Principe de fonctionnement

Des impacts portés à la surface d'un vitrage engendrent des ondes de plaque que l'on repère par triangulation. La vitesse de propagation des ondes est voisine de 3350 m/s, soit  10 fois la vitesse du son dans l'air!  Ces ondes acoustiques sont des ondes de volume (ou ondes de Lamb). Comparées aux ondes de surfaces (ou ondes de Rayleigh) utilisées sur certains écrans tactiles, elles ont le principal avantage de pénétrer et de se propager en occupant toute l'épaisseur du verre. La dalle est ainsi insensible aux rayures et autres agressions de surface. Lorsqu'il faut ensuite détecter les ondes, un procédé de façonnage breveté des bords de la plaque, dit DBS (pour Double Biseau Symétrique), permet de récupérer toute l'énergie répartie dans l'épaisseur du vitrage, de sorte que la technologie DIGITAP reste efficace même sur des dalles très épaisses et de grande taille. Un procédé sophistiqué de traitement du signal fournit ensuite la position exacte de l’impact dans le repère déterminé par les capteurs. Ceci permet de transformer le vitrage en une interface ayant une sensibilité microphonique directionnelle et réagissant comme une télécommande géante faite de boutons (TapZones) invisibles que l'on active en tapotant sur le verre. La taille et l'emplacement de ces boutons sont définis au millimètre près par le logiciel de configurations DIGITAP STUDIO.  Lorsqu'un écran est disposé derrière le verre, les impacts sont convertis en clic souris. La sensibilité du procédé DBS est telle que la dalle est activée par impacts portés avec la pulpe du doigt. 

Quatre capteurs sont ainsi reliés à une carte électronique DIGITAP qui optimise automatiquement la sensibilité de l'interface en fonction de l'environnement acoustique et électrique ambiant. La vitrine est une dalle tactile personnalisable, pouvant enregistrer la voix en privilégiant certaines régions de l'espace où se trouve la source, c'est-à-dire fonctionner en mode microphone directionnel et différentiel. Le boîtier émetteur-récepteur DIGITAP est lui-même connecté à un PC via un port série RS232 ou USB. Pour des automatismes simples de type interrupteur, la carte DIGITAP fonctionne sans PC une fois la configuration téléchargée dans sa mémoire Flash.  Lorsqu'un écran est projeté sur le verre, l'étalonnage de la dalle en mode souris se fait en quelques clics.

Type de verre/Épaisseur

Le dispositif équipe des plaques de verre monobloc standard ou ayant subi une trempe.  La sensibilité de la détection est d'autant meilleure que l'épaisseur est plus faible. Toutefois, le procédé breveté de façonnage du verre en double biseau symétrique, dit procédé DBS, permet de rendre la sensibilité de la dalle pratiquement indépendante de l'épaisseur du vitrage. Ce procédé, devient en pratique incontournable pour des épaisseurs de 10 mm ou plus et des surfaces de l'ordre d'un mètre carré ou plus. Le procédé DBS rend possible l'utilisation de vitrages feuilletés de type Stadip 662. Le procédé DBS ÉPOXY rend enfin possible le design de dalles nues planes ou de dalles devant constituer l'un des éléments d'un double vitrage combinant sécurité, étanchéité, isolation thermique et phonique.

Intégration/Encombrement

L'intégration des capteurs est souvent problématique lorsque les chants de la plaque sont plats ou ronds polis. Dans ce cas, il est nécessaire d'avoir recours à des profilés spécifiques ou faits sur mesures. Le procédé DBS consistant à tailler les bords selon un Double Biseau Symétrique simplifie ce problème et permet la réalisation de dalles totalement planes, les bords de la plaque étant moulés dans une résine ÉPOXY.

               DALLE DBS ÉPOXY (Double Biseau Symétrique moulé)

L = 30 à 50 mm
d = 20 mm (diamètre capteur)
a < 0.1 radian (5,7°)
b = 4 mm ou plus
e = 8 à 19 mm

Traitement Électronique

Le traitement des signaux est assuré par la carte DIGITAP.

Caractéristiques électriques de la carte :

Alimentation : connecteur jack 12V/0,4 A
Sortie audio : 1voie, analogique Filtrée 150 Hz-15000Hz ou numérique
Ports série : connecteur SubD9 femelle+câble1,8 m RS232 mâle/femelle ou connecteur mini USB avec cordon A-mini B
Sorties Numériques : connecteur HE10 contenant 8 ports dont un pouvant émettre des trames UART, une broche GND et VCC
Dimensions carte : 167 mm x 101 mm.

