Brevet FR2345006A1 — publié le 19771014

L'invention concerne la transmission de signaux continus et/ou alternatifs, à l1 exclusion des radiofréquences, par exemple les transmissions téléphoniques. La transmission des signaux de ce genre sur une distance importante se fait par une ligne de transmission à deux conducteurs au moins. Sur de grandes distances, une ligne de transmission possède toujours une résistance électrique appréciable, quelle que soit la qualité du matériau conducteur utilisé. De plus, 1, expérience enseigne que des différences de potentiel assez grandes peuvent exister entre des points éloignés. Sur la ligne, ces différences de potentiel vont produire des signaux intempestifs, qui seront mélangés aux signaux transmis. De plus, ces signaux intempestifs peuvent réagir sur la source émettrice des signaux à transmettre. Pour éviter cela, on cherche à effectuer une isolation en courant continu, dite isolation galvanique, entre la source des signaux et la ligne de transmission. La technique antérieure connatt différents moyens permettant cette isolation galvanique tout en transmettant les signaux utilisés. Les plus simples sont les relais électromécaniques, qui permettent la transmission d un signal tout ou rien à cadence relativement basse. Pour des signaux alternatifs de fréquence plus élevée, on utilise des dispositifs à modulation par fréquence auxiliaire suffisamment supérieure aux fréquences à transmettre. Le signal modulé passe par un transformateur qui isole galvaniquement 11 organe émetteur de la ligne de transmission. Uoe autre solution connue consiste à utiliser une liaison optoélectronique avec transmission par fibre de verre.Ces liaisons optoélectroniques permettent une cadence de transmission plus élevée que les relais électro mécaniques. Le problème général est que la qualité de l'isolation galvanique dépend de la tension maximale pour laquelle on veut protéger l'installation. On sait réaliser des dispositifs qui présentént une excellente isolation galvanique pour de faibles tensions, mais qui seraient complètement détruits par de fortes tensions apparaissant le long de la ligne. Cette destruction est grave, puisqu'elle intervient au niveau de la source des signaux à transmettre. La présente invention a pour objet un organe de couplage dont l'isolation galvanique soit suffisante pour résister à de très hautes tensions appliquées à la ligne de transmission, notamment par la foudre ou par un accident d'ordre nucléaire. L'organe de couplage de l'invention est entièrement statique, c'est-à-dire qu'il ne comporte pas d'organe mobile produisant un passage de la transmission par l'intermédiaire d'énergie mécanique. Il est, comme on l'a précédemment indiqué, destiné à être inséré entre une source de signaux à transmettre et une ligne de transmission. Selon une caractéristique de l'invention, l'organe de couplage comporte un amplificateur magnétique de petite puissance, ce qui permet non seulement une isolation galvanique poussée, mais aussi une isolation pour les impulsions brèves. Selon d'autres aspects de l'invention, 11 organe de couplage comporte aussi un dispositif redresseur, par exemple avec au moins une diode, dont l'entrée est connectée aux bornes de sortie de l'amplificateur magnétique, et dont la sortie redressée est couplée à la ligne de transmission. Un dispositif écrêteur est très avantageusement connecté aux bornes de sortie redressée du dispositif redresseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, et sur lesquels - la figure 1 est un schéma de principe montrant l'application de l'organe de couplage de l'invention - la figure 2 illustre un premier mode de réalisation de cet organe de couplage, fournissant des signaux de sortie alternatifs à la ligne ; et - la figure 3 illustre un second mode de réalisation de l'invention, fournissant à la ligne de transmission des signaux continus. Sur la figure 1, la référence numérique 10 désigne une source de signaux à transmettre. De nombreux types de tels signaux continus etZou alternatifs peuvent eAtre envisagés ; pour fixer les idées, on citera a titre d'exemple les signaux téléphoniques. La référence numérique 17 désigne l'or- gane de couplage avec isolation galvanique, dont les deux bornes d'entrée 1 et 2 sont connectées à la source émettrice de signaux 10 La sortie de l'organe de couplage il présente aussi deux bornes connectées à la ligne de transmission. Sur les figures 2 et 3, ces bornes de sortie possèdent les références numériques 5 et 6, ou 7 et 8 respectivement. Sur la figure 2, l'organe de couplage de l'invention est simplement constitué d'un ampllficateur m.agnétique. Un tel dispositif, connu en lui-meme, possède un circuit magnétique à trois jambes 21, 22 et 23. La jambe 21 est située au milieu et les jambes 22 et 23 sont placées de part et d'autre de celle-ci. Bien entendu, le circuit zagné- tique est refermé par des pièces transversales d'extrémité 24 et 25, qui peuvent faire partie intégrante de l'une et/ou l'autre des jambes. L'ensemble du circuit magnétique est par exemple réalisé en totale d'acier. Sur la jambe 21 est enroulée une bobine 26, connectée aux deux bornes d'entrée 1 et 2 recevant le signal à transmettre. Sur les jambes latérales 22 et 23 sont enroulées tout d'abord deux demi-boJines 26 et 27. Ces deux demi-boblnes 26 et 27 sont montées en série entre les bornes 3 et 4, d'où elles reçoivent d'une source 30 un courant alternatif auxi laire d'amplitude constante. Le sens d'enroulement des bobines est tel que celles-ci produisent dans le circuit magnétique un flux magnétique alternatif passant par les pièces transversales d'extrémité 24 et 25, ainsi que par les jambes laté- rales 22 et 23.Ce flux alternatif est illustré par les fleches en trait tireté F2. L'amplitude du courant alternatif auxiliaire et le nombre de spires des bobines 26 et 27 sont choisis tels que le flux magnétique alternatif F2 ne puisse à lui seul produire une saturation du circuit magnétique. Sur les jambes latérales 22 et 23 du circuit magnétique sont également enroulées d'autre part deux autres demibobines 28 et 29. Ces demi-bobines 28 et 29 sont électriquement connectées en série entre les bornes 5 et 6, qui constituent la sortie de l'amplificateur magnétique. Les demi-bobines 28 29 sont enroulées sur le circuit magnétique de façon que le flux magnétique alternatif F2 produise des effets qui stajou- tent, ramenés aux bornes de sortie 5 et 6 de l'amplificateur. Enfin, le nombre de spires de la bobine d'entrée 26 est considérablement plus élevé que celui des autres bobines. Cette bobine va produire un flux magnétique KI schématisé par des flèches en trait plein. On voit que dans la jambe latérale 22, le flux magnétique Fl contrarie le flux magnétique auxiliaire F2, tandis qu'il s'ajoute à celui-ci dans l'autre jambe latérale 23. Le fonctionnement de l'amplificateur magnétique peut être expliqué comme suit a) Lorsque le signal d'entrée est nul ou trop faible pour que le flux d'entrée Fl qutil produit n'amène une saturation du circuit magnétique, le signal de sortie aux bornes 5 et 6 dépend pratiquement du seul flux magnétique alternatif produit par le courant alternatif auxiliaire de la source 30. Le signal de sortie est donc un signal alternatif à la meme fréquence que le courant auxiliaire de la source 30, et dant l'amplitude est liée à celle de ce même courant auxiliaire, suivant le nombre de spires des bobines 26 à 29, et la réluctance du circuit magnétique en régime non saturé. b) Lorsque le signal d'entrée devient suffisamment grand pour produire un effet de saturation du circuit magnétique, les deux jambes latérales 22-et 23 vont entrer en saturation chacune à son tour, lorsque le courant alternatif auxiliaire sera maximum dans l'un ou l'autre sens. Cette saturation des jambes latérales 22 et 23 va produire un effet analogue à une diminution du couplage entre les demi-bobine 26 et 28 d'une part, et entre les demi-bobines 27 et 29 d'autre part. En résumé, lorsque le signal d'entrée augmente dans l'un ou l'autre sens, l'amplitude du signal alternatif de sortie diminue. Les amplificateurs magnétiques fonctionnent donc avec inversion de sens, puisque l'amplitude du signal de sortie diminue lorsque celle du signal d'entrée augmente. Selon l'invention, on utilise donc un tel amplificateur magnétique de ce genre, dans lequel on réalise une excellente isolation entre les différents bobinages. Cela permet une isolation galvanique poussée, ainsi qu'une isolation aux impulsions brèves. Si la ligne de transmission peut transmettre directement des signaux à la fréquence du courant alternatif auxiliaire, la sortie de l'amplificateur magnétique de la figure 2 est directement reliée à la ligne de transmission. Dans le cas contraire, on utilise le montage préférentiel de la figure 3. Cette figure comporte le meme amplificateur magnétique qu'à la figure 2, mais ses bornes 5 et 6 sont connectées à un pont redresseur comprenant 4 diodes 31 à 34. La sortie du pont redresseur, aux bornes 7 et 8, fournit alors un signal continu qui est appliqué à la ligne de transmission. Selon un autre aspect de l t lnvention, un dispositif écrêteur 35 est disposé en parallèle sur les bornes de sortie reliées à la ligne. Cela permet une excellente protection contre les très fortes surtensions, dues à la foudre par exemple. L'écrêteur 35 peut être constitué d'un éclateur, de diodes Zener de type classique, ou bien de diodes Zener rapides commercialisées sous la dénomination TRANSZORB par la Société ANTARES par exemple , ou de plusieurs de ces dispositifs. Bien entendu, l'homme de l'art pourra concevoir des variantes de l'invention qui restent couvertes par le présent brevet. On peut aussi utiliser un vautre dispositif redresseur que le pont de diodes, bien que celui-ci ait l'avantage d'entre plus sûr. REVENDICATIONS 1 - Organe de couplage à isolation galvanique, destiné à être inséré entre une source de signaux à transmettre et une ligne de transmission, caractérisé par le fait qu'il comporte un amplificateur magnétique de petite puissance, ce qui permet non seulement une isolation galvanique poussée, mais aussi une isolation pour les impulsions brèves. 2 - Organe de couplage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte aussi un dispositif redresseur, dont 11 entrée est connectée aux bornes de sortie de l'amplificateur magnétique, et dont la sortie redressée est couplée à la ligne de transmission. 3 - Organe de couplage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif redresseur comprend au moins une diode. 4 - Organe de couplage selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'un dispositif écrêteur est connecté aux bornes de sortie redressée du dispositif redresseur. 5 - Organe de couplage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit écrêteur comprend l'un au moins des éléments du groupe suivant : éclateur, diode Zener ordinaire, diode Zener rapide. 6 - Organe de couplage selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que le dispositif redresseur est constitué d'un pont de diodes.