Brevet FR2350461A1 — publié le 19771202

La présente invention a pour objet des perfectionnements à un central de télégrlsoumétrie. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des appareils de sécurité dans les: mines grisouteuses. A côté des appareils permettant de mesurer localement la teneur en grisou en un point d'une mine, on connaît des dispositifs dits "centraux de télégrisoumétrie", comportant un poste central, situé au jour, qui est relié par des lignes à différentes têtes de mesure ou capteurs situés en divers points au fond de la mine. Dans les mines françaises par exemple, on utilise un central de télégrisoumétrie dit CTT 63-40 agréé par un arrêté MS No. 170/63 ayant fait l'objet de plusieurs modifications agréées par des arrêtés ultérieurs. Un tel central eomporte, au fond, des circuits codeurs ou bicodeurs, sur lesquels sont connectées une ou deux têtes de mesure. Chaque tête de mesure convertit analogiquement la teneur en grisou en une tension continue qui est ensuite codée en une tension alternative dont la fréquence décroît lorsque la teneur en grisou augmente. Le central situé au jour contient un commutateur permettant d'interroger cycliquement les différents codeurs, un fréquencemètre et un enregistreur comportant un nombre de pistes égal au nombre de têtes de mesure. Le central comporte.également des dispositifs d'alarme et de télécommande. Ces dispositifs comportent des comparateurs qui permettent de comparer la teneur en grisou mesurée par chaque tête à un seuil choisi parmi une série de seuils qui correspondent à des teneurs en grisou qui présentent des degrés de danger croissants. Ces seuils correspondent par exemple, aux teneurs croissantes.ci--apràs : 0,5 % - 0,8 % - I % - 1,5 % - 1,8 % - 2 %. Ces teneurs sont les teneurs maxima imposées par les règlements selon les équipements. Par exemple 0,5 % est la teneur maxima admise dans les quartiers équipés d'un matériel qui n'est pas de sécurité; I % est la limite à partir de laquelle on doit couper le courant; 2 % est la teneur à laquelle le personnel doit évacuer le chantier. Bien évidemment, tous ces seuils sont inférieurs à la teneur en grisou de 6 % qui est celle du mélange explosif. Les dispositifs de télégrisoumétrie actuellement utilisés en FRANCE comportent, en dérivation sur chaque ligne de mesure, un circuit de télécommande, dit circuit de retour d'alarme (C.RA.), qui permet de déclencher localement une alarme, par exemple pour prévenir le personnel qu'il doit évacuer un chantier où la teneur atteint 2%,ou une télécommande, par exemple pour couper automatiquement le courant électrique dans un quartier où la teneur en grisou atteint 1%. Sur les dispositis actuellement en service, la teneur mesurée par chaque tête de mesure n'est comparée qu a un seul seuil et le dépassement de ce seuil déclenche l'alarme locale ou la télécommande. Bien entendu, pour un quartier de mine déterminé, on doit choisir comme seuil de déclenchement de l'alarme locale ou de la télécommande celui qui correspond à la teneur maxima autorisée par les règlements en fonction de l'équipement dudit quartier. S'il s'agit par exemple d'un quartier contenant des équipements qui ne sont pas de sécurité, on doit choisir un seuil de 0,5 % pour télécommander l'arrêt automatique de ces équipements. Une fois ces équipements arrêtés, si la teneur en grisou continue à croître dans le quartier en question, le dispositif ne peut plus agir automatiquement puisqu'il ne comporte pas de moyens pour comparer la teneur en ce point à un deuxième seuil. Cette limitation des possibilités des centraux de télégrisoumétrie existants peut avoir, dans certains cas, des conséquences graves. En effet, même si l'arrêt automatique des équipements les plus dangereux réduit les risques immédiats d'explosion, il n'en reste pas moins que de nouveaux risques peuvent apparaître, si la teneur continue à croître et atteint par exemple, le seuil de 2 % où l'évacuation du personnel devient nécessaire. Pour pallier ce risque, un opérateur assure une surveillance permanente du graphique d'enregistrement des teneurs mesurées par les différents capteurs et donne, par téléphone, l'ordre