soit reconnu par le décodeur 5. La sortie Q de la bascule 6 passe alors à l'état
logique haut à l'instant T
l entraînant le basculement des commutateurs A et B respectivement dans les positions
a
2 et b
2. Les sorties S
1 et S
2 de l'amplificateur 10, qui agit comme une source produisant un signal de fréquence
acoustique, sont alors reliées, par le commutateur A, aux bornes du transducteur 11
à travers le cadre 1, rendant inutile la self 12 de la figure 1. Le condensateur 14
de capacité C
0' est connecté, de son côté, directement aux bornes du transducteur par le commutateur
B. Dans ces conditions, le transducteur étant excité par l'amplificateur 10, il émettra
un signal acoustique d'appel dans les meilleures conditions de rendement. Ce signal
d'appel sera émis pendant t
21 secondes. Ensuite, à l'instant T
2, la sortie Q de la bascule 6 passant à l'état logique bas, le transducteur 11 sera
de nouveau connecté aux bornes du cadre 1, comme au début du cycle. Si le signal d'appel
est resté sans réponse, un nouveau cycle, identique au précédent, sera déclenché à
partir de l'instant T
0'.
[0035] La présente invention ne se limite pas au seul mode de réalisation d'un dispositif
de recherche de personnes qui vient d'être décrit, mais la portée du présent brevet
s'étend également aux variantes des divers circuits restant dans le cadre des équivalences.
Par exemple, le fonctionnement du circuit 15 de la figure 5 a été décrit à l'aide
de contacts pour faciliter la compréhension. Bien entendu, sans sortir du cadre de
l'invention, les contacts peuvent être remplacés de façon connue par des dispositifs
électroniques de commutation tels que des transistors et des portes de transmission.