Système et méthode pour la génération de signaux destinés à des tests pédagogiques

[0001 ] DOMAINE DE L’INVENTION

[0002] La présente invention est relative à un système pour la génération de signaux (électriques, acoustiques, optiques, électromagnétiques...) destiné à des tests pédagogiques. Elle s’applique en particulier à l’apprentissage du maniement d’appareils de mesures tels que des oscilloscopes, analyseurs de spectres électrique ou optique, analyseurs logiques, multimètres, sonomètre, etc.

[0003] CONTEXTE DE L’INVENTION

[0004] Les appareils de mesure nécessitent une phase d’apprentissage qui peut s’avérer assez longue, selon les apprenants. En effet, si les réglages de l’appareil de mesure ne sont pas corrects, il ne sera pas possible d’effectuer une mesure sur le signal mesuré mais, sans l’expérience suffisante, l’utilisateur peut ne pas avoir non plus d’indications sur comment procéder au réglage idoine ni sur pourquoi son réglage n’était pas correct.

[0005] Il existe donc un besoin pour un système permettant de faciliter l’apprentissage du maniement des différents appareils de mesure existant sur le marché, à la fois pour un apprenant isolé et pour un groupe d’apprenants, par exemple lors d’une séance de travaux dirigés en milieu scolaire.

[0006] RESUME DE L’INVENTION

[0007] Un objectif de la présente invention est de fournir une méthode et un système permettant de répondre à un tel besoin. En particulier, l’invention est relative à un système pour la génération de signaux destinés à des tests pédagogiques que, selon une mise en œuvre, un utilisateur pourra chercher à mesurer correctement et comparer à une mesure attendue.

[0008] À cette fin, selon un premier aspect, la présente invention peut être mise en œuvre par un système pour la génération de signaux destinés à des tests pédagogiques comportant des moyens de génération pour générer un signal correspondant à une commande numérique et à des paramètres contenus dans ladite commande numérique, et transmettre ledit signal vers un appareil de mesure, ladite commande numérique étant générée par des moyens de commande distants desdits moyens de génération, dans lequel au moins un desdits paramètres comporte une composante aléatoire.

[0009] Suivant des modes de réalisation préférés, l’invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes qui peuvent être utilisées séparément ou en combinaison partielle entre elles ou en combinaison totale entre elles :

- lesdits moyens de génération et lesdits moyens de commande disposent d’interfaces de communication radio pour la transmission de ladite commande numérique ;

- lesdites interfaces de communication communiquent via un protocole Bluetooth ;

- lesdits moyens de commande comportent une interface homme-machine adaptée pour fournir à un utilisateur des indications relatives à la mesure dudit signal au moyen dudit appareil de mesure et pour recevoir un résultat de mesure de la part dudit utilisateur, et lesdits moyens de contrôle sont en outre adaptés pour effectuer une comparaison entre ledit résultat de mesure et une mesure attendue associée audit signal et auxdites indications ;

- lesdits moyens de contrôle sont adaptés pour, ledit résultat de mesure ne correspond pas à ladite mesure attendu, déterminer une action parmi une demande d’effectuer une nouvelle mesure, la génération d’indications pédagogiques, le déclenchement d’un message d’alerte vers un terminal central ;

- lesdits moyens de contrôle sont adaptés pour agréger les résultats desdites comparaisons en un rapport ;

- lesdits moyens de contrôle sont mis en œuvre par un terminal de télécommunication comportant une application logicielle dédiée ;

- lequel lesdits moyens de contrôle (10) sont prévus pour recevoir des informations de réglage dudit appareil de mesure et pour comparer lesdites informations de réglage avec des réglages attendus associé audit signal. [0010] L’invention peut également être mise en œuvre par un procédé pour la génération de signaux destinés à des tests pédagogiques comportant la génération d’un signal correspondant à une commande numérique et à des paramètres contenus dans ladite commande numérique, la transmission dudit signal vers un appareil de mesure, et la génération de ladite commande numérique, dans laquelle au moins un desdits paramètres comporte une composante aléatoire.

[0011] L’invention peut également être mise en œuvre par une plateforme d’enseignement comportant une pluralité de systèmes tels que précédemment définis.

[0012] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés

[0013] BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0014] Les dessins annexés illustrent l’invention :

[0015] La figure 1 représente schématiquement un exemple d’un système selon un mode de réalisation de l’invention.

[0016] La figure 2 illustre un exemple de mise en œuvre des moyens de commande selon un mode de réalisation de l’invention

[0017] DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTION

[0018] L’invention a pour objet un système pour la génération de signaux destinés à des tests pédagogiques, notamment des signaux électriques (analogiques ou numériques), optiques, acoustiques, radiofréquences...

[0019] Un tel système est représenté sur la figure 1 qui illustre bien que ce système 1 comporte des moyens de génération 20 et des moyens de contrôle 10. Ces moyens sont distincts et distants.

[0020] Selon l’invention, les moyens de génération 20 sont adaptés pour générer un signal 63 correspondant à une commande numérique 61 reçue des moyens de contrôle 10 ainsi qu’à des paramètres contenus dans cette commande.

[0021] Les moyens de génération 20 peuvent comprendre une interface 21 permettant la réception de la commande numérique, un contrôleur 22 adapté pour l’interprétation de la commande numérique et pour le pilotage de circuits 23 de génération de signaux 63.

[0022] Ce contrôleur peut comporter un microprocesseur de type Arduino ou Raspberry. Les moyens de génération peuvent également comporter des composants électroniques numériques et analogiques tels que des régulateurs, amplificateurs opérationnels, des sources électromagnétiques (LED, laser, source radiofréquence, etc) et des sources acoustiques... Selon un autre mode de réalisation, les moyens de contrôle peuvent être mis en œuvre à base de circuits logiques programmables (par exemple, FGPA pour « Field Programmable Gâte Array ») et de convertisseur numérique-analogique haute vitesse afin d’accroître la performance de bande passante.

[0023] Selon un mode de réalisation, les mêmes moyens de génération 20 peuvent générer des signaux sur plusieurs sorties ou canaux. Les commandes numériques 61 peuvent alors être prévues pour indiquer sur quel canal le signal correspondant doit être généré.

[0024] Selon un mode de réalisation, les moyens de génération 20 ne comportent qu’un unique type de circuits de génération de signaux 23, adaptés à un type de signal parmi un signal électrique, un signal optique, un signal acoustique, un signal radio...

[0025] Selon un autre mode de réalisation, les moyens de génération comportent une pluralité de types de circuits de génération de signaux 23. Les commandes numériques 61 peuvent alors être prévues pour indiquer quel type de circuit de génération doit être utilisé pour générer un signal, autrement dit quel type de signal générer (électrique, acoustique, optique, radio...).

[0026] Le signal généré 63 est transmis à un appareil de mesure 30. Cet appareil de mesure peut être un appareil de mesures tels que des oscilloscopes, analyseurs de spectres électrique ou optique, analyseurs logiques, multimètres, sonomètre, etc. Typiquement, un utilisateur (apprenant) 40 est responsable d’effectuer la mesure de façon correcte pour effectuer la mesure demandée sur le signal 63 avec l’appareil de mesure 30.

[0027] Les moyens de contrôle 10 sont adaptés pour générer une commande numérique et les transmettre vers les moyens de génération 20. [0028] La transmission de la commande numérique 61 entre les moyens de contrôle 10 et les moyens de génération 20 peut être effectuée via différents mécanismes de télécommunication. Pour ce faire, les moyens de contrôle et de génération comportent des interfaces compatibles, respectivement 11 (figure 2) et 21 .

[0029] Ces mécanismes de télécommunication peuvent être filaires (Ethernet™, USB...) ou radio (Bluetooth, Wi-Fi....).

[0030] Les moyens de contrôle 10 peuvent par exemple être mis en œuvre par un équipement électronique générique comportant une application logicielle dédiée. Cet équipement électronique générique peut notamment être un ordinateur personnel, fixe ou portable, un terminal de télécommunication tel qu’un « smartphone » ou une tablette numérique, etc.

[0031] Cette application logicielle dédiée peut être téléchargée depuis une place de marché logicielle, de façon connue en soi.

[0032] Dans l’exemple de réalisation illustré par la figure 2, les moyens de contrôle 10 comportent une interface de télécommunication 211 adapté à la transmission de la commande numérique 61 , une interface homme-machine 12, et une application dédiée 13 pouvant être exécutée sur les moyens de traitement numérique des moyens de contrôle 10 (microprocesseur, mémoire et circuits spécialisés). Cette application dédiée 13 peut comporter un module de génération de commande 14 et un module de pilotage de scénarios 15.

[0033] L’interface homme-machine 12 peut comporter une interface de sortie pour fournir des indications 62 destinés à l’utilisateur apprenant 40, par exemple un écran, sur lequel les indications peuvent être inscrites. Elle peut également comporter une interface d’entrée pour recevoir des réponses provenant de l’utilisateur apprenant 40, par exemple un clavier, ou un écran tactile.

[0034] La commande numérique comporte des paramètres. L’ensemble composé de la commande elle-même et des paramètres peuvent définir tout ou partie d’un signal à générer. Selon un mode de réalisation, une succession de plusieurs commandes numériques unitaires définit complètement un signal à générer. Par simplification, on appelle « commande numérique » la ou les commandes unitaires permettant de définir un signal souhaité. [0035] Selon un mode de réalisation, une commande numérique unitaire peut être de la forme « nom de la commande » « paramètre 1 » « paramètre 2 »

[0036] Le « paramètre 1 » peut par exemple indiquer le canal sur lequel porte la commande. [0037] Des exemples de commandes numériques unitaires peuvent être :

[0038] Commande W : définition de la forme du signal à générer [0039] [Tableaux 1]

[0040] Commande F : définition de la fréquence du signal à générer [0041] [Tableau 2] [0042] Commande T : Définition de la période du signal à générer [0043] [Tableau 3]

[0044] Commande A : Définition de l’amp itude du signal à générer [0045] [Tableau 4]

[0046] Commande O : Définition de l’offset (ou composante continue) du signal à générer

[0047] [Tableau 5]

[0048] Commande D : Définition du rapport cyclique (ou « duty cycle ») du signal à générer

[0049] [Tableau 6]

[0050] Commande P : Définition du phasage du signal à générer par rapport à la base de temps interne du générateur de signal

[0051] [Tableau 7] [0052] Commande G : activation/désactivation de la génération de signal [0053] [Tableau 8] [0054] Command R : Définition point-par-point du signal à générer en remplissant chaque point de la table de génération des signaux de chaque commande (commande à reproduire 250 fois pour remplir les 250 points de chaque table).

[0055] [Tableau 9] [0056] [Tableau 10]

[0057] Ainsi, en combinant et séquençant correctement ces différentes commandes, les moyens de contrôle 10 peuvent forcer les moyens de génération 20 à générer un signal souhaité. [0058] Par exemple, afin de générer, sur le canal 1, un signal électrique sinusoïdal stationnaire de fréquence 50 Hz, d’amplitude 1 V et de moyenne nulle, les moyens de contrôle 10 peuvent transmettre la séquence suivante :

S E G 1 R W 1 S F 1 50 A 1 1

[0059] Cette séquence de commandes unitaires forme une commande numérique définissant un signal à générer. [0060] Au moins un des paramètres de la commande unitaire comporte une composante aléatoire. Cette composante aléatoire peut être fourni par un générateur de nombre aléatoire interne aux moyens de contrôle 10.

[0061] La composante aléatoire peut concerner un paramètre dont la valeur va être arbitrairement sélectionnée au sein d’intervalle prédéfinie, ou bien être un élément de modulation d’un paramètre déterminé par le test. Par exemple, un test peut définir que l’amplitude de signal est aléatoire entre 0V et 12V, ou bien que l’amplitude du signal est égale à 1V +/- un élément aléatoire entre 0 et 0.1V.

[0062] Il peut être prévu que plusieurs paramètres comportent une composante aléatoire.

[0063] Il peut également être prévu que le ou les paramètres comportant une composante aléatoire soient eux-mêmes sélectionnes de façon aléatoire. Ainsi, on peut définir que tout ou partie des paramètres comporteront une composante aléatoire de +/- 10% de sa valeur.

[0064] Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens de commande 10 peuvent générer une succession de commandes numériques 61 en vue de générer une succession de signaux 63 constituant ainsi une pluralité de tests pédagogiques pour l’utilisateur apprenant.

[0065] Par ailleurs, selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens de contrôle 10 disposent d’une interface homme machine 12 comportant une interface de sortie adaptée pour fournir à l’utilisateur apprenant 40 des indications 62 relatives à la mesure du signal généré 63 au moyen de l’appareil de mesure 30.

[0066] Ces indictions peuvent comporter une ou plusieurs caractéristiques, ou grandeurs, du signal à mesurer : amplitude, période, rapport cyclique, composante continue, etc. Typiquement, ces caractéristiques, ou grandeurs, correspondent aux paramètres de la commande numérique correspondante.

[0067] Ainsi, le dispositif de contrôle peut concomitamment transmettre une commande numérique 61 et des indications 62 relatives à cette commande. Par exemple, il peut générer un signal sinusoïdal de moyenne non nulle et transmettre des indications 62 indiquant que la fréquence ou l’offset doivent être mesurer. [0068] L’interface homme machine 12 peut également comporter une interface d’entrée adaptée pour recevoir un résultat de mesure 65 de la part de l’utilisateur apprenant 40.

[0069] Les moyens de contrôle (par exemple l’application logicielle dédiée 13) peuvent alors comparer le résultat de mesure 65 reçu et une mesure attendue.

[0070] En particulier, un module 14 peut être prévu pour définir un exemple de test constitué d’une ou plusieurs commandes numérique (définissant un signal à générer), une indication 61 et une mesure attendue. Cette réponse attendue découle naturellement du couple commande(s) numérique(s) / indication.

[0071] Par exemple, un exemple de test peut comprendre une commande numérique définissant un signal électrique sinusoïdal de moyenne nulle, de fréquence 50 HZ et d’amplitude 1 V, une indication pour mesurer l’amplitude et une mesure attendue de 1V.

[0072] Ce module 14 peut également être adapté pour déclencher une action en fonction du résultat de la comparaison entre le résultat de mesure 65 et la mesure attendue. Par exemple, un indicateur sonore et/ou visuel peut être produit afin de signaler à l’utilisateur 40 si sa réponse est correcte ou non.

[0073] Ces actions peuvent être pilotées par un module de gestion de scénario 13 dont un des buts est d’imposer un programme pédagogique à l’utilisateur apprenant 40. Ce programme peut comporter une série de tests, qui sont proposés à l’apprenant en fonction de sa progression, et, éventuellement, en fonction de ces difficultés propres.

[0074] Le programme pédagogique peut être organisé en niveaux, chaque réussite d’un test améliorant un score de l’apprenant pouvant lui permettre d’accéder à un niveau supérieur. Chaque niveau peut correspondre à des thématiques différentes et/ou à des difficultés croissantes.

[0075] Dans le cas où le résultat de la mesure 65 ne correspond pas à la mesure attendue, les moyens de contrôle peuvent déterminer une action parmi, notamment, une demande d’effectuer une nouvelle mesure, la génération d’indications pédagogiques, le déclenchement d’un message d’alerte vers un terminal central, etc. [0076] Les indications pédagogiques peuvent être prévues pour aiguiller l’apprenant vers la solution, en lui fournissant des informations sur les réglages appropriés à effectuer sur l’appareil de mesure 30. Ces informations peuvent être plus ou moins précises et directives selon la situation, et, par exemple, suivre une croissance en précision au fil des essais manqués par l’apprenant.

[0077] Le terminal central peut être associé à un enseignant qui, une fois alerté, peut intervenir auprès de l’apprenant pour le guider.

[0078] Les moyens de contrôles peuvent également être adaptés pour agréger les résultats des comparaisons des mesures attendues avec les résultats de mesures afin de former un rapport. Ce rapport peut être produit aux utilisateurs apprenants afin qu’ils puissent suivre leur progression. Il peut également être transmis vers un serveur 50.

[0079] Selon un mode de réalisation de l’invention, ce serveur peut être incorporé dans le terminal central associé à l’enseignant.

[0080] Selon un autre mode de réalisation, ce serveur est accessible via un réseau de télécommunication de type Internet. Il peut être accessible au terminal central associé à l’enseignant, qui peut ainsi, via une interface adaptée, avoir accès aux différents rapports des apprenants et avoir une vue d’ensemble de sa classe. Les apprenants peuvent également avoir, au moyen d’une autre interface adaptée, accès à leurs propres rapports et ainsi suivre leur progression au sein d’un programme pédagogique.

[0081] Ce serveur peut être mis en œuvre par une ou plusieurs machines physiques (de type ordinateur) typiquement interconnectées en ferme de serveur ou abstractisées sous la forme d’un nuage informatique (ou « cloud » selon la terminologie en langue anglaise habituelle).

[0082] Ainsi, dans le cas d’un ensemble d’utilisateurs apprenants, utilisant chacun un système 1 distinct, les différents rapports peuvent être transmis à un même terminal central, associé à un enseignant ou au serveur 50, qui peut ainsi avoir une vue en temps réel de l’apprentissage du groupe.

[0083] Il peut voir la progression de l’ensemble et les difficultés éventuelles de certains, notamment en déterminant ceux qui sont en retard par rapport à la progression du groupe. Cette détermination peut se baser sur les niveaux atteints par chaque apprenant, par exemple.

[0084] Par ailleurs, les moyens de contrôle 10 peuvent être prévus pour recevoir des informations de réglage de l’appareil de mesure 30 et pour comparer celles-ci avec des réglages attendus associé au test. Pour ce faire, l’appareil de mesure doit disposer d’une interface permettant l’exportation de ses informations de réglage. En disposant de ces informations, les moyens de contrôles peuvent fournir à l’apprenant des indications 65 plus précises quant à la démarche à entreprendre pour effectuer une bonne mesure. Également, les mauvais réglages peuvent être agrégés dans le rapport qui peut être transmis au terminal central. L’enseignant pourra alors avoir une vue d’ensemble plus complète sur les difficultés des apprenants.

[0085] Ainsi, comme on a vu, le système selon l’invention se base sur des moyens de génération spécifiques mais sur des moyens de contrôles qui peuvent être génériques, la seule partie spécifique y étant logicielle. Une telle architecture permet de réduire les coûts, tout en permettant une évolution facile puisqu’il peut suffire de télécharger une mise à jour de l’application logicielle dédiée.

[0086] Par ailleurs, les apprenants peuvent avoir un retour rapide sur la qualité de leur mesure et ainsi améliorer rapidement une approche intuitive de la manipulation de l’appareil de mesure.

[0087] Le fait qu’au moins un paramètre du signal ait une composante aléatoire permet un sentiment moins routinier dans le cas où un apprenant effectue plusieurs fois les mêmes tests. En outre, dans le cadre d’un ensemble d’apprenants, cela permet que pour un même test (qu’ils peuvent avoir à effectuer en même temps) que chacun ait une variante, de sorte qu’il ne soit pas possible de tricher en imitant les réglages de l’appareil de mesure d’un apprenant voisin.

[0088] Un autre avantage du système est qu’il se base sur de vrais signaux physiques et de vrais appareils de mesure, et non pas sur des simulateurs. L’expérience est donc plus complète et réelle, permet d’acquérir des compétences pratiques réelles sans la simplification inhérente à toute simulation. [0089] Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais est défini par les revendications. Elle est notamment susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.