Brevet FR2135496A1 — publié le 19721222

L 1 invention est du domaine des télémesures sur ligne téléphonique. Elle con- cerne une transmission à distance d'une valeur d'affaiblissement. Les principales applications sont les mesures sur le circuit même qui sert à la transmission. L'invention a pour objet la transmission dut une valeur d'affaiblissement ou de gain entre une station non surveillée et une station centrale. L'affaiblissement à transmettre peut entre, en principe, d'origine quelconque 10 Il peut être dû à un transducteur sur lequel agit une grandeur physique à télémesurer, par exemple un réseau de fils résistants soumis à une température à mesurer, etc... 20 I1 peut être inscrit manuellement ou automatiquement sur une ligne artificielle de précision, au titre de transmission d'une valeur numérique quelconque ; 30 I1 peut être le résultat d'une mesure d'affaiblissement manuelle ou automatique effectuée au moyen de la ligne d'affaiblissement même servant d'origine à la transmission d'affaiblissement 40 Comme variante particulièrement importante de ce dernier cas, il peut être l'indication d'une ligne artificielle de précision ayant servi à mesurer automatiquement l'affaiblissement du circuit de transmission dans le sens station centralestation non surveillée, et servant ensuite à transmettre la valeur d'affaiblissement de la station non surveillée à la station centrale. I1 est possible de transmettre une valeur d'affaiblissement entre une station non surveillée et une station centrale, comme une valeur numérique quelconque, au moyen d'un codeur recevant la valeur numérique et appliquant le code élaboré à une porteuse engendrée sur place. Selon l'idée de base de l'invention, on procède differemment : l'affaiblissement affectant une fréquence envoyée en ligne est transmis comme tel, et s crit à la station centrale sur une ligne d'affaiblissement qui se règle automatiquement à la valeur d'affaiblissement présentée par l'organe affaiblisseur d'origine. L'invention va être décrite sous sa forme générale et selon diverses modalités, en se référant aux dessins annexés parmi lesquels La figure 1 est un schéma simple représentant le dispositif d'application sous la forme générale Les figures 2 et 3 montrent schématiquement un système complet de télémesure sur circuit téléphonique, appliquant le principe illustré par la figure 1. FIGURE I - La figure I est un schéma symbolique simplifié, où ne figurent que les organes essentiels à la compréhension du principe mis en oeuvre, à l'ex- clusion de tous organes accessoires tels que filtres, dispositifs d'adaptation d'impédance, etc. I est un oscillateur stable en fréquence et en niveau, de fréquence f = 800 Hz par exemple. Il alimente un organe affaiblisseur 2, dont l'affaiblissement peut varier pour une cause quelconque, par exemple sous l'effet d'une grandeur physique l'organe 2 peut être également une ligne artificielle de précision. Un inverseur 3 à deux positions a, b applique à une borne A d'une ligne de transmission 4 soit le niveau direct (position a), soit le niveau affaibli (position b). On suppose que l'inverseur 3 bascule automatiquement sous l'effet dune minuterie 4, par exemple A l'autre extrémité B de la ligne 5, on trouve un amplificateur 6 suivi -d'un détecteur 7. La tension de sortie, redressée et lissée, est appliquée sous forme continue à une entrée d'un comparateur 8, qui reçoit sur l'autre entrée une tension continue issue d'une source continue de référence,9, de valéur U, par l'intermédiaire d'une première ligne artificielle de précision 10, en série avec une deuxième ligne artificielle de précision 12.La ligne artificielle 10 peut être réglée automatiquement par un organe de commande 11 par exemple pasà-pas, qui peut être connecté à la sortie du comparateur 8. De même la ligne artificielle 12 peut, de son côté, être réglée automatiquement par un organe de commande 13, identique à l'organe Il de préférence, qui peut être également connecté à la sortie du comparateur 8. La sortie du comparateur 8 est connectée à l'entrée de l'organe 11 ou à l'entrée de l'organe 13 selon la position d'un inverseur 14 à deux positions a, b respectivement. L'inverseur 14 bascule sous l'effet d'une minuterie 15, par exemple. Les minuteries 4 et 15 sont agencées et réglées pour passer alternativement à peu près simultanément en position a et en position b. Le fonctionnement est le suivant A l'origine, les deux lignes artificielles 10 et 12 sont à zéro. Dans la position a des inverseurs 3 et 14, l'organe 11 augmente progressivement l'affaiblissement de la ligne artificielle 10, jusqu a ce que le comparateur 8 accuse le passage par ltéquilibre. A ce moment-là, la progression de la ligne artificielle 10 s'arrête. L'affaiblissement marqué par la ligne artificielle 10 est la valeur d'affaiblissement de la ligne 5 pour la fréquence f, telle qu'elle est évaluée en fonction de la tension de référence U de la source continue 9. Ensuite, les minuteries 4 et 15 font passer les inverseurs 3 et 14 en position b. Le niveau émis en A est diminué de la valeur d'affaiblissement de l'organe 2. L'équilibre est alors rétabli par la ligne artificielle 12 sous la commande de l'organe 13 Au moment où l'équilibre est atteint, l'affaiblissement affiché par la ligne artificielle 12 est égal à l'affaiblissement de l'organe 2. On peut représenter l'ensemble du processus décrit ci-dessus par un tableau 3 14 NA 10 12 " 0 a + + N Z1 0 o b + + N 2 Z1 Z2 o N représente le niveau appliqué à la borne A de la ligne 5. A On suppose qu'à l'origine, dans un état préliminaire, il n'y a pas de niveau appliqué en A. Les deux lignes 10 et 12 sont à zéro. Dans la position a de l'inverseur 3, accompagnée de la position a de l'in- verseur 14, un niveau de référence N est appliqué en A. La ligne artificielle o 10 est réglée automatiquement par l'organe 11 à une valeur d'affaiblissement Z1 assurant l'équilibre sur le comparateur 8, à0,01 dB près par exemple. Puis les deux inverseurs basculent sur la position b. Le niveau d'émission en A est affecté de l'affaiblissement Z2 de l'organe 2, il devient N - Z2 A l'extrémité o B, c'est maintenant la ligne 12 qui est ajustée automatiquement de façon à rétablir l'équilibre, qui est atteint lorsque l'affaiblissement de la ligne artificielle 12 est exactement égal à celui de l'organe 2, à la sensibilité du système près. Il est à noter que l'affaiblissement de tarage Z1 peut être affecte de diverses erreurs 10 Erreur sur le niveau d'emission No, qui peut accidentellement dévier de la valeur nominale 2 Erreur sur la tension continue de référence U, qui peut de son côté, dif férer de la valeur de consigne. Cependant la mesure de l'affaiblissement Z2 de l'organe 2 par recopie de son affaiblissement sur la ligne artificielle 12 échappe complétement à toute erreur instrumentale. Une erreur ne pourrait provenir que du comparateur 8, mais on sait construire de tels organes avec une grande sécurité. La ligne artificielle 12, organe passif reste identique à elle-même à peu près indéfiniment tant qu'elle n'est pas soumise à surcharge. Par contre, la transmission d'une valeur d'affaiblissement depuis une station non surveillée par cedage exigerait le fonctionnement correct d'un codeur et d'un modulateur, organes d'une relative compléxité, surtout le premier, pouvant nécessiter un contrôle et un entretien, opérations malaisées agissant d'une station en principe non surveillée. Le procédé de l'invention se distingue donc par une remarquable fiabilité, accompagnée d'un bas prix de revient des équipements mis en oeuvre. FIGURES 2 ET 3 - Ces figures illustrent l'application du principe général représenté par le schéma de la figure 1, à la mesure automatique des paramètres de transmission d'un circuit tél'phonique entre une station directrice D et une station d'extrémité Y. Le système décrit dans les figures 2 et 3 assure l'affichage dans quatre mémoires situées d la station directrice des valeurs suivantes Equivalent sens D - Y, Equivalent sens Y Rapport signal/bruit sens D - Y, Rapport signal/bruit sens Y - D. FIGURE 2 - L'équipement de la station d'extrémité Y comprend les organes suivants Une ligne téléphonique à grande distance t est connectée entre un autocommutateur 40 de bornes P et P' et un autocommutateur 50 (voir figure 3). 20 est un générateur de fréquence fl = 800 Hz, destiné aux mesures dans le sens Y - D 21 est une source continue de référence, de tension U L3 est une ligne artificielle de précision @ M est une mémoire sur laquelle peut s inscrire la valeur numérique de l'affaiblissement de la ligne L3 22 est une logique d'équilibrage ; 23 est un amplificateur différentiel fonctionnant en comparateur à deux entrées el et e2. 24 est un amplificateur, suivi d'un organe détecteur 25. Le niveau à la sortie de 25 peut étre contrôlé par un appareil de mesure 26. 27 est un amplificateur, ainsi que 29, un organe de correction psophométrique 28 étant inséré entre les deux. L'amplificateur 29 est suivi d'un détecteur 30. 31 est une résitance d'équilibrage, par exemple 600 #o 32 est une résistance de découplage, connectée à la borne de réception P'. 33 est un filtre passe-bande connecté à l'extrémité de la résitance 32, sa bande passante est centrée sur f1 = 800 Hz. Il est suivi d'un amplificateur 34 et d'un détecteur 35. La même extrémité de la résistance 32 est connectée à l'entrée d'un filtre passe-bande 36, de fréquence centrale f2= 2000Hz, suivi d'un amplificateur 37 et d'un détecteur 38. Les sorties des détecteurs 35 et 38 sont reliées à l'entrée d'un conditionneur 39 à quatre sortie. L'ensemble 24-26 est une chalea à faible gain destine aux mesures d'affaiblis- sement dans le sens D - Y. L'ensemble 27 - 30 est une chaîne à gain élevé e correc- tion psophométrique destinée aux mesures de bruit dans le sens D - Y. L'@nsemble 33 - 39 est un système de télécommande à quatre p@sitions de sortie, @xploitant deux fréquences d'entrée, f1 et f2. On notara que la fréquen@e f1 (=800 @z) sert d'une part aux mesures d'affaiblissement, d'autre part à la telécommande. L'équipement comprend sept relais R1 à R7 à deux positions, repos (r), travail (t). Ces sept relais sont positionnés par le système de télécommande. Pour la position r des relais R5, R4 et la position t du relais R1, on a la position d'émission directe. Pour la position t des rclais t1, R4, R5, R6, R7, on a l'émission à travers la ligne artificielle L3. Pour la position r de Ri, on est en position de réception, pour R2 et R3 en position t, on reçoit sur la chaîne à faible gain 24, 25. Pour R2 et PS, en position r, on reçoit sur la chaîne à gain élevé 27-30. Pour R6 et R7 en position r, la ligne artificielle L3 est connectée entre la source de référence 21 et l'entrée e2 du comparateur 23. L'entrée el dudit comparateur est alors reliée à 25 pour la position t du relais R3, et à 30 pour la position r du relais R3. La logique d'équilibrage 22 augmente l'affaiblissement de la ligne L3 jusqu'au besculement du signal de sortie dudit comparateur à ce moment-là, la valeur d'affaiblissement de la ligne L3 reste stationnaire. FIGURE 3 - Du côté de la station directrice D, la ligne L aboutit à un autocommutateur 50, de bornes de sortie Q (réception) et Q' (émission). La chaine 51 - 54 est l'homologue de la chaîne 27 - 30 de la figure 2. En plus, un filtre passe-bande 55 peut etre inséré à la place du correcteur psophométrique 52. La chaîne 56 - 58 est lthomologue de la chaîne 24 - 26 de la figure 2. 59 est une résistance 600#o 60 est un générateur de fréquence f1 semblable à 20. 61 est un générateur de fréquence f2 = 2000 Hz, par exemple, servant à la télécommande des relais à la station Y (en interconnexion avec la fréquence f1). 62 est un comparateur à deux entrées e1, e2 identique à 23. L1 et L2 sont deux lignes artificielles en série entre une source continue de référence 63 et el. La logique d'équilibrage 64 est identique à 22. M' est une mémoire qui conser-v ve l'affaiblissement marqué par LI. L'équipement comprend encore quatre mémoires Mi ... M4, avec des organes d'affichage correspondants 65...68, respectivement, une commande de séquence 69, et onze relais R11 à R22. Les relais R14 et R15, notamment, connectent organe 52 en position r, et l'organe 55 en position t. La logique d'équilibrage 64 agit sur la ligne L1 en position r du relais R 17 et sur la ligne L2 en position t du relais R17. FONCTIONNEMENT - L'ensemble des mesures sur le circuit s'effectue selon un processus à dix phases, qui est exposé ci-dessous. Phase 1 - Les deux équipements D et Y du système de télémesure sont connectés aux extrémités du circuit à quatre fils. Toutes les memoires : M en Y, M', Mi, M2, M3, M4 en D sont à zéro. Les logiques d'équilibrage sont au repos. Phase 2 - D met le niveau nominal de mesure à 800 Hz. L'arrivée du signal à 800 Hz en Y provoque l'émission locale du 800 Hz vers D et le démarrage de la logique d'équilibrage 22 qui augmente la ligne L3 centibel par centibel jusqu'à provoquer le basculement de l'amplificateur différentiel 23. Ce basculement qui se produit quand la tension de référence après atténuation devient inférieure à la tension reçue de la ligne, bloque le fonctionnement de la logique d'équilibrage 22 et fixe sur une valeur déterminée la position de l'atténuateur L3. Pour un dimensionnement convenable de la tension de référence U et de la chaîne d'amplification à faible gain 24-25, la valeur de L3 est la valeur de l'équivalent du circuit dans le sens DY. Dans le même temps l'arrivée en D du signal à 800Hz émis depuis Y a permis de régler la ligne L1 suivant le processus qui vient d'être décrit. La valeur finale de l'atténuateur L1 est la valeur de ltéquivalent du circuit dans-le sens YD. Phase 3 - Quand l'amplificateur différentiel 62 de D a basculé, la valeur de L1 qui sera conservée tout au long du processus de mesure est mise en mémoire en M' et en Ml Le résultat est alors disponible sous la forme de polarités permanentes sur deux groupes de quatre fils (db et dixième de db). Tout au long de la phase 2/les appareils de mesure à aiguille 26-58 ont dévié aux deux extrémités de la ligne. Ils ont permis le réglage (éventuel) des équivalents aux valeurs nominales. Phase 4 - Au cours de cette phase D n'émet plus le signal à 800 Hz mais une tension de 2kHz, qui provoque en Y le basculement de l'atténuateur L3 de la chaîne de réception sur la chaîna d'émission. Dans le même temps la logique d'équilibrage 64 de D est connectée pour régler une seconde ligne artificielle L2. Y emet dans ces conditions un niveau de 800 Hz atténué d'une quantité égale à l'équivalant DY du circuit. A la reception en D la tension recueillie est comparée à une tension de référence atténuée dune quantité égale à l1équivaLent YD du circuit L1. Dans ces conditons I'atténuateur L2 de D se règle sur la valeur de l'atténua- teur L3 de Y, ctest- -dire que sa valeur finale représente l'équivalant DY à 800 Hz. Phase 5 - Lorsque l'amplificateur différentiel 62 de D a basculé la valeur de L2 est transférée dans la mémoire M2 et le résultat de la mesure d'équivalent DY est disponible en M2. Phase 6 - Au cours de la phase 6 aucune extrémité n'émet de fréquence en ligne. Les chaînes à grand gain 27-30, 51, 52, 53, 54 qui présentent une courbe de réponse psophométrique sont en service. La ligne L1 est remplacée par une atténuation égale à zéro. Les lignes artificielles d'extrémité L3 en D et L3 en Y se règlent sur les tensions de bruit recueillies aux deux extrémités du circuit. Quand les amplificateurs différentiels 23 et 62 basculent la valeur de L2 représente la valeur du bruit du circuit recueilli en Y. Phase 7 - La phase 7 correspond au transfert de la valeur de L2 dans la mémoire M3. Phase 8 - Au cours delta phase 8, la ligne L1 est remise en service et affaiblit la tension de référence de D dtune quantité égale à ltéquivalent YD. La ligne L3 qui vient d'être réglée sur le bruit de fond recueilli en Y est inséré dans la chaîne d'émission de Y qui envoie en ligne vers D le niveau de mesure à 800.Bz affaibli d'une quantité égale à ltécart entre la tension psophométrique de bruit et le niveau de mesure. Au cours de cette phase la chaîne réception à grand gain de D ne présente plus une réponse psophométrique (51, 55, 53, 54) mais une valeur sélective à la fréquence 800 Hz. Le niveau recueilli à la sortie du récepteur de D est dans ces conditions égal (à une constante près) à Nb - AEq YD ou Nb représente le niveau de bruit psophométrique recueilli en E et A Eq représente 11 affaiblissement à 800 Hz du circuit dans le sens YD. Si lton compare ce niveau au niveau de référence atténué de l'équivalant YD conservé dans M', on régle L2 sur une valeur qui est égale au rapport signal/bruit a l'extrémité Y du circuit. Phase 9 - La phase 9 correspond au transfert de la nouvelle valeur de L2 dans la mémoire M4. Phase 10 - Dans cette phase finale, le circuit est remis à la disposition de l'axploitation et les extrémités du système de télémesure sont deconnectées. Les mémoires M1, M2, M3 et M4 conservent les informations quelles contiennent jusqu'à la prochaine série de mesures ou jusqu'à l'arrêt de l'alimentation du système qui peut être manuel ou automatique. Le temps total pour le déroulement de la série des quatre mesures Equivelent YD Equivalent DY signal/bruit en D signal/bruit en Y est de l'ordre de trois secondes. Le principe qui vient d'être exposé peut être appliqué pour la télémesure des circuits n'aboutissant pas dans une station directrice (circuit type E). Il suffit, en effet, de transférer toutes les valeurs caractéristiques du circuit du type E dans la ligne artificielle L3 de la station d'extrémité du circuit de type A ou B. Le principe qui vient d'être exposé peut enfin permettre la télémesure à plusieurs fréquences par un complication du dispositif de télécommande qui assure le positionnement de Y depuis la station d'origine D. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de télémesure d'un affaiblissement Z présenté par un atténuateur situé à une station éloignée Y, à partir d'une station directrice D, reliée à la station Y par une ligne L, caractérisé en ce qu'il comprend à la station éloignée un générateur de fréquence fl, un premier inverseur Fermettant d'appliquer à la ligne soit un niveau d 'émission direct (position a), soit le même niveau ayant subi l'affaiblissement Z de l'atténuateur (position b), à la station directrice deux lignes artificielles en série , L1 et L2 connectées entre une source continue de référence et une entrée d'un comparateur à deux entrées dont l'autre entrée est connectée à la sortie d'une chaîne de réception de ladite fréquence fi, la sortie dudit comparateur étant connectée soit à une logique d'équilibrage agissant sur le réglage de la ligne L1, soit à une logique d'équilibrage identique ou différente agissant sur le réglage de la ligne L2, un deuxième inverseur à deux positions a et b dont la première connecte la sortie dudit comparateur à la ligne Li et la deuxième connecte la sortie du comparateur à la ligne L; ; - des moyens de synchronisation de deux inverseurs entre aux. 2/ Dispositif de mesure et de télémesure de l'équivalent d'une ligne téléphonique L dans le sens YD entre une station directrice D et une station éloignée Y, et dans le sens DY , ainsi que du rapport signal/bruit de la ligne L dans le sens DY et dans le sens YD, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte à la station D deux lignes d'affaiblissement L1, L2 en série, une première source continue de référence et une première entrée d'un comparateur, une logique d'équilibrage connectée à la sortie dudit comparateur et pouvant être connectée soit sur la ligne L1, soit sur la ligne L2 sous la commande d'un inverseur, un dispositif d'émission à fréquence fl, une première chaîne de réception à gain relativement faible, une deuxième chaîne de réception à gain élevé l'une, ou l'autre de ces deux chaînes pouvant être alternativement connectée à l'autre entrée dudit comparateur ; - à la station éloignée une ligne d'affaiblissement L3, pouvant être insérée par des moyens de commutation appropriés soit entre un générateur à fréquence fl, soit entre une source continue de référence et une première entrée d'un eomparateur, dont l'autre entrée est connectée soit à la sortie d'une chaîne de réception à faible gain, soit à la sortie d'une chaîne de reception à grand gain. 3/ Dispositif selon la revendiccation 2, caractérisé en ce que la chaine de réception à gain élevé côté station Y contient un organe de correction psophométrique. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chaîne de réception côté station D peut contenir soit un organe de correction psophométrique, soit un filtre passe-bande centré sur la fréquence fi. 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il contient une mémoire pour l'état de la ligne L3 et une mémoire pour l'état de la ligne L1. 61 Dispositf selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il contient quatre mémoires et organes d'affichage associés, dont une est connectée à la sortie de la ligne artificielle L1 et contient l'équivalent eD, et trois sont connectées à la sortie de la ligne artificielle L2 et contiennent respectivement l'équivalent DY, le rapport signal/bruit DY, le rapport signal/bruit YD. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la station D contient un deuxième émetteur de fréquence f2 servant à la télécommande. 8/Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la station D est équipée d'une commande de séquence. 9/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la station Y est équipée d'un dispositif de télécommande à quatre positions comportant une chaîne de réception à la fréquence fl, une chaîne de réception à la fréquence f2 et un conditionneur à quatre états de sortie.