Brevet FR2227571A1 — publié le 19741122

La présente invention concerne un système de transmass-on dllnformations pour la commande d'horloges receptrices à partir d'une horloge mère digitale fonctionnant selon un certain code, par exemple le code binaire décimal. On connaRt à l'heure actuelle divers systèmes de transmission pour distribuer heure, à partir d'une horloge principale dite horloge mère, a plusieurs horloges secondaires ou réceptrices placées par exemple dans de grands ensembles tels que hôpitaux, usines, aéroports, etc Dans certains de ces systèmes, on utilise simplement des impulsions de courant continu sur deux fils de liaison, avec ou sans inversion de la polarité à chaque impulsion. Malheureusement, de tels systèmes ne tolèrent aucune interruption de courant et doivant donc obligatoirement être alimentés par piles ou batteries. On connaît également des systèmes utilisant des impulsions de courant continu sur deux fils, avec un fil supplémentaire pour le rattrapage de l'heure en cas d'interruption du courant d'alimentation. Ce rattrapage est cependant très lent, environ 20 minutes par heure. Ainsi, une interruption de courant de une heure laisse l'installation hors service pendant trois heures après la remise du courant, ce qui est prohibitif dans certaines applications. On connaît enfin des systèmes utilisant une inversion en va-et-vient sur trois fils, associée à une mémoire mécanique, avec en plus un quatrième fil de synchronisation. Bien que le rattrapage de heure soit ici beaucoup plus rapide, environ une heure en deux minutes, ce rattrapege demande néanmoins un certain laps de temps qui n1 est pas tout à fait négligeable. Mais surtout, la nécessité de prévoir quatre fils de liaison constitue une servitude importante qui augmente sensiblement le coût et la complexité de l'installation dans certains cas. La présente invention a pour but principal de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un système de transmission du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce que horloge mère est associée à un générateur d'impulsions capable d'engendrer périodiquement, sur une ligne bifilaire de liaison connectée aux horloges réceptrices, un train d'impulsions à haute fréquence dont le nombre correspond précisément au code de l'horloge mère à l'instant considéré, des moyens de réception étant prévus sur chaque horloge réceptrice pour reconstituer à partir de ce train d'impulsions un code utilisable par l'horloge réceptrice correspondante. On conçoit aisément qu'un tel système permette une remise à heure extremement rapide des horloges réceptrices après une éventuelle interruption de courant, horloge mère étant naturellement équipée d'une réserve de marche en cas dtinterruption du courant secteur. En utilisant par exemple des trains d'impulsions à I MHz émis tous les cinquantièmes de seconde, la remise à heure d'une horloge réceptrice du type électronique peut s'effectuer en un temps qui est inférieur au dixième de seconde, ctest-à-dire quasi instantanément. De plus, le fait que ce système ne nécessite que deux fils de liaison simplifie considérablement l'installation tout en réduisant son coût. Dans une forme de réalisation particulière de 1 invention, le générateur d'impulsions comprend un rythmeur permettant d'injecter périodiquement dans la ligne un signal impulsionnel haute fréquence, un compteur de recherche de parité pour reconstituer, à partir des impulsions envoyées dans la ligne un code du même type que celui utilise par l'horloge mère, et une table de parité pour comparer à chaque instant le code de l'horloge mère avec le code disponible à la sortie du compteur de recherche de parité et pour engendrer un signal apte à bloquer le rythmeur lorsque ces deux codes sont en égalité. Ainsi, le nombre des impulsions envoyées dans la ligne correspond automatiquement au code de l'horloge mère à l'instant considéré, puisque l'émission de ces impulsions est précisément arrêtée au moment où le code reconstitué a partir desdites impulsions est égal à celui de l'horloge mère. De préférence, le rythmeur est constitué par une simple porte logique recevant respectivement sur ses trois entrées le signal de sortie de la table de parité, le signal haute fréquence, et un signal basse fréquence effectuant le blocage périodique de ladite porte, ce signal basse fréquence étant également utilisé pour effectuer la remise à zéro périodique des différents compteurs du compteur de recherche de parité. Le signal basse fréquence pourra, par exemple, être constitué par du 50 Hz, ce qui correspond à des trains d'impulsions à haute fréquence émis tous les cinquantièmes de seconde. Une telle périodicité des trains d'impulsions est largement suffisante dans la plupart des cas, puisque les horloges réceptrices n'affichent généralement pas les secondes, mais seulement les heures et les minutes. Gluant aux moyens de réception, ils comprennent pour chaque horloge réceptrice un ensemble de compteurs recevant les trains d'impulsions envoyés dans la ligne pour reconstituer, à partir des impulsions d'un train donné, un code utilisable par l'horloge réceptrice considérée, un ensemble de mémoires pour enregistrer ledit code et le retransmettre ensuite à l'horloge, et un bloc séquentiel pour commander le fonctionnement des compteurs et des mémoires selon une séquence prédéterminée. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, la séquence de fonctionnement des compteurs et des mémoires s'effectue selon un cycle à cinq temps correspondant à cinq trains d'impulsions successifs. Ainsi, l'horloge réceptrice n'est en réalité remise à l'heure que tous les cinq trains d'impulsions, soit tous les dixièmes de seconde lorsque leur périodicité est de 50 par seconde. Dans ce cas, le bloc séquentiel est avantageusement constitué par un monostable sensible aux trains d'impulsions envoyés dans ligne, actionnant un compteur par cinq associé à un décodeur à cinq positions, ce décodeur commandant de façon séquentielle l'ouverture et la fermeture des portes logiques associées aux compteurs et aux mémoires. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels-: - la figure 1 est un schéma synoptique d'une installation de distribution de l'heure conforme à la présente invention - la figure 2 est un schéma synoptique plus détaillé du générateur d'impulsions faisant partie de cette installation ; et - la figure 3 est un schéma synoptique, également plus détaillé, des moyens de réception associés au générateur d'impulsions de la figure 2. L'installation représentée sur le schéma synoptique de la figure 1 comprend tout d'abord une horloge principale, dite horloge mère, du type digitale et qui fonctionne selon un certain code, par exemple le code binaire décimal. Cette horloge mère se compose essentiellement, de façon connue en soi, d'un générateur d'impulsions I de grande précision, par exemple à quartz, de trois diviseurs logiques 2, 3 et 4, respectivement pour les secondes, les minutes et les heures, et d'un système de visualisation 5 en heures, minutes et secondes, avantageusement du type à affichage numérique lumineux. I1 va de soi par ailleurs que cette horloge mère sera pourvue d'une réserve de marche constituée par exemple par des batteries pour le cas où il se produirait une interruption du courant d'alimentation secteur. Conformément à 1' invention, l'horloge mère est associée à un générateur d'impulsions 6, qui sera décrit plus en détail par la suite et qui est 'capable d'engendrer périodiquement a sa sortie un train d'impulsions à haute fréquence dont le nombre correspond précisément au code de l'horloge mère à l'instant considéré. On notera cependant dès maintenant que pour informer le générateur 6 de la position horaire de l'horloge mère, on utilise le code binaire décimal des heures et des minutes seulement, c'est-à-dire celuiissu des seuls compteurs-diviseurs logiques 3 et 4, ainsi que cela est d'ailleurs illustré sur la figure. L'installation est complétée par un certain nombre d'horloges réceptrices, reliées à la sortie du générateur 6 par une ligne 7 et qui dans l'exemple décrit ici sont électroniques, mais pourraient tout aussi bien être mécaniques, le cas échéant. Sur la figure, on a bien entendu représenté une seule de ces horloges, qui sont essentiellement constituées par un système de visualisation 8 en heures et minutes, également avantageusement du type à affichage numérique lumineux, associé à des moyenne réception particuliers 9 des informations transmises du générateur 6 par la ligne 7, moyens de réception qui seront décrits plus en détail- par la suite en regard de la figure 3. Si l'on se réfère maintenant au schéma synoptique de la figure 2, on peut voir que le générateur d'impulsions 6 se compose essentiellement d'un rythmeur 10, d'un compteur de recherche de parité 11 et d'une table de parité 12. Le rythmeur 10 est constitué par une simple porte logique ET-NON 13 à trois entrées et dont la sortie est connectée à la ligne bifilaire 7 de liaison avec les horloges réceptrices. Cette porte 13 reçoit en permanence sur l'une de ses entrées un signal impulsionnel haute fréquence HF, par exemple à I MHz, et sur une autre de ses entrées un signal impulsionnel basse fréquence BF, par exemple à 50 Hz, tandis que sa troisième entrée est connectée directement à la sortie de la table de parité 12. Il convient de noter dès maintenant que ce sont les impulsions HF à 1 MHz qui sont envoyées périodiquement dans la ligne 7, et qui constituent par conséquent l'information transmise aux horloges réceptrices. Le compteur de recherche de parité 11 est essentiellement constitue par un ensemble de quatre compteurs logiques 14, 15, 16 et 17, respectivement par 10, par 6, par 10 et par 3. Ces quatre compteurs ont pour but de reconstituer, à partir des impulsions à 1 MHz envoyées dans la ligne 7, le code binaire décimal utilisé par l'horloge mère. A cet effet, le compteur 14 est connecté directement à la sortie du rythmeur 10. Le compteur de recherche de parité 11 est complété par un dispositif 18 de remise à zéro de ses différents compteurs, connecté à l'entrée BF et agissant lorsque ledit signal BF est l'état 0. On notera dès maintenant que ce dispositif 18, associé à deux portes ET-NON 18', permet également d'éviter le blocage des horloges réceptrices sur 23 h 59 mn lorsque l'horloge mère indique 00 h 00 mn. Quant à la table de parité 12, elle comprend tout d'abord une série de treize portes logiques OU exclusif 19, dont les entrées sont respectivement connectées aux sorties des compteurs 14 à 17 du compteur de recherche de parité 11 et aux sorties correspondantes des compteurs de l'horloge mère, par l'inter- médiaire d'une série de bornes d'entrée E. On retrouve donc sur ces différentes bornes d'entrée E le code binaire décimal de l'horloge mère à l'instant considéré, mais seulement pour les heures et les minutes comme on l'a vu plus haut. Il faut ainsi, en code binaire décimal, quatrbornes pour représenter les unités de minutes UM, trois bornes pour représenter les dizaines de minutes DM, quatre bornes pour représenter les unités d'heures UH et deux bornes pour représenter les dizaines d'heures DH, soit treize bornes en tout. La table de parité 12 est complétée par une série de se,t portes logiques OU-NON 20, reliant deux à deux les portes 19 et dont les sorties sont respectivement connectées aux diverses entrées d'une porte logique unique 21, du type ET-NON. Cette porte 21 constitue 11 étage final de la table de parité et sa sortie est donc connectée directement à l'entrée du rythmeur 10. En se référant maintenant au schéma synoptique de la figure 3, on peut voir que les moyens de réception 9 associés à chaque horloge réceptrice comprennent principalement un ensemble de compteurs 22, un ensemble de mémoires 23 et un bloc séquentiel 24, pour commander le fonctionnement de ces deux ensembles selon une séquence prédéterminée. L'ensemble de compteurs 22 est constitué de quatre compteurs logiques 25 à 28, respectivement par 10, par 6, par 10 et par 3, analogues aux compteurs 14 à 17 du compteur de recherche de parité il et qui ont également pour but de reconstituer le code binaire décimal de l'horloge mère à partir des impulsions à 1 MHz envoyées dans la ligne de liaison 7. A cet effet, l'entrée du compteur 25 est reliée à ladite ligne 7 par l'intermédiaire d'une porte logique OU-NON 29 faisant partie du bloc séquentiel 24. On notera par ailleurs que la remise à zéro de ces compteurs s'effectue par l'intermédiaire d'une porte logique ET-NON 30 qui fait également partie du bloc séquentiel 24. L'ensemble de mémoires 23 est formé de quatre mémoires 31 à 34, conçues pour enregistrer le code binaire décimal reconstitué sur les différentes sorties des compteurs 25 à 28 et pour le retransmettre ensuite au système de visualisation 8 de horloge, par l'intermédiaire de treize bornes de sortie S correspondant respectivement aux unités de minutes UM, aux dizaines de minutes DM, aux unités d'heures UH et aux dizaines d'heures DH. L'ouverture et la fermeture de ces mémoires 31 à 34 s'effectuent par l'intermédiaire d'une porte logique ET-NON 35 faisant partie du bloc séquentiel 24. Le bloc séquentiel lui-meme comprend, outre les portes 29, 30 et 35 déjà mentionnées, un monostable 36 commandant le fonctionnement d'un compteur par cinq 37 associé à un décodeur à cinq positions 38. Le monostable 36 est sensible aux trains d'impulsions successifs envoyés dans la ligne 7 et son entrée est donc connectée directement à cette ligne. Il est en outre réglé de manière à pouvoir basculer très rapidement, en environ 1/500 de seconde, et il fait avancer à chaque fois le compteur 37 d'un pas. Quant au décodeur 38, il est conçu pour commander de façon séquentielle l'ouverture et la fermeture des différentes portes 29, 30 et 35. Sa sortie 0 est ainsi reliée à la porte 29, sa sortie 1 à la porte 35 et sa sortie 4 à la porte 30, tandis que ses deux autres sorties restent libres. L'installation de distribution de l'heure qui Nient d'être décrite fonctionne de la manière suivante Supposons tout d'abord pour simplifier que l'heure affichée par l'hor- loge mère à l'instant considéré soit par exemple de 00 h 09 mn. Le code binaire décimal correspondant est alors 00 ....1001, et ce code se retrouve naturellement sur les différentes bornes d'entrée E de la table de parité 12, comme illustré sur la figure 2. Supposons en outre que tous les compteurs 14 à 17 du compteur de recherche de parité 11 aient été remis à zéro au cours de l'instant précédent. Toutes les sorties de ces compteurs sont donc à l'état 0. La situation est alors celle qui est illustré sur la figure 2, c'està-dire que la sortie d'au moins une des portes 19 est à l'état 1, en l'occurrence les dixième et treizième portes. Par suite, la sortie d'au moins une des portes 20 est également à l'état 0, en l'occurrence la cinquième et la septième, de sorte que la porte 21 présente finalement à sa sortie un état 1. Ainsi, lorsque le signal BF à 50 Hz appliqué à l'entrée de la porte ET-NON 13 du rythmeur 10 passe à l'état 1, les impulsions HF à I MHz peuvent passer dans la ligne 7. Ces impulsions excitent les compteurs 14 à 17 qui commencent à se charger, jusqu'à ce que le code binaire décimal reconstitué à la sortie de ces compteurs soit identique au code figurant sur les bornes d'entrée E de la table de parité, code qui provient de l'horloge mère elle-même. A ce moment-là, en effet, il y a coincidence des deux codes et les sorties des portes 19 sont donc toutes à l'état 0. Par suite, toutes les sorties des portes 20 sont également à l'état 1 et l'on obtient donc un état O sur la sortie de la porte 21, ce qui provoque le blocage immédiat du rythmeur 10, par fermeture de sa porte 13. il s'ensuit évidemment que les impulsions HF à 1 MHz ne peuvent plus passer dans la ligne 7, ce qui provoque également l'arrêt des compteurs 14 à 17. Ainsi, la ligne 7 de liaison avec les horloges réceptrices reçoit des impulsions à une fréquence de 1 MHz, jusqu a concurrence du nombre d'impulsions nécessaire pour que le code reconstitué par le compteur de recherche de parité 11 corresponde au code de l'horloge mère, soit neuf impulsions dans l'exemple particulier décrit ici. Quand le signal BF à 50 Hz passe à l'état 0, il confirme le blocage du rythmeur 10 et provoque simultanément la remise à zéro des compteurs 14 à 17, par l'intermédiaire du dispositif 18. Lorsque le signal BF à 50 Hz repasse ensuite à l'état 1, le rythmeur 10 se trouve à nouveau débloqué. Deux cas peuvent alors se présenter. Si le code binaire décimal de l'horloge mere apparaissant sur les bornes d'entrée E de la table de parité 12 est le même que précédemment, on a évidemment le même processus, c'est-à-dire qu'un train de neuf impulsions est envoyé dans la ligne 7. Si par contre, le code a changé, une impulsion de plus est envoyée dans là ligne, soit dix impulsions. On voit par conséquent en définitive que le générateur 6 permet d'envoyer tous les cinquantièmes de seconde, dans la ligne 7, un train d'impulsions à 1 MHz dont le nombre correspond précisément au code binaire décimal de l'horloge mère. Voyons maintenant ce qui se passe au niveau des moyens de réception 9 associes à chaque horloge réceptrice. Supposons tout d'abord qu'à l'instant considéré, le compteur 37 soit dans un état tel que- le décodeur 38 présente un état O sur sa sortie 0 et un état 1 sur toutes ses autres sorties. Dans ces conditions, la porte OU-NON 29 est ouverte et laisse passer le train d'impulsions à 1 MHz qui est envoyé à cet instant sur la ligne 7 par le générateur 6. Ces impulsions chargent donc les compteurs 25 à 28 qui reproduisent ainsi sur leurs sorties le code binaire décimal correspondant au nombre d'impulsions dudit train, soit le code 00.... 1001 dans le cas d'un train de neuf impulsions. Lorsque les impulsions cessent, le monostable 36 présente un état O à sa sortie et fait avancer le compteur par cinq 37 d'un pas. Le décodeur 38 présente donc alors un état 0 sur sa sortie 1, tandis que ses autres sorties sont à l'état 1. Comme la sortie 0 du décodeur est à l'état 1, la porte 29 est fermée et interdit désormais tout passage des impulsions venant de la ligne 7 vers les compteurs 25 à 28. Ces derniers se trouvent donc en quelque sorte bloqués. Simultanément, l'état 0 de la sortie 1 du décodeur 38 entraîne l'appa- rition d'un état 1 sur la sortie de la porte ET-NON 35, montée en inverseur, ce qui provoque l'ouverture des mémoires 31 à 34. Le code binaire décimal existant sur les sorties des compteurs 25 à 28 se trouve alors reproduit fidèlement sur les treize bornes de sortie S desdites mémoires et peut ainsi être utilisé pour actionner le système de visualisation 8 de l'horloge réceptrice. On notera des maintenant que le code binaire décimal disponible sur les bornes de sortie S est obligatoirement le même que celui qui existe au même instant sur les sorties des compteurs de l'horloge mère. L'horloge réceptrice indiquera donc également la même heure que l'horloge mère. Au train d'impulsions suivant, la sortie 1 du décodeur repasse à l'état 1, ce qui provoque la fermeture des mémoires 31 à 34. Au troisième train d'impulsions, c'est la sortie 3 du décodeur qui passe à l'état 0 et il ne se produit donc rien, puisque cette sortie est libre. Au quatrième train d'impulsions, la sortie 4 du décodeur passe à l'état O et entraîne l'apparition d'un état 1 sur la sortie de la porte ET-NON 30, montée en inverseur, ce qui provoque la remise à zéro des quatre compteurs 25 à 28. Au cinquième train d'impulsions, la sortie 0 du décodeur repasse a l'état 0, ce qui provoque l'ouverture de la porte 29 pour le train d'impulsions suivant. On voit donc d'après ce qui précède que la validation des compteurs, l'ouverture des mémoires et la remise à zéro de ces compteurs s'effectuent selon un cycle à cinq temps dont la fréquence est déterminée par celle des trains d'impulsions successifs engendrés par le générateur 6 sur la ligne 7, soit 50 Hz dans le cas présent. Chaque commande ne se reproduit par conséquent que tous les dixièmes de seconde. il s'ensuit évidemment que l'horloge réceptrice n'est en réalité remise à l'heure que tous les dixièmes de seconde également, ce qui est néanmoins largement suffisant dans tous les cas. te système de transmission selon l'in vention permet donc en définitive, après une éventuelle interruption du courant d'alimentation secteur, une remise à l'heure extrêmement rapide de toutes les horloges réceptrices, puisque cette remise à l'heure s'effectue en un temps qui est touJours inférieur à un dixième de seconde. On notera par -ailleurs que le système de transmission conforme à l'invention ne nécessite que deux fils de liaison entre l'horloge mère et les différentes horloges réceptrices, ce qui simplifie considérablement l'instal lation et réduit également son cout. REVENDICATIONS 1.- Système de transmission d'informations pour la commande d'horloges réceptrices à partir d'une horloge mère dititale fonctionnant selon un certain code, par exemple le code binaire décimal, caractérisé en ce que l'horloge mère est associée à un générateur d'impulsions capable d'engendrer périodiquement, sur une ligne bifilaire de liaison connectée aux horloges réceptrices, un train d'impulsions à haute fréquence dont le nombre correspond précisément au code de l'horloge mère à l'instant considéré, des moyens de réception étant prévus sur chaque horloge réceptrice pour reconstituer à partir de ce train d'impulsions un code utilisable par l'horloge réceptrice correspondante. 2.- Système de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions comprend un rythmeur permettant d'injecter périodiquement dans la ligne un signal impulsionnel haute fréquence, un compteur de recherche de parité pour reconstituer, à partir des impulsions envoyées dans la ligne, un code du même type que celui utilisé par l'horloge mère, et une table de parité pour comparer à chaque instant le code de l'horloge mère avec le code disponible à la sortie du compteur de recherche de parité et pour engendrer un signal apte à bloquer le rythmeur lorsque ces deux codes sont en égalité. 3.- Système de transmission selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rythmeur est constitué par une simple porte logique recevant respectivement sur ses trois entrées le signal de sortie de la table de parité, le signal haute fréquence, et un signal basse fréquence effectuant le blocage périodique de ladite porte, ce signal basse fréquence étant également utilisé pour effectuer la remise à zéro périodique des différents compteurs du compteur de recherche de parité. 4.- Système de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de réception de chaque horloge réceptrice comprennent un ensemble de compteurs recevant les trains d'impulsions envoyés dans la ligne pour reconstituer, à partir des impulsions d'un train donné, un code utilisable par l'horloge réceptrice considérée, un ensemble de mémoires pour enregistrer ledit code et le retransmettre ensuite à l'horloge, et un bloc séquentiel pour commander le fonctionnement des compteurs et des mémoires selon une séquence prédéterminée. 5.- Système de transmission selon la revendication 4, caractérisé en ce que la séquence de fonctionnement des compteurs et des mémoires s'effectue selon un cycle à cinq temps correspondant à cinq trains d'impulsions successifs. 6- Système de transmission selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bloc séquentiel est constitué par un monostable sensible aux trains d'impulsions envoyés dans la ligne, actionnant un compteur par cinq associé à un décodeur à cinq positions, ce décodeur commandant de façon séquentielle l'ouverture et la fermeture de portes logiques associées aux compteurs et aux mémoires.