Brevet FR2043592A1 — publié le 19710219

i 2043592 La présente invention concerne les appareils pour localiser un défaut sur des fils ou câbles et, plus précisément, les dispositifs pour déterminer 1'éloignement ou la position d'un déjât sur des fils ou câbles selon une méthode de sondage par impul-5 sions. On connaît un dispositif pour localiser des dégâts sur des fils ou câbles selon une méthode de sondage comportant un bloc d'alimentation, des générateurs d'impulsions de rythme, d'impulsions de sondage et d'impulsions de mesure et de tension à va-10 riation linéaire, un comparateur, un modulateur d'impulsions et un amplificateur. Le dispositif susvisé n'est pas stable par rapport aux bruits sur la ligne, n'assure pas la haute précision requise pour déterminer 1'éloignement d'un défaut et il est de concep-15 tion compliquée, car d'ordinaire on utilise pour ces dispositifs un tube à rayons cathodiques. Ce tube à rayons cathodiques est alimenté par me tensxon élevée, comporte une cathode à chauffage, et sa résistance insuffisante aux chocs et aux vibrations augmente le coût de 20 l'appareil dans son ensemble, son encombrement, son poids et réduit sa fiabilité. La présente invention se propose comme but 11 élimination des inconvénients mentionnés. L'invention est basée sur le problème de la création d'un 25 dispositif pour déterminer 1'éloignement d'un, défaut sur fils ou câbles selon une méthode de sondage, dispositif possédant uns haute résistance par rapport aux bruits, des indications stables, une haute précision de mesure et un coût modéré » Selon l'invention, ce but ~sr atteint du xaârc que le -juspo-30 sitif, pour déterminer 1'éloignement d'un défaut sur fils ou câbles selon une méthode de sondage, est doté, à part les ..xLoch connus indiqués plus haut, d'un mesureur de tension continu, d'intégrateurs avec deux condensateurs, de deux commutateurs, d'un bloc commutateur et d'un bloc d'impulsions de commande, le .35 mesureur de tension indiqué étant raccordé aux bornes des deux condensateurs des intégrateurs, qui sent accouples respectivement atsc sorties d'un des commutateurs et amr entrées de l'autre, l'entrée du premier commutateur étant accouplée à la sortie de l'amplificateur, et la sortie du second, à l'entrée 40 du modulateur d'impulsions, les entrées de commande des commutateurs étant raccordées à la première sortie du bloc des impulsions .. de commande 5 qui est accouplé par son entrée au générateur de 70 18604 2 2043592 rrywîanc et zozutst âss iœpul3i.xis -s *c r-^v^leiro*. e*; Tiéa: é première sortie indiquée et des -impulsions unipolaires à la seconde sortie qui est raccordée à l'entrée du générateur da tension à variation linéaire, le bloc commutateur indiqué étant -5 ché entre la première sortie du générateur de tension à variation linéaire et l'entrée du générateur d'impulsions, de sondage et possédant une entrée de commande, raccordée à la première sort5 e du bloc des impulsions de commande - Pour éliminer l'influence des impulsions parasitas du 'o"oc 10 d ' alimentation sur le fonctionnement du dispositif et poux- ±"aix-s accroître la stabilité de la tension d'alimentation, le bloc a!a~ liméntation peut être doté d'un convertisseur réalisé sur la . d'un générateur d'impulsions rectangulaires à deux alternances transistorisés, au collecteur oe 1 v.ii des transistors duquel est 15 raccordée l'entrée du Moc d * impulsions de coiamanae . Pour le découplage du -yéïie.càv^eur d'impuxsxons de mesure la faible impédance d'entrée du câiJ-e à contrôler eè pour êlix-jL: la gaisme dynamique des iïiesuree„ lu aodulateu- >J3 ™p\îxsxons peut être réalisé selon un montage „vtsc un branchsraaut en série d'une-20 diode à la jonction émetteur-collecteur du transistor raonté selc~-loi schéma à base commune, et à un condensateur, la polarisa'-.ic. provenant de la sortie du second' commutateur et les iropulsior:; mesure étant appliquées à l'une des électrodes de la diode, tandis que la tension provenant du Cc&le à corii-iol-si.- est appliquai 25 à la base du transistor. Pour permettre le réglage du retardement: as I: iûipuli sondage par rapport à 1 ''impulsion de rythme sans réduire la pré-wisii-Oii ee ititisure, le géiiertiùeur ■ ...{isioii v j.a t. * être xbalisé selon un ^.x-ivoyan - ia •ii-.