Caractéristiques techniques

Vitrine

Principe de fonctionnement Réaction aux impacts et à la voix
Type de verre / Épaisseur  Monolithique standard ou trempé, chants plats ou ronds polis / 4 à 8 mm
Type de verre /Épaisseur Double Biseau Symétrique (DBS) 8 à 19 mm /Stadip 662
Largeur du biseau 30 à 50 mm
Intégration Résine ÉPOXY, Cadre plastique,  Tôle Laiton, Profilé Aluminium
Câbles / Connectique Câbles coaxiaux tressés / connecteurs RCA

TRAITEMENT Électronique : Boîtier émetteur-récepteur DIGITAP

Surface active maximale 6.86 m x 6.86 m
Précision relative 1 cm/m²
Résolution maximale 0,8 mm
Temps de réponse minimal sans "bip" sonore 1 ms min 35 ms max (250 boutons téléchargés en Flash)
Protection anti Rebond Oui
Échelle d'Impact Oui (graphique et sonore)
Contrôle d'intégrité du vitrage Oui
Immunité aux bruits terrestres Oui
Résistance aux rayures Oui
Résistance à la pluie/graisse/salissures Oui
Test capteur Test état des connexions électriques
Auto-Dim Mesure automatique de la distance entre les capteurs, et réglage automatique de la sensibilité de la dalle
Sorties RS232, Mini USB, Ventilateurs, numériques HE10, audio jack mono 3,5 mm

Logiciels digitap studio

Environnement Windows XP
Détection automatique du matériel DTECT Utilitaire de détection du port de communication utilisé par la carte Digitap
Logiciel de pilotage  DTACQ Driver de la dalle; Paramétrage et fonctions de test.
Édition des zones actives : DT STUDIO Calibrage de la vitre, définition des boutons et de leurs fonctions, prévisualisation des séquences, réglage de l'ordre et des durées d'affichage
Activation de la vitrine : DT PLAYER Visionneuse de séquences d'images, sons et films
Émulation du driver souris : DTMOUSE Convertir les impacts en clics souris
Formats de fichiers gérés BMP, JPG, MOV, AVI, MPEG, SWF, MP3...

 

Protection anti Rebond

Après un choc, il arrive que l'objet percutant rebondisse à la surface du verre, créant ainsi un ou plusieurs chocs secondaires d'intensité plus faible. Ces rebonds ne présentent pas d'intérêt et pour éviter qu'ils ne déclenchent intempestivement l'interface, il est possible d'inhiber celle-ci pendant un temps prédéfini après un impact, ce qui a aussi pour effet de diminuer la cadence maximale des mesures. Par défaut la période anti rebond est de 20 ms, ce qui convient bien à des tables de bistrot de 600 mm x 600 m x 10 mm. 

Échelle d'impact / Niveau de sensibilité de la dalle

L'échelle d'impact donne une valeur quantitative de l'intensité du choc. Elle présente deux seuils, l'un bas, l'autre haut. Lorsque l'intensité du choc passe au-dessous du seuil bas, il n'y a plus assez de signal et la mesure, si elle était réalisée risquerait d'être erronée. Au-dessous du seuil bas, l'interface ne réagit pas. De façon similaire, au-dessus d'un certain seuil, l'impact représente un danger pour l'intégrité du verre. Dans ce cas, le système pourra prendre en compte l'impact, mais l'échelle graphique indiquant l'intensité du choc entrera dans une zone rouge. Un message d'alerte pourra apparaître à l'écran. Par défaut, le seuil bas est réglé à 1 et le seuil haut à 500. Une pichenette sur le verre réalisée avec le plat de l'ongle dépasse aisément la valeur 50.
Le niveau de sensibilité de la dalle dépend de l'amplification applicable aux 4 capteurs. L'environnement thermique, acoustique et électromagnétique de la dalle ne permet pas toujours de fonctionner à sensibilité maximale. Un indicateur graphique renvoie en temps réel le niveau d'amplification associé à chacun des capteurs.

Contrôle de l'intégrité du vitrage

Lors d'un contrôle d'intégrité, le système vérifie que les ondes acoustiques se propagent sans encombre dans la plaque et que le temps de propagation entre les capteurs correspond à celui qui  avait été enregistré au moment du paramétrage de la dalle. Pour cela, l'un des capteurs tire une salve acoustique, tandis que les autres capteurs sont en attente de réception de cette salve. Toute anomalie physique se traduit par un temps de réception plus long. Un message d'alerte est alors renvoyé.

Immunité aux bruits terrestres

L'immunité aux bruits terrestres signifie que le système ne sera pas déclenché intempestivement si des ondes acoustiques engendrées par des causes aussi diverses que le bruit d'un métro ou d'un marteau piqueur en action à quelques dizaines de mètres ou bien encore par de micro activités sismiques, parvenaient jusqu'à la dalle. Cette immunité est obtenue par analyse de la signature acoustique des ondes détectées qui est comparée à celle d'un utilisateur effectuant une pichenette sur le verre.