d'évacuer un quartier déterminé si la teneur dans ce quartier atteint le seuil de 2 %. Cette façon d'opérer conduit à des risques d'erreurs, par exemplesi l'opérateur, lassé d'observer, ne s'aperçoit pas quele seuil de 2 % vient d'être atteint dans un quartier, ou bien s'il confond deux lignes qui s entrelacent sur le graphique. Il est dangereux, pour une question aussi grave que l'évacuation des chantiers, d'avoir à compter uniquement sur l'attention d'un opérateur qui assure une veille devant un enregistreur. Pour pallier à cette limitation, il serait intéressant de modifier les centraux de télégrisoumétrie de sorte que chaque ligne puisse être con nectée simultanément ou successivement sur deux seuils différents. Une telle modification entraînerait une profonde transformation des circuits des centraux existants. L'objectif de la présente invention est de procurer des moyens simples, qui n'obligent pas à modifier les centraux existants et qui peuvent être branchés en dérivation sur ceux-ci, sans aucun risque de perturber leur fonctionnement, lesquels moyens permettent non seulement de comparer la mesure sur chaque ligne à un premier seuil variable selon les lignes pour déclencher automatiquement au fond une alarme ou une télécommande mais aussi de comparer les mesures sur toutes les lignes à un deuxième seuil maximum (le même pour toutes les lignes) qui est par exemple le seuil d'évacuation de chantier et de déclencher, lorsque ce seuil maximum est dépassé sur une lignes au moins, une alarme sonore commune à toutes les lignes et une alarme lumineuse indiquant la ou les lignes en dépassement de seuil maximum. La présente invention a pour objet des perfectionnements à un central de télégrisoumétrie connu, composé de capteurs de grisou qui convertissent analogiquement la teneur en grisou en un signal électrique; de codeurs, sur chacun desquels sont connectés un ou deux capteurs; qui convertissent analogiquement ce signal électrique en fréquence d'un courant alternatif et d'un poste central auquel chaque codeur est relié par une ligne, lequel poste central comporte, d'une part des moyens pour interroger cycliquement chaque codeur en envoyant, sur la ligne correspondante un courant continu de polarité détermine-e,par exemple de polarité inverse à celle du courant qui est envoyé normalement sur la ligne pour charger les batteries des codeurs et d'autre part, un contact de validation des signaux alternatifs reçus par le central. L'objectif de la présente invention est atteint au moyen d'un perfectionnement comportant - des dérivations connectées sur chacune des lignes à travers une impédance d'entrée élevée et comportant chacune un moyen pour déterminer la polarité de la tension continue et les périodes où la ligne correspondante est interrogée. - un circuit sur lequel toutes les dérivations sont connectées en parallèle, pour comparer successivement les fréquences de tension alternative sur les différentes dérivations a un même seuil qui correspond à ladite teneur maximum en grisou. - et une série dtalarmes lumineuses, en nombre égal au nombre de lignes, qui sont connectées chacune à la sortie d'une porte de coincidence à trois entrées dont une première entrée est connectée à la sortie dudit moyen de détection de la polarité de la tension continue, placé sur la dérivation correspondante, dont les deuxièmes entrées sont connectées en paral lèle sur la sortie dudit circuit de comparaison des fréquences à un seuil, et dont les troisièmes entrées sont connectées en parallèle sur ledit contact de validation. De préférence, un dispositif selon 11 invention comporte, en outre, une alarme sonore commune à toutes les lignes, qui est connectée à- la sortie desdites portes de eolncidence. Dans un mode de réalisation préférentiel, chaque dérivation est connectée en parallèle sur un amplificateur à courant alternatif et sur un amplificateur à courant continu, ayant tous deux une impédance d'entrée éle vée, lequel amplificateur à courant continu détermine la polarité de la tension continue. La sortie de chaque amplificateur à courant alternatif est connec tée sur une porte dont une deuxième entrée commande l'ouverture et