Brevet FR2073515A1 — publié le 19711001

-1- 2073515 la présente invention se rapporte aux dispositifs de signalisation, et plus particulièrement à des dispositifs de signalisation sur ligne alimentée pouvant être raccordés directement à une ligne de transmission. 5 Le dispositif de signalisation selon 1.'invention peut être utilisé avec des systèmes de lignes de transmission tels que les antennes collectives de télévision, ou les systèmes téléphoniques ou autres dans lesquels une tension continue est appliquée à la ligne. 10 De nombreux schémas ont été proposés durant ces dernières années pour être utilisés sur des lignes de transmission desservant des résidences ou des établissements commerciaux. Des schémas ont été adaptés pour l'utilisation de sources de signalisation qui superposent sur une ligne de transmission un signal représentant 15 l'apparition d'un événement, tel qu'un signal d'alarme d'incendie ; ce signal est détecté dans un centre. Jusqu'à présent, il était nécessaire d'adapter l'impédance de sortie de ces dispositifs de signalisation à l'impédance caractéristique de la ligne de manière à transférer la puissance 20 la plus élevée possible. Quand ces systèmes comportent de multiples unités de signalisation, il se produit généralement des bruits et des interférences qui rendent difficile la distinction entre les différents signaux injectés sur la ligne en des points différents. Plus récemment, il a été proposé un système de signalisation 25 sur ligne alimentée, réalisé de manière telle quril ne prélève de courant à la ligne que lorsqu'il est déclenché par une alarme d'incendie par exemple. De plus^ ce type de dispositif est commandé de manière que le transistor pilote de puissance soit ou saturé ou bloqué et une charge linéaire connectée entre le collecteur 30 du transistor pilote et la ligne provoque l'application d'un courant alternatif sur la ligne. Lorsque plusieurs dispositifs de signalisation de ce type sont simultanément conducteurs, il se produit des interférences entre eux, ce dont il résulte des signaux distordus et des bruits, 35 et il est alors très difficile de distinguer ceux des dispositifs de signalisation qui ont été déclenchés. De plus, le fonctionnement de ces dispositifs affecte sérieusement l'impédance caractéristique 70 47374 -2- 2073515 de la ligne et introduit une désadaptation entre les autres dispositifs rattachés et, par conséquent, un affaiblissement des signaux normalement transmis par la ligne. Pour ces différentes raisons, il est nécessaire de réaliser 5 un dispositif de signalisation nouveau et perfectionné. Un tel dispositif doit à tous moments présenter une impédance de sortie élevée par rapport à l'impédance caractéristique de la ligne, et de plus aucune interférence sensible ne doit se produire lorsque plusieurs de ces dispositifs sont déclenchés simultanément. 10 Enfin, la consommation doit être relativement faible de manière à réduire la consommation d'ensemble d5énergie lorsqusun grand nombre de ces dispositifs est utilisé. Pour faire face à toutes ces exigences, le dispositif selon l'invention comporte une source de courant contrôlé commandée 1 5 par un oscillateur-modulateur et un détecteur. Suivant un mode de réalisation de l'invention, la source de courant contrôlé est reliée aux bornes de la ligne de manière qu'elle y prélève en permanence un faible courant tout en y présentant une impédance élevée. 20 la source de courant contrôlé comporte une contre-réaction qui limite les variations de courant résultant d'interférences ou de bruits sur la ligne, et permet d'être sûr que la source de courant présente à tous moments une impédance élevée, ou en d'au-'tres.termes qu'elle a une grande impédance de sortie. L'impédance 25 de sortie est définie par la variation du courant qui passe par les bornes de sortie du dispositif de signalisation lorsque la tension appliquée à ces bornes varie. Dans le dispositif selon l'invention, le courant varie très peu quand la tension appliquée varie. 30 la source de courant est de préférence modulée sinusoïdale- ment par un oscillateur pour délivrer sur la ligne un signal indiquant que le dispositif de signalisation a été déclenché. Le dispositif de signalisation selon l'invention est donc un dispositif nouveau et perfectionné qui comporte une source de 35 courant contrôlé agencé pour délivrer, en liaison avec un dispositif de commande, des signaux d'information sur la ligne et qui, à tout moment,présente aux bornes de la ligne une Impédance 70 k737k -3- 2073515 relativement élevée même lorsqu'il est déclenché pour émettre sur la ligne des signaux identifiables. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard de 5 plusieurs modes de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif. Sur les dessins annexés : la figure 1 représente, sous fozme de diagramme, le dispositif de signalisation selon l'invention, raccordé à un système 10 de télécommunications ; la figure 2 est un diagramme montrant plus en détail le dispositif de signalisation selon l'invention ; la figure 3 est le schéma du mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention ; 15 la figure 4 est le schéma d'un autre mode de réalisation selon l'invention ; et la. figure 5 représente en partie sous forme de schéma, et en partie sous forme de diagramme, un autre mode de réalisation selon l'invention. 