âî gj. d u* ev^:-*- 30 den^o-taur à travers une ré3i>^aî.,e aâi élevé, au condenàaisur de ^tique-le est 'j_.a^nee, h ti/ave juae diode st une résistance x-a.c.ioi.de a à une oouiCs c^»àpl».3^ij t seaii de dc&loeage réglé' pex pjîxntiel ce i*émetteur, t,ï.AQ.i£ 35 qu'on prélève sur le collecteur, j.e signal allant-au coibetatafcau»'•» Le oispositif réalisé selon la présente. invention ~éi.oud avec succès le problème- posé. Su ~comparaison avec les dispositif"? comportant un"tube à- rayons cathodiques, le dispositif préposé bénéficie d'un coût de plusieurs fols moindre, d'un encombrement, 40 d'un poids et d'une consommation on énergie électrique réduitsj BAD ORIGINAL 70 18604 3 2043592 ce qui permet de l'utiliser en campagne pour l'essai des câbles et des fils de télécommunication électrique et de liaison, ainsi que pour le réseau de bord des avions. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus parti-5 culièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés qui représentent : - la figure 1, le schéma synoptique du dispositif décrit ; - la figure 2, le schéma électrique de principe du bloc d'alimentation j 10 - la figure 3 le schéma électrique de principe du modulateur d*impulsions % - la figure 4, le schéma électrique de principe du générateur de tension à variation linéaire ; - les figures 5 et 6, les épures des tensions à l'entrée et 15 à la sortie des blocs du dispositif représentés sur la figure 1. t La figure 1 met en évidence que le dispositif décrit comporte : un bloc 1 de générateurs d'impulsions de rythme et d'alimentation ; un bloc 2 d'impulsions de commande, qui est raccordé' à la sortie du bloc 1 ; un générateur 3 de tension à variation 20 linéaire, dont la première sortie est raccordée à l'entrée d'un commutateur 4 ; un générateur 5 d'impulsions de sondage, qui est raccordé à la sortie du bloc commutateur 4 ; un comparateur 6 à seuil de fonctionnement réglable, qui est branché entre la seconde sortie du générateur 3 et l'entrée d'un générateur 7 d'impul-25 sions de mesure, un modulateur d'impulsions 8, dont la première entrée est raccordée au cable à mesurer, et la seconde entrée, au générateur 7 ; un amplificateur-élargisseur 9, branché entre le modulateur 8 et un commutateur 10 ; des condensateurs 11, branchés entre le commutateur lO et un commutateur. 12, et le mesureur 30 de tension à courant continu 13 raccordé aux bornes des condensateurs 11. Le bloc 1 remplit simultanément deux fonctions : celle d'un générateur de rythme et celle d'un convertisseur d'alimentation (il convertit la tension continue provenant de la source Le bloc 1 est réalisé selon un schéma connu de générateur d'impulsions rectangulaires à deux alternances (figure 2). Les spires en nombre divers de l'enroulement secondaire 14 du trans- 70 18604 4 2043592 formateur 15 de ce générateur, à travers les diodes redresseuses 16 et des filtres (non représentés sur la figure 2), alimentent le dispositif entier. La particularité de ce bloc réside dans le fait que le collecteur de l'un des transistors 17 au point naw 5 est raccordé à l'entrée du bloc 2 des impuisions de commande. Grâce à cette connexion les fonctions du bloc d'alimentation et du générateur de rythme se combinent, car les impulsions provenant du point wa" sont des impulsions de rythme, qui synchronisent le fonctionnement du dispositif entier. On obtient alors ÎO l'effet positif suivant : on exclut l'influence des impulsions parasites de l'alimentation sur le fonctionnement du dispositif, on accroit la stabilité de l'alimentation et on réduit considérablement l'encombrement des filtres des circuits d'alimentation. Ceci sera expliqué d'une façon plus détaillée au cours de 15 l'exposé du fonctionnement du dispositif. Le bloc d'impulsions de commande 2 forme à sa première sortie des impulsions rectangulaires en méandre et à sa seconde sortie des impulsions rectangulaires en synchronisme avec les impulsions de démarrage provenant du générateur de rythme qui attaquent son 20 entrée. L'entrée du bloc 2 est raccordée au point "aw du collecteur du transistor 17 (fig.2) de la sortie du bloc 1. Le générateur 3 de tension à variation linéaire débite à l'une de ses sorties une tension à variation linéaire en synchronisme avec les impulsions attaquant son entrée provenant de la deuxième 25 sortie du bloc 2, et à son autre sortie, une impulsion, qui attaque l'entrée du commutateur 4. Le générateur 3 est réalisé selon un montage connu (figure 3) suivant lequel le condensateur est chargé à travers la résistance à partir d'une source à potentiel élevé E^. En outre, dans ce schéma, à une borne du condensa-30 teur et à travers la diode 18 est raccordée une résistance R2, accouplée à une seconde source d'alimentation E2, et la base du transistor 19, branché selon un montage de clé à seuil de déblocage réglé par le potentiel de l'émetteur ; le collecteur du transistor 19 est raccordé à l'entrée du bloc commutateur 4. 35 Un tel branchement permet de régler la temporisation de l'im pulsion de sondage par rapport à l'impulsion de rythme sans réduire la précision des mesures. La tension à variation linéaire est prélevée sur le condensateur qui est raccordé à la première entrée du comparateur 6. 40 Le bloc commutateur 4 ferme et ouvre le circuit de mise en 70 18604 5 2043592 marche du générateur 5 des impulsions de sondage en conformé „*.a avec le niveau de la tension impulsionnelle appliquée à son entrée de commande. Cette dernière est raccordée à la première sortie du bloc 2 d'impulsions de commande. 5 Le comparateur 6 est réalisé avec un seuil de fonctionnement réglable. Au moment où, à sa première entrée, la tension à variation linéaire atteint le niveau établi par l'opérateur sur sa seconde entrée, il débite à sa sortie une impulsion» La preraière entrée du comparateur 6 est raccordée à la seconds sortie du gé~ 10 nérateur 3, et la sortie de ce comparateur 6.» à l'entrée du -générateur 7 des impulsions de mesure. Le modulateur d'impulsions 8 module l'amplitude des impulsions de mesure provenant de la deuxième entrée en proportion avec la tension provenant du câble et attaquant la première entrée. Le 15 modulateur d'impulsions 8 est réalisé selon le schéma représenté sur la figure 4. La diode 20, la jonction émetteur-collecteur du transistor 21 et le condensateur Cg sont branchés en sérieo A l'une des électrodes de la diode 20 sont raccordées les sorties du générateur 7 20 (impulsions de mesure)- et du commutateur 12 (contre-réaction). La base du transistor 21 est raccordée au cable à mesurer 22, le condensateur C2 est accouplé à 15entrée de l'amplificateur 3. Une telle connexion assure le découplage du générateur û'impulsions de mesure 7 de l'impédance d8entrée faible du câbis à 25 mesurer et élargit la gamme dynamique des mesures s Le commutateur 10 commute le circuit de l'amplificateur = élargisseur 9 à tour de rôle sur les deux condensateurs 11 conformément au niveau de la tension impu1sionnelle à son entxée de commande qui provient de la première sortie âu.&loc 2 (fig.l) 30 d'impulsions de commande. Les condensateurs 11 intègrent la tension qui se présente a leurs bornes à travers le commutateur 10 et provenant de 1 ' aiù-plificateur-élargisseur 9. Le commutateur 12 commute à tour de rôle les condensateurs Iv. 35 sur la seconde entrée du modulateur 8 (du circuit de contre-*: é~ action) en conformité avec le niveau de la tension Impulsionnells à son entrée de commande provenant de la première sortie du bloc d'impulsions de commande 2. Le mesureur 13 de tension à courant continu (par exemple un 40 microampèremètre éleetroinagné tique) mesure la différence de po- 70 18604 2043592 CfeElCXel Qnvoit le fonctionnement du dispositif en utilisant les épuras des tensions représentées sur les figures 5 et 6. Chacune des épures sur ces figures est désignée par la même lettre que le pelait 5 correspondant du schéma synoptique de la figure 1. Le bloc 1 (figure 1), convertisseur d'alimentation, qui remplit simultanément les fonction.?, de générateur de rythme, déM.t, des impulsions ên méandre rectangulaires (figura' Sa) T attaqurirt l'entrée du bloc 2 des impulsions commande-» Le Lioc 2 déti ie 1D à sa première sortie des Eêaîidrea' de fréquence deux fois 5,,oindr ■ (fig.5b) et des impulsions rec-ûaïfcjttlaires 'unipolaires à sa d&u •• xième sortis (fig.5ç) • Ces û&iZi.ï.ïsZQj inetteuL œasruàa 1g teur 3 de tension à variation lluésire, qui débite & sa preseièr sortie des impulsions courtes (figure 5d) qui; à travers la coiar*-15 tateur 4, font déssarrsr le gén4ra';r-i,r 5 des iïÈp*jtlsio:.c de (5c) et à sa seconde sortie v-.z t^-^ion à ^ariatior? linéaire (fig.5f) attaquant la pr^asfAr^ du c^âspsruteîsr 5. La formation d *immltsioas cor^s, dont- .1® front coïncide c précision avec le début (1® séro) de la tension à vœi&r- 20 tion linéaire, qui assure la précision de mesure, est obtenue au moyen du schéma représenté sur la figure 3„ Les impulsions rectangulaires mentionnées attaquant l'entrée, du bloc 2 bloquent la clé de c^tamande (non représentée sijr la figure), qui shunte le condensateur et porsast à ce condsns> • 25 teiur d'êtrs chargé simult£nér.;er.t & partir de In source E^ à travers la. résistance R^» et à partir de la source S2 ^ fcrav-srs là résistance R2. Lorsque la tension sur le condensateur atteint la niveau de la tension de 1 *émeiteùr du transistor 19 '(la niveau r-érr-) ce dernier 331 débloqii-E i'* impulsion ^ôusrsc, débités à 39 partir la figure 5g. Simultanémentr 1 s. iicâe 18 est bloqués en assura?..;' 35 la charge du condensateur C1 'lîni^-ïssiBent par la source à potentiel élevé Enï c'est—à—dire l'absence de distorsions de la tension à variation linéaire (fig.Sf)» Le comparateur 6 (fige-1.) possède une seconde entrée, sur laquelle l'opérateur, qui procède aux mesures établit avec le poten- 40 ticmètre 23 un niveau précis de tension. Vu qu'à la sortie du BAD ORIGINAL 70 18604 7 2043592 comparateur 6 l'impulsion est débitée au moment où la tension à variation linéaire atteint le niveau établi (fig.6h), l'intervalle de temps entre l'envoi de l'impulsion de sondage (c'est—à-dire le front de l'impulsion courte provenant du bloc 3) et l'impulsion 5 provenant de la sortie du comparateur 6 est proportionnel au niveau de la tension sur sa seconde entrée. Cet intervalle de temps est directement proportionnel à 1'éloignement du point de la ligne étudié par l'opérateur, ce qui permet de graduer en mètres le potentiomètre 23 de la seconde entrée du comparateur 6. 10 Les impulsions provenant de la sortie du comparateur 6 font démarrer en synchronisme le générateur 7 des impulsions de mesure (fig.6i), dont les impulsions de sortie attaquent la seconde entrée du modulateur d'impulsions 8. La première entrée de ce modulateur 8 est attaquée par la tension provenant du câble à contrô-15 1er 23, qui est composée, à chaque cadence impaire (des impulsions de commande provenant du bloc 2), des impulsions de sondage et réfléchies auxquelles viennent s'ajouter les bruits (le commutateur 4 étant fermé) et à chaque cadence paire exclusivement des bruits (le commutateur 4 étant ouvert). 20 Les impulsions provenant de la sortie du modulateur 8 (fig. 6j) attaquent 1'amplificateur-élargisseur 9, qui accroît Leur durée tout en maintenant leur amplitude. Les impulsions élargies attaquent à travers le commutateur 10 alternativement (conformément aux impulsions de commande provenant de la première sortie 25 du bloc 2) à chaque cadence impaire l'un des condensateurs 11 et à chaque cadence paire, l'autre. La tension provenant des condensateurs 11 au moyen d'un second commutateur identique 12 attaque alternativement la seconde entrée du modulateur 8 en assurant ainsi une contre—réaction pour le fonctionnement stable et précis du 30 dispositif dans une large gamme dynamique. Cet effet est obtenu grâce au montage du modulateur impulsionnel représenté sur la figure 4. Jusqu'à l'arrivée de l'impulsion de mesure consécutive, provenant du générateur 7, la diode 20 et le transistor 21 sont blo-35 qués. En fonction de la polarisation anodique de la diode 20 par la réaction provenant du commutateur 12 et de la valeur instantanée de la tension, provenant du câble à mesurer 22, à la base du transistor 21, une certaine partie d'impulsion de mesure (figure 6 j ), proportionnelle à la tension sur le câble au moment de l'ar-40 rivée de l'impulsion issue du générateur 7 d'impulsions de mesure, 70 18604 8 2043592 arrive au condensateur et de là à l'amplificateur 9. Les parties correspondantes des impulsions de mesure après avoir traversé 1'amplificateur-élargisseur 9 et le commutateur 10, rechargent partiellement à chaque cadence de la fréquence, 5 les condensateurs 11, en modifiant respectivement la polarisation due à la réaction de la diode 20. Après quelques cadences, dans le circuit fermé des blocs 8-9-10-11-12-8 est élaboré un régime stable et les tensions établies sur les condensateurs 11 sont proportionnelles aux tensions impulsionnelles sur le câble 22 au point 10 repéré, c'est-à-dire pour un retard déterminé par rapport à l'impulsion de sondage (figures 6 k, 1, m). La différence entre les tensions des condensateurs 11 est mesurée par l'appareil 13. Les bruits sont alors soustraits, c'est-à-dire qu'ils sont compensés. 15 a mesure que l'opérateur déplace le bouton du potentiomètre 23 qui est relié à une échelle graduée en mètres, la lecture de l'appareil 13 à la seconde entrée du comparateur 6 varie en fonction de la tension impulsionnelle sur le câble pour ces éloignements par rapport au commencement de ce câble. 20 Le point de l'échelle du potentiomètre 23 à partir duquel l'ap pareil 13 accuse un écart brusque (à cause d'une impulsion réfléchie ) correspond à 1'éloignement du défaut. Vu qu'un décalage appréciable du potentiomètre 23 ne peut se produire qu'en quelques dixièmes de seconde, plusieurs dizaines 25 de cadences de fonctionnement du dispositif (qui ont une fréquence de l'ordre de 10 kHz) ont le temps de passer et les tensions sur les condensateurs 11 peuvent s'établir. C'est pourquoi la lecture de l'appareil 13 représente d'une façon stable la caractéristique impulsionnelle de la ligne à chacun de ses points. 30 Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'a ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 70 18604 9 2043592 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour.déterminer 1'éloignement d'un défaut sur fils et câbles selon un procédé de sondage par impulsions, comportant un bloc d'alimentation, des générateurs d'impulsions de 5 rythme.; de sondage et de mesure et un générateur de tension à •variatim linéaire, un comparateur; un modulateur d'impulsions afc un amplificateur, caractérisé en.ce qu'il comporte en outre un assureur 13 de tension à courant continu % des intégrateurs avec deux condensateurs 11 % deux commutateurs 10 ? 12 ; un commu-10 tateur 4 et un bloc 2 d'impulsions .de commande, le mesureur de tension indiqué 13 étant raccordé aux bornes des deux condensateurs 11 des intégrateurs qui sont eux-mêmes raccordés respectivement- aux sorties de l'un des commutateurs 10 et aux entrées de l'autre commutateur 12, l'entrée du premier commutateur 10 étant 15 accouplée à la sortie de l'amplificateur 9, et la sortie du second 12, à l'entrée du modulateur d'impulsions 8, les entrées de commande des commutateurs 10, 12 étant accouplées à la première sortie du bloc 2 d'impulsions de commande, qui est raccordé par son entrée au générateur de rythme et forme des impulsions en méaa-20 dres rectangulaires débitées à la première sortie indiquée et des impulsions unipolaires à la seconde sortie qui est accouplée à l'entrée du générateur 3 de tension à variation linéaire, tandis que le commutateur 4 sudit est branché entre la première sortie du générateur 3 de tension à variation linéaire et l'entrée du 25 générateur 5 d?impulsions de sondage, et possède une entrée de commande qui est raccordée à la première sortie du bloc 2 d'impulsions de commande. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le Bloc 1 d'alimentation est doté d'un convertisseur réalisé sur 30 la base d'un générateur transistorisé' à deux alternances d'impui= sions rectangulaires » au collecteur de l'un des transistors 17 duquel est raccordée l'entrée du bloc 2 d'impulsions de commande. .l'une quelconque-/ 3. Dispositif selon/des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le modulateur d'impulsions 8 est réalisé selon un mon-35 tage de couplage en série de la diode 20 avec la jonction émetteur-collecteur du transistor 21, monté selon un schéma à base communs et un condensateur C^, la polarisation provenant de la sortie du second commutateur 12 et les impulsions de mesure provenant du générateur 7 d'impulsions de mesure attaquant l'une des électrodes 40 de la diode 20, tandis que la tension provenant du câble à contrô- 70 18604 2043592 1er 22 attaque la base du transistor 21. .l'une quelconque/ 4. Dispositif selon/aeii leveudications 1 a 3, caractérisé en ce que le générateur 3 de tension à variation linéaire comporte un condensateur C^, chargé à travers une résistance R,, à partir 5 d'une source à potentiel élevé auquel est raccordée, à tra vers une diode 18 et une résistance Rg, raccordée elle—mâïae à -j source supplémentaire, la base du transistor 19 qui cat hraae;;