cette deuxième entrée est connectée sur la sortie dudit amplificateur à courant continu et les sorties de toutes les portes sont connectées en parallèle sur ledit circuit de comparaison des fréquences à un seuil. De préférence, le moyen pour comparer successivement les fréquen ces du courant alternatif à un même seuil est composé d'un convertisseur de fréquence en tension continue dont la sortie est connectée- sur une entrée d'un trigger à seuil qui compare ladite tension continue à une tension de référence, correspondant à la teneur en grisou maxima Le résultat de l'invention est un appareil perfectionné de télémesure de la teneur en grisou. Les circuits qui constituent les perfectionnements selon l'inven tion peuvent être incorporés dans le central lui-même ou bien être branchés en dérivation sur les lignes d'un central existant, après avoir fait l'objet si nécessaire, d'un arrêté d'agrément. Comme ces circuits en dérivation sont connectés aux lignes à travers des impédances élevées, ils ne perturbent pas le fonctionnement du central existant. Ces circuits sont très simples et peu onéreux. Ils permettent, à peu de frais, de disposer au central ou à tout autre poste de surveillance permanente, d'une alarme sonore générale qui prévient ltopérateur de veille que la teneur maxima en grisou, par exemple la teneur de 2 %, vient d'être atteinte au moins en un point de la mine : cette alarme sonore générale permet de pallier tut relâchement possible de l'attention de l'opérateur. L'alarme sonore générale est doublée d'alarmes lumineuses particu lières qui indiquent à l'opérateur, sans aucun risque d'erreur de lecture, le ou les quartiers dans lesquels la teneur maxima en grisou est dépassée. Bien entendu, ces alarmes lumineuses peuvent être placées sur un plan synoptique de la mine pour faciliter le repérage. L'alarme sonore et les alarmes lumineuses peuvent évidemment être maintenues pendant un certain temps. Comme l'interrogation des divers capteurs est cyclique et que le cycle d interrogation dure plusieurs minutes, l'interrogation de chaque capteur dure plusieurs secondes et les alarmes peu vent être branchées directement à la sortie du détecteur de seuil de telle sorte que leur fonctionnement soit alternatif et attire mieux l'attention de l'opérateur. Le résultat global des circuits de l'invention est une possibilité de sécurité dans les mines accrue grâce au fait que l'ordre d'évacuation des chantiers n'est plus subordonné à la lecture d'un graphique d'enregistrement des teneurs et ceci grâce à des circuits relativement simples et peu onéreux. Il serait possible d'arriver au même résultat en équipant chaque voie du central d'un deuxième comparateur qui comparerait la teneur en grisou à un deuxième seuil et qui déclencherait une alarme lumineuse spécifique de chaque ligne, pouvant être doublée d'une alarme sonore commune à toutes les lignes. Une telle solution serait plus complexe et le mérite de l'invention est d'arriver au même résultat par des moyens plus simples en mettant à profit le fait que les différents capteurs sont interrogés cycliquement ce qui permet d'utiliser un seul comparateur pour comparer successivement à un même seuil les informations provenant des différentes, lignes. Au lieu de rechercher sur chaque ligne un dépassement d'un deuxième seuil et d'afficher par une alarme lumineuse la Du les lignes sur lequel le dépassement a lieu on inverse l'ordre des opérations en recherchant d'abord s'il y a dépassement, sur une ligne quelconque, d'un seuil maximum commun à toutes les lignes au moyen d'un seul comparateur et on affiche ensuite sur quelles lignes le dépassement a lieu au moyen de portes de coinci- dence entre le dépassement et la période d'interrogation de chaque ligne. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent un exemple de réalisation de l'invention sans aucun caractère limitatif. La figure 1 est un schéma d'ensemble sous forme de diagramme des circuits selon l'invention. La figure 2 est un exemple de réalisation de ces circuits. -La figure I représente en 1 un central de télégrisoumétrie sur lequel sont raccordées n lignes bifilaires L1, L1...Ln reliant ledit central à autant de codeurs 2a, 2b. .2n répartis au fond de la mine. Le central est par exemple un central CTT 63-40 ayant fait l'ob- jet de l'arrêté d'agrément MS 170/63 et Sur chaque codeur sont branchés un ou deux capteurs de grisou, de n'importe quel type agréé, qui convertissent la teneur en grisou en une tension continue. Le codeur convertit ensuite cette tension continue en un courant alternatif dont la fréquence dépend de la tensiondonc de la teneur en grisou. Par exemple, la fréquence peut varier entre 14 KHZ et 6 KHZ et décroît lorsque la teneur en grisou croît. Elle est par exemple de 10 KHZ pour une teneur en grisou nulle, de 8 KHZ pour une teneur en grisou de 2% et de 6 KHZ pour une teneur en grisou de 4 %. Pour des raisons de sécurité, un dispositif écrêteur 3 est intercalé entre le central et le fond afin de limiter la difference de potentiel entre les deux conducteurs de chaque ligne et l'intensité du courant qui les parcourt. Chaque codeur 2a, 2b, ... 2n comporte une batterie d'accumulateurs et le central 1 comporte un commutateur cyclique qui permet dtin- verser périodiquement la polarité de la tension continue connectée aux bornes des deux conducteurs de chaque ligne. Cette tension continue est comprise entre + 40 volts et + 9 volts environ (variation fonction de la longueur de la ligne) sur toutes les lignes qui ne sont pas interrogées et elle sert alors à recharger les batteries qui équipent les codeurs. Lorsque le commutateur cyclique du central inverse périodiquement la polarité de cette tension sur une ligne, cette tension est alors comprise entre moins 40 volts et moins 9 volts (variation fonction de la longueur de la ligne) et à ce moment le codeur correspondant émet sur aligne qui le relie au central une tension alternative très faible de l'ordre de 100 mV, dont la fréquence indique la teneur en grisou mesurée par le capteur. Un tel central de télégrisoumétrie est bien connu et il n'est pas nécessaire de le déerire plus longuement, les explications qui précèdent étant suffisantes pour la compréhension de l'invention. Les circuits selon l'invention comportent une ligne bifilaire D1, D2... Dn branchée en dérivation sur chaque ligne L1, L2... Ln. Le branchement en dérivation est situé en amont du dispositif écrêteur 3, c'est-à-dire entre le central et ce dispositif. Chaque dérivation comporte, en parallèle, un amplificateur à courant alternatif respectivement Al, A2... An et un amplificateur à courant continu, respectivement C1, C2... Cn, tous deux à haute impédance d'entrée. Chaque amplificateur à courant continu sert à détecter les inversions de la polarité de la tension continue sur la ligne L correspondante, c'est-à-dire les périodes d'interrogation de la ligne par le central. Bien entendu, chaque amplificateur comparateur pourrait être remplacé par deux circuits distincts en série, l'un agissant comme adaptateur d'impédance et amplificateur à courant continu et l'autre agissant comme comparateur. De même, les impédances d' entrée élevées peuvent être obtenues par des circuits autres que des amplificateurs. Les sorties de chaque paire A, C correspondant à chaque dérivation sont connectées sur les deux entrées d'une porte d'autorisations respectivement PI, P2... Pn. Bien que cette porte ne soit pas absolument indispensable, elle est très utile pour éviter de fausses alarmes dues aux phénomènes d'induction mutuelle entre lignes. En effet, une porte P déterminée n'est ouver- te que pendant la periode où il y a inversion de polarité du courant continu détectée par le comparateur C, c' est-à-dire pendant la période où la ligne correspondante est interrogée par le central, qui est la seule période utile Pendant les autres périodes, la porte est fermée ce qui évite le risque de passage d'un courant alternatif induit dans une ligne par le courant alternatif circulant dans une autre ligne en cours d'interrogation. Les sorties de toutes les portes P1, P2... Pn sont connectées en parallèles sur l'entrée d'un seul circuit CF qui est un convertisseur de fréquence en tension qui décode l'information de teneur en grisou et la convertit analogiquement en une tension continue La sortie du circuit convertisseur CF est connectée sur un circuit CP qui compare la tension continue sortant du convertisseur. CF à une tension de référence U choisie pour correspondre à la teneur maximum en grisou que l'on doit détecter, par exemple à une teneur de 2 X qui est celle où l'évacuation du personnel d'un quartier doit intervenir. La sortie du comparateur CP est connectée sur un circuit inverse seur I qui inverse la polarité du signal délivré par le comparateur. Le dispositif comporte une série d'alarmes lumineuses B1, B2...Bn qui sont affectées chacune à une ligne déterminée Chaque alarme est connectée par l'intermédiaire d'un circuit temporisateur T1, T2 Tn à la sortie d'une porte de coincidence à trois entrées, par exemple une porte ET, respectivement El, E2... En. La première entrée de chaque porte de colncidence est connectée à la sortie du circuit amplificateur continu-comparateur Ci correspondant, de sorte que chaque porte ne peut être ouverte que pendant l'interrogation de la ligne correspondante. Les deuxièmes entrées de toutes les portes de coincidence sont connectées en parallèle à la sortie de l'inverseur I de sorte qu1en cas de dépassement de seuil sur une ligne, seule la lampe- Bi correspondant à cette ligne s'allume, apres un temps t introduit par la temporisation.La lampe Bi reste allumée jusqu'à l'interrogation suivante de la ligne à laquelle elle correspond grâce à un circuitmonostable MI, M2..., Mn. Ltopera- teur aura donc plusieurs minutes pour repérer le quartier de la mine qui doit être evacuée Les troisièmes entrées de toutes les portes sont connectées en parallèle sur un contact FX situé dans le central de grisôumétrie 1. Ce contact fonctionne en donnant l'information signal valable lorsque le niveau du signal alternatif eodé qui arrive au central est suffisant. Le dispositif comporte, en outre, une alarme sonore K connectée à la sortie du circuit temporisation. Cette alarme sonore se déclenche avec chaque alarme lumineuse, mais n'agit que pendant le temps d'interrogation d'une ligne. Elle est.com- mune à toutes les lignes. Elle a pour but d'alerter ltopérateur-de veille en lui signalant qu'il y a un dépassement de seuil dans au moins un quartier de la mine. La figure 2 représente un mode de réalisation des circuits cor-respondant à une dérivation Dn. Les parties homologues à celles de la figure re I sont représentées par les mêmes repères. En haut à gauche sont représentés les deux conducréurs Dn-1 et Dn2 qui sont branchés en dérivation sur les deux conducteurs de la ligne Ln. Le conducteur Dnl est au potentiel O commun au central de grisoumétrie et au dispositif objet de l'invention. On voit sur cette figure l'amplificateur à courant alternatif An à deux étages sur les bornes duquel sont connectés les deux conducteurs Dnl et Dn2 avec interposition de condensateurs 9, 9a et 10 arrêtant le courant continu. On voit également l'amplificateur à courant continu Cn qui est un amplificateur à haute impédance d'entrée qui détecte la polarité de la tension continu. Cette polarité s'inversant lorsque la ligne Ln est encours d'interrogation. La sortie du circuit Cn est connectée à la base d'un transistor, qui constitue la porte Pn, monté en interrupteur qui est- bloque- ou passant suivant que la tension sur le fil Dn2 est positive ou négative. Le transistor Pn autorise le passage du courant alternatif sortant de l'amplificateur An uniquement pendant les périodes d'interrogation de la ligne Ln. Toutes les sorties des divers transistors Pn sont connectées en parallèle sur l'entrée du convertisseur de fréquence CF. La sortie de celuici est connectée sur une entrée d'un trigger à seuil CP qui bascule lorsque la tension sortant du convertisseur dépasse une tension de référence U ajustable-au moyen d'un potentiomètre 11. Le potentiomètre 11 permet de régler la tension de référence U pour qu'elle corresponde à la tension continue délivree par le convertissseur lorsque la teneur en grisou est égale à un seuil maximum par exemple à 2 Z. La sortie du trigger CP est connectée sur la base d'un transistor Ti qui correspond à l'inverseur I de la figure 1. Le collecteur de T1, la sortie du circuit Cn et l'information signal valable sont connectés sur les trois entrées de- la porte En qui est une porte~ ET composée de trois diodes. La sortie de la porte En est connectée sur la base d'un transistor T2 qui correspond à la temporisation Tn de la figure 1 qui commande le circuit monostable Mn qui permet de conserver l'alarme lumineuse jusqu'à l'interrotagion suivante, et un transistor T3 qui corres pondu AR de figure -i qui commandeun relais qui déclenche l'alarme sonore Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers circuits composant le mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre exemple pourront être remplacés par des circuits équivalents remplissant les mêmes fonctions. Notamment les circuits de temporisation T1... -, Tn ne sont pas nécessaires dans le cas où le contact de validation FX contenu dans le central est lui-même temporisé. R E V E N D i C A T i O N S 1 - Perfectionnement à un central de télégrisoumétrie composé de capteurs de grisou qui convertissent la teneur en grisou en un signal électrique; de codeurs, sur chacun desquels sont connectés un ou deux capteurs, qui convertissent ledit signal électrique en fréquence d'un courant alterna tif et d'un poste central auquel chaque codeur est relié par une ligne, lequel poste central comporte, d'une part, des moyens pour interroger cyeliquement chaque codeur en envoyant sur la ligne correspondante un courant continu de polarité déterminée et, d'autre part, un contact de validation des signals alternatifs reçus par le central lequel per fectionnement permet de comparer à un même seuil maximum la teneur mesu rée par chaque capteur et est caractérisé en ce qu'il comporte - des dérivations connectées sur chacune des lignes à travers une impé dance d'entrée élevée et comportant chacune un moyen pour déterminer la polarité de la tension continue et les périodes où la ligne corres pondante est interrogée; - un circuit, sur lequel toutes les dérivations sont connectées en paral lèles, pour comparer successivement les fréquences de la tension al ternative sur les différentes dérivations à un même seuil qui corres pond à ladite teneur maximum en grisou;; - et une série d'alarmes lumineuses, en nombre égal au nombre de lignes, qui sont connectées chacune à la sortie d'une porte de colncidence à trois entrées dont une première entrée est connectée à la sortie du dit moyen de détection de polarité de la tension continue, placé sur la dérivation correspondante, dont les deuxièmes entrées sont connec tées en parallèle sur la sortie dudit circuit de comparaison des fré quences à un seuil et dont les troisièmes entrées sont connectées en parallèle sur ledit contact de validation. 2 - Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com porte, en outre, une alarme sonore, commune à toutes les lignes, qui est connectée à la sortie desdites portes de coincidence. 3 - Perfectionnement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, ca ractérisé en ce que chaque dérivation est connectée en parallèle sur un amplificateur à courant alternatif et sur un amplificateur à courant continu, ayant tous deux une impédance d'entrée élevée, lequel amplifi cateur à courant continu détermine la polarité de la tension continue. 4 - Perfectionnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sortie de chaque amplificateur à courant alternatif est connectée sur une porte dont une deuxième entréecommande l'ouverture et cette deuxième entrée est connectée sur la sortie dudit amplificateur à courant continu eut les sorties de toutes les portes sont connectées en paral lèle sur ledit circuit de comparaison des fréquences de la tension alternative à un seuil. 5 - Perfectionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit circuit pour comparer successivement les fréquences de la tension alternative à un même seuil est composé d'un convertisseur de fréquence en tension continue et dtun trigger à seuil connecté à la sortie dudit convertisseur, qui compare ladite tension continue à une tension de référence correspondant à- la teneur maxima en grisou. 6 - Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque alarme Iumineuse comporte circuit de temporisation.