20 la figure 1 montre plusieurs dispositifs de signalisation selon l'invention, utilisés avec un système de télécommunications ou autre comportant une ligne de transmission, les fils 11 et 12 de la ligne de transmission peuvent par exemple aboutir à une antenne collective de télévision, à un système téléphonique, ou à un 25 autre système de télécommunications diffusant des informations électriques à un certain nombre d'abonnés, les fils de transmission peuvent également aboutir à une ligne de transport d'énergie en courant continu ou autre. En supposant que le dispositif selon l'invention soit 30 utilisé en liaison avec un système de télécommunications, une tension continue est appliquée aux bornes de la ligne, par exemple par une batterie 13, en plus des signaux d'informations habituels. Dans un système de ce type, la source 13 de courant continu est de préférence reliée aux fils 11 et 12 de la ligne de trans-35 mission au central principal ou à la station de transmission plutôt qu'à tout point distant de la ligne. les dispositifs de signalisation selon l'invention sont 70 4737k -4- 2073515 globalement représentés en 15A et 1 5B et sont constitués chacun d'une source de courant contrôlé 16A ou 16B, d'un oscillateur 17A ou 17B et d'un détecteur 1 8A ou 18B. Les dispositifs de signalisation 15A et 1 5B délivrent des signaux de fréquences différentes 5 sur la ligne de transmission du fait qu'ils sont modulés par les modulateurs 17A et 17B-qui délivrent des signaux de modulation de fréquences différentes. Afin de faciliter l'identification et le positionnement du dispositif de signalisation particulier qui émet des signaux d'information sur les lignes, il est souhaitable 10 d'utiliser, pour chacun des dispositifs de signalisation, des fréquences de modulation différentes. Les oscillateurs peuvent être constitués de n'importe quel type connu d'oscillateur capable de délivrer un signal de modulation tel qu'un signal sinusoïdal faisant varier dynamiquement le courant de sortie délivré par les 15 sources de courant contrôlé. Les oscillateurs sont couplés aux sources de courant contrôlé de manière que l'impédance de sortie du dispositif de signalisation ne soit pas modifiée de façon appréciable lorsqu'il est relié aux bornes de la ligne. Les dispositifs de signalisation selon l'invention sont 20 agencés pour être placés au domicile ou au bureau d'un abonne de manière à être capables de détecter différentes conditions. Par exemple le détecteur peut être un commutateur sensible à la chaleur, un thermomètre, une alarme de vol, un détecteur d'infra-rouge, un détecteur de fumée, un élément photosensible, un élément sensible 25 au mouvement, un détecteur de pression, une valve, un microphone ou tout autre organe susceptible de provoquer une commutation ou autre afin d'ouvrir ou de fermer un dispositif qui déclenche l'oscillateur ou la source de courant contrôlé pour délivrer sur la ligne de transmission un signal indiquant l'apparition d'un évène-30 ment. Dans le mode de réalisation décrit, un faible courant de repos circule continuellement dans la source de courant contrôlé. Cela élimine le "cloc" qui se produirait sur la ligne si les sources de courant contrôlé étaient mises en circuit par la détection d'un événement. 35 Lorsque l'oscillateur délivre un signal de modulation à la source de courant contrôlé, un courant à variation linéaire circule de la source de courant contrôlé vers la ligne, ce signal étant 70 k737k -5- 2073515 adapté pour être détecté par un dispositif de détection et ce signal de courant étant directement proportionnel au signal de modulation entrant (par exemple,à sa tension). Dans le présent mode de réalisation, les oscillateurs commencent à osciller à la 5 détection d'un événement pour moduler la source de courant contrôlé. Il est "bien entendu que l'oscillateur peut également osciller en permanence et être connecté à la source de courant contrôlé pour la moduler à l'apparition d'un événement (par exemple par la fermeture d'un commutateur, agencé pour relier la sortie de l'oscilla-10 teur à l'entrée de la source de courant contrôlé). Un certain nombre de dispositifs de détection représentés globalement par 19 sont destinés à détecter les signaux émis sur la ligne par les dispositifs de signalisation et à discriminer les signaux de fréquences différentes. 15 Les dispositifs de détection sont constitués de filtres à bande passante étroite 20A et 20B accordés sur des fréquences différentes et couplés à des détecteurs de niveau de tension 21A et 21B, tels que des bascules de Schmitt, qui à leur tour délivrent un signal à des indicateurs 22A et 22B (par exemple lampes ou 20 sonneries) pour signaler la réception d'un signal indiquant l'apparition d'un événement à un dispositif de signalisation distant. En fonction de la fréquence du signal détecté, il est alors possible d'indiquer avec précision le dispositif de signalisation distant d'où le signal émane et de prendre les mesures nécessaires (par 25 exemple en cas d'incendie). La figure 2 montre un peu plus en détail le dispositif de signalisation selon la présente invention . l'oscillateur qui délivre le signal de modulation est désigné par 30 et il est relié (normalement ouvert) à la source 33 de courant contrôlé par un commutateur 31/à contacts 30 de travail fermés sous l'action du détecteur 32. La source de courant contrôlé est constituée d'un élément actif 34 tel qu'un transistor couplé à une contre-réaction 35 qui fait circuler le courant dans l'élément actif. La contre-réaction (par exemple une résistance) tend à contrarier toute variation du courant de repos 35 dans la source de courant qui pourrait résulter de bruits ou d'autres perturbations sur .la ligne. Les sources de courant contrôlé selon l'invention sont agencées pour être reliées directement aux 70 47374 -6- 2073515 bornes de la ligne de transmission qui se comporte comme une source de courant continu pour les dispositifs de signalisation. Les sources de courant contrôlé selon l'invention délivrent un courant qui est sensiblement indépendant de l'impédance caractéristique de la ligne 5 tant que cette dernière reste faible et de plus qui présente, même lorsqu'il' est modulé , une impédance relativement élevée en comparaison avec l'impédance caractéristique. La figure 3 représente le schéma d'un mode de réalisation d'un dispositif de signalisation sur ligne alimentée selon l'inven-10 tion. La source de courant contrôlé est constituée d'un premier transistor (EPÎT) 40 connecté en série avec une diode de polarisation 44 et un second transistor (NPII) 42 qui commande le courant circulant dans le transistor 40. Le second transistor 42 est en série supplémentaire 1.5 avec une résistance 43 qui introduit une contre-réaction/puisqu1 elle se trouve dans le circuit de l'émetteur du transistor. La résistance 43 limite le courant continu qui circule dans le transistor 42 et limite donc également le courant qui traverse le transistor 40. Cette résistance 43 a une valeur suffisamment importante pour 20 limiter le courant continu prélevé aux fils de transmission 11 et 12 à une valeur très faible (ml). Un réseau de polarisation constitué d'une diode Sener 45, de résistances 46 et 47, d'un transistor (PHP) 48, d'une résistance 49 en série avec lui et d'une diode Zener 50, permet de déclencher le courant qui circule dans les 25 transistors 40 et 42. La résistance 43 a une valeur très grande, au moins dix fois plus grande que l'impédance d'entrée en base commune du transistor 42. Le réseau oscillateur (modulateur) comporte un transistor (PNP) 52, un transistor (EPN) 53, une résistance de collecteur 30 54 et unE résistance d'émetteur 55. Le démarrage des oscillations s'effectue grâce à un réseau de polarisation de base constitué par les résistances 58 et 59 reliées au transistor 53 et d'un élément résonnant 60 (dans le cas présent un transducteur électromécanique), qui est agencé pour osciller par la réaction positive 35 fournie par le collecteur du transistor 53 à travers un condensateur 61. Les diodes 64 et 65 ont pour rôle de limiter la tension de l1oscillateur* 70 47374 -7- 2073515 Le symbole du transducteur utilisé dans la présente invention représente un composant désigné comme transducteur Twintron. Le transducteur Twintron peut, être fourni par H.B. Engineering, Silver Springs, Maryland et peut être n'importe lequel de la série 5 V.B. Une description plus complète de ce type de transducteur est . fait^ans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique H"0 565 430 du 15 Juillet 1966 déposée par Hugh M. BAKER Jr. ou dans le brevet canadien ÎT° 818 066 „ 10 Le numéro d'Octobre 1967 de la Revue "Electronics" donne également une description du transducteur Twintron. Il est bien entendu que d'autres types d'éléments résonnants électro-mécaniques peuvent être utilisés également, comme par exemple un transducteur piezo-électrique de fréquence acoustique, mais le transducteur 15 du type précité a été préféré parce qu'il est capable de fonctionner convenablement sans prélever de courant important. Afin de maintenir une faible consommation d'énergie dans le circuit de l'oscillateur, le transducteur utilisé doit être relié à une source de haute impédance. Ce résultat est obtenu en chargeant le collec-20 teur du transistor 53 par le transistor 52. Pour déclencher les oscillations, un commutateur de détection 68 qui est normalement fermé et court-circuitant donc à la masse l'entrée du transducteur 60 est ouvert par l'apparition d'un événement (par- exemple fusion d'un élément sensible à la 25 chaleur ) .Cela .permet la ré injection des bruits sur le circuit à l'entrée du transducteur 60 de manière à l'ouvrir pour qu'il délivre un signal de sortie sinusoïdal à une fréquence de résonnance, sur la base du transistor 53 dont les oscillations sont renforcées par la réaction à travers le condensateur 61. 30 Pour faciliter la description du fonctionnement du dispositif de la figure 3, des points P1, P2 et P3 ont été portés sur le dessin. Il sera supposé que le dispositif de signalisation est relié aux bornes des fils 11 et 12 qui délivrent par exemple une tension continue de 10 Volts, que le commutateur de détection 35 68 est fermé, le transistor 48 passant puisque sa base est polarisée à travers la diode Zener 45 et la résistance de polarisation 48.'Il est bien entendu que la ligne peut délivrer jxne tension 70 47374 -8- 2Ô73515 continue supérieure à 10 Volts en fonction des transistors ou des éléments réels utilisés, la diode Zener 50 est conductrice et une tension est appliquée au point P1 (dans ce cas d'environ 7 Volts à cause du type de diode Zener utilisé). Du fait que le point P2 5 est moins positif que le point P1, le transistor 52 est conducteur. A ce moment la tension au point P3 commence à augmenter et le transistor 53 se débloque, le courant qui le traverse étant limité par la résistance 55. Le déblocage du transistor 53 provoque le déblocage du transistor 42 qui à son tour débloque le transistor 10 40 quand un courant commence à circuler dans la diode de polarisation 44 en série avec lui. Le courant dans les transistors 40 et 42 atteint la valeur de repos qui est limitée par la valeur de la résistance 43. En supposant maintenant que le commutateur 68 s'ouvre (par 15 exemple un fil métallique est chauffé par un feu de sorte qu'il s'ouvre), le bruit dans les circuits provoque l'oscillation du transducteur 60 à une fréquence de résonance qui est appliquée à la base du transistor 53 pour moduler le courant dans les transistors 42 et 40 autour de.sa valeur de repos. L'information représen-20 tée par la fréquence de modulation du signal peut alors être détectée de manière connue. L'amplitude du signal de modulation est telle que le transistor, source de courant (source de courant contrôlé). ne peut atteindre la saturation. Le signal de modulation peut être sinusoïdal ou de forme d'onde complexe pouvant être 25 représentée par des sommes ou différences de fréquences sinusoïdales. La figure 4 montre une modification du circuit de .la figure 3. Dans ce cas le courant qui circule dans le dispositif de signalisation, est modulé par la base au lieu de l'être par l'émetteur comme dans la figure 3. 30 Les composants du circuit de la figure 4 sont les mêmes que les composants de la figure 3 et par conséquent, les numéros de la figure 3 sont reportés dans la figure 4 chaque fois qu'il est possible. Au lieu d'un réseau de polarisation destiné à provoquer la conduction du transistor 52, il est prévu un réseau de 35 polarisation constitué par les résistance 70 et 71 reliées à une tension de polarisation (de polarité correcte) pour débloquer le transistor 52» Cette tension peut être fournie par une source secondaire extérieure. 70 47374 2073515 la figure 5 montre un organe destiné à moduler la source de courant modulé par la modulation de la valeur d'une résistance en série avec l'émetteur du transistor 80, source de courant contrôlé. Ce résultat est obtenu en connectant aux "bornes d'une résis-5 tance d'émetteur 83 une cellule photoélectrique 81 dont la résistance varie en fonction de la lumière reçue d'une source lumineuse 82. La cellule photoélectrique utilisée peut être du type C.d.s. la lumière qui atteint la cellule photoélectrique est modulée par un disque 84 entraîné par un moteur 85 commandé lui-même par un 10 commutateur de détection 86. Grâce à la dimension variable des trous et à leur disposition le long de la circonférence du disque la lumière fait varier la résistance de manière à peu près sinusoïdale autour d'une valeur moyenne. Le dispositif selon l'invention est donc un dispositif de 15 signalisation nouveau et perfectionné qui utilise une source de courant contrôlé raccordée à une ligne alimentée et destinée à émettre des informations sur la ligne de transmission. Ce dispositif peut être alimenté directement par une source d'énergie distante, et grâce au fait qu'il est une source de courant, il possède une impé- 20 dance dynamique de sortie élevée qui est principalement en fonction du gain caractéristique du transistor et non de la valeur de la résistance d'émetteur. L'impédance dynamique du dispositif de signa- - lisation à courant contrôlé selon l'invention est au moins 10 fois préférence et de/. 50 à 200 fois plus grande que l'impedance caractéristique 25 de la ligne (qui généralement est inférieure à 1000 ohms). Par conséquent,elle ne modifie pas sensiblement l'impédance caractéristique de la ligne même si plusieurs dispositifs de signalisation sont déclenchés. De plus, le fonctionnement du dispositif est tel qu'un courant 30 le traverse en permanence même pendant sa modulation (en effet, les transistors 40 et/ou 42 ne peuvent être ni. bloqués ni saturés). L'impédance dynamique caractéristique du dispositif de signalisation à courant contrôlé est telle qu'il est possible de disposer plusieurs de ces dispositifs en n'importe quel endroit de la ligne 35 sans introduire de difficultés dues aux interférences mutuelles. Il est bien entendu que les principes de la présente invention peuvent être appliqués à d'autres organes remplissant des fonctions 70 47374 -10- 2073515 similaires, et également que les transistors NPN et PHP peuvent être intervertis en adaptant les conditions de polarisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention,, Il ressort donc de la présente description que les objectifs fixés ont bien été atteints et du fait que certaines modifications peuvent être effectuées sans sortir du cadre de l'invention, il est bien entendu que tout ce qui est décrit ci-dessus en regard des dessins annexés doit être considéré à titre indicatif et non limitatif. 70 47374 -11- 2073515 KEVEHDICATIOHS 1. Dispositif de signalisation destiné à être utilisé avec une ligne de transmission, caractérisé en ce qu'il comporte une source de courant contrôlé agencée pour être connectée aux bornes 5 de la ligne de transmission, un dispositif pour moduler linéairement le courant qui circule dans ladite source de courant de manière que le courant de sortie soit proportionnel à la tension d'entrée, ladite source de courant contrôlé présentant, même lorsqu'elle est modulée, une impédance élevée par rapport à l'impédance carac-10 téristique de la ligne. -2. Dispositif de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de courant comporte une contre-réaction qui limite les variations du courant qui circule dans cette source de courant dans le cas de bruits ou de variations de tension 15 sur la ligne. 3. Dispositif de signalisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source de courant est traversée en permanence par un courant continu de repos lorsqu'elle est reliée à ladite ligne de transmission. 20 4. Dispositif de signalisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de modulation délivre un signal qui fait varier le courant circulant dans la source de courant autour de sa valeur de repos. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que 25 ledit dispositif de modulation délivre un signal sinusoïdal qui fait varier dynamiquement le courant dans la source sans réduire sensiblement l'impédance de repos ou l'impédance dynamique du dispositif de signalisation. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce 30 qu'un courant circule en permanence dans ladite source pendant qu'elle est" modulée. 7. Dispositif caractérisé en ce qu'il comporte une ligne de transmission, une source de courant continu reliée à ladite ligne de transmission, une source de courant contrôlé reliée aux 35 bornes de ladite ligne de_transmission et alimentée par elle, un dispositif qui fait varier le courant circulant dans ladite source, cette dernière présentant toujours une impédance de sortie beaucoup 70 47374 -12- 2073515 plus élevée que l'impédance caractéristique de la ligne. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite source de courant prélève en permanence un courant continu de repos. 5 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit dispositif qui fait varier le courant de la source est constituas d'un dispositif de modulation qui délivre un signal sinusoïdal. 10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce 10 que ladite source comporte une contre-réaction qui limite les effets des variations de la tension de la ligne sur le courant qui circule dans la source. 11. Dispositif de signalisation agencé pour être utilisé avec une ligne de transmission fournissant une tension continue, 15 caractérisé en ce qu'il comporte un transistor connecté en série avec une résistance dans son circuit d'émetteur, un dispositif de polarisation agencé pour être relié à ladite ligne de transmission et destiné à rendre le transistor en permanence conducteur pour un courant continu de repos et un dispositif pour faire varier 20 le courant qui circule dans ledit transistor. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif pour faire varier le courant dans le transistor comporte un second transistor en série avec ledit premier transistor et ladite résistance. 25 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le - dispositif pour faire varier le courant comporte un dispositif de modulation relié audit transistor. 14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif pour faire varier le courant comporte un dis-30 positif de modulation relié audit second transistor. 15. Dispositif selon l'une des revendications 11 et 14, caractérisé en ce que ledit dispositif pour faire varier le courant comporte un détecteur agencé pour provoquer les variations de courant dans ledit premier transistor à l'apparition d'un événement 35 détecté.