Brevet FR2369756A1 — publié le 19780526

La présente invention a trait à un procédé pour assurer la signalisation entre deux points reliés par des conducteurs qui transportent éventuellement déjà d'autres signaux ou, par exemple, une puissance électrique, et elle vise en outre un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait déjà utiliser les lignes électriques ou similaires pour transporter des signaux entre deux postes situés à une certaine distance l'un de l'autre, même lorsqu'il existe un mouvement relatif entre ces derniers. Comme exemples typiques on peut citer les systèmes de communications phoniques pour relier-l'op-erateur d'un pont roulant, du type cabine montée sur celui-ci, aux ouvriers restes au sol.Ces systèmes utilisent habituellement la technique qui consiste injecter des signaux de tension dans les conducteurs de puissance, ces signaux étant détectes au poste recepteur-; mais ils comportent l'inconvenient que du fait que ce sont des signaux de tension, leur discrimination satisfaisante par rapport au bruit de fond est parfois difficile, sinon impossible, particuliArement dans le domaine de la télémetrie. Les transmissions par radio ont également été employées mais, pour des applications à la télémétrie, la discrimination vis-à-vis du bruit reste un problème et il en résulte que l'appareillage peut devenir relativement coûteux. Dans le procédé suivant l'invention, les conducteurs, préférable- ment ceux sous tension et celui de retour (ou neutre), sont groupés séparément du fil de terre, tandis que les signaux provenant d'un poste émetteur sous la forme de courants de fréquence vocale ou à haute fréquence convenablement modulée sont injectEs partir de ce poste émetteur dans les conducteurs groupés; dans lesquels ils circulent dans la même direction ; ils sont recueillis par un poste récepteur pour être renvoyés au poste émetteur par le fil de terre. Du fait que généralement les conducteurs sous tension et celui de retour s'équilibrent électriquement, le bruit de fond qui apparaît sur eux s'annule à l'entrée du récepteur, même avec les réseaux polyphåses de distribution. En outre comme le système de signalisation est maintenant plus sensible à l'intensité qu'à la tension, il est relativement insensible à la présence de contacts frottants ou de bagues tournantes dans le circuit de transmission, et donc la signalisation entre des postes en déplacement relatif se trouve améliorée.Il est nécessaire de découpler à la terre les conducteurs de puissance extérieurement aux zones de ceux-ci utilisées par le système de signalisation, pour fermer le circuit des signaux par le fil de terre dont la présence rend le système insensible à toute variation dans l'impedance appliquée à la ligne. En outre ce découpla- ge réduit également l'interference du système sur d'autres appareils reliés A la ligne extérieurement à la zone utilisée pour la transmission des signaux. L'invention vise par ailleurs un appareil pour la signalisation par les conducteurs utilises pour transporter L'énergie électrique ou d'autres signaux, du genre comprenant au moins un poste émetteur et au moins un poste récepteur, remarquable en ce qu'il comprend des premiers moyens pour appliquer les signaux provenant de la sortie du poste émetteur un groupe de conducteurs de ligne de transmission, ces signaux étant injectés dans ces derniers de façon qu'ils y circulent dans la même direction vers le poste récepteur, des seconds moyens pour faire passer les signaux en parallèle des conducteurs au poste récepteur, et des troisibmes moyens pour renvoyer les courants correspondant à ces signaux du poste récepteur au poste émetteur par l'-intermédiaire d'un fil de terre. Dans une variante de l'appareil défini ci-dessus, aux postes émetteur et récepteur les signaux peuvent être appliqués aux conducteurs ou prélevées de ceux-ci par le moyen de dérivations respectives. Ces dérivations sont découplées à la terre, en éliminant ainsi l'opé- ration de découplage mentionnée ci-dessus. Les moyens de découplage utilisés dans l'appareil en question peuvent comporter des inductances à air ou à noyau magnétique, ou bien, si l'on utilise des dérivations, des condensateurs. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer : Fig. l montre un schéma d'un système de transmission suivant l'invention, utilisant une ligne monophasée et la terre. Fig. 2a et 2b montrent les moyens utilisés pour appliquer par voie inductive sur les conducteurs les signaux provenant de la sortie de l'émetteur ou pour les envoyer par induction dans le ré- cepteur. Fig. 3 représente une autre liaison a la ligne par rapport à celle de fig. l. Fig. 4 illustre un système de transmission similaire à celui utilisé en fig. l, mais employant une ligne triphasée. Fig. 5 montre schimatiquement une forme de réalisation du systeme suivant fig. 1 et 2a. Fig. 6 représente l'emploi dans l'invention d'un couplage capacitif à la place d'un couplage inductif. Fig. 7 montre d'autres moyens pour injecter des signaux sur les conducteurs de ligne en utilisant un couplage capacitif. Fig. 8 montre encore d'autres moyens employant un couplage capacitif. En référence fig. 1, un couple de conducteurs 1, 2 transportant du courant alternatif monophasé et reliés au- réseau, sont interrompus au poste émetteur 3 et au poste récepteur 4 par des trans for- mateurs de courant 5, 6 branches en série -et agissant comme couplagede signal. Ces transformateurs ont chacun un enroulement secondaire relié respectivement a la sortie de l'appareil d'émission 11 et l'entrée de celui de réception 12. Le parcours des signaux induits dans les conducteurs est complété par des capacités de couplage 13, 14 et 15, 16 qui raccordent les conducteurs précités a un fil de terre 17 en dehors du systeme émetteur/récepteur. Au cours du fonctionnement les courants de signaux provenant de l'émetteur sont induits dans les conducteurs 1, 2 par llintermé- diaire du transformateur d'émission -5. Ils circulent dans les capacités 13, 14 et 15, 16, ét dans le fil de terre 17 pour être détectés par le transformateur de réception. Toutefois comme les courants normaux qui passent dans les deux conducteurs-l et 2 sont en opposition de phase pour les transformateurs 5, 6, pratiquement aucun flux magnétique n'est induit dans les noyaux de ceux-ci par lesdits courants.De même les signaux de bruit éventuels sont normalement présents a un même degré sur les deux lignes et sont considérés par le transformateur comme étant en opposition de phase de sorte qu'ils n'.induisent non plus aucun -flux. En outre les capacités de découplage, bien que présentant une forte impédance pour la fréquence des courants normaux circulant dans les lignes, ne comportent au contraire qu'une impédance relativement faible pour les bruits transportés par celles-ci et qui se trouvent ainsi dérivés par rapport au systeme de signalisation. Les capacités sont choisies de façon a limiter l'intensité du courant de signal, et donc le bruit provenant du circuit de transmission et pénétrant dans le domaine extérieur. Les transformateurs de courant 5, 6 peuvent affecter diverses formes ; on en a illustré deux types en fig. 2a et 2b. Celui de fig. -2a comporte un anneau en fer ou préférablement en ferrite, qui entoure deux conducteurs -8, 9 branchés en série sur les conducteurs de ligne 1, 2, cet anneau portant un enroulement 10 qui constitue le secondaire. L'anneau peut etre fait de plusieurs segments de telle sorte qu'en déplaçant simplement l'un d'eux, on puisse l'engager sur les conducteurs 1 -et -2 sans nécessiter leur coupure. Cette disposition permet de- supprimer, bien str, les conducteurs 8 et 9, mais il faut prendre soin que les segments de l'anneau soient parfaitement en correspondance. Le transformateur de fig. 2b comporte trois enroulements sur un même noyau en fer ou en ferrite. Deux de ces enroulements- 18, 19 sont équilibres électriquement, ils sont bobinés en opposition et ils sont branchés en série avec les conducteurs de ligne respectifs. Le troisième 20 remplit le même rôle que celui 10 du transformateur de fig. 2a. Du fait que les enroule ments- 18, 19 sont en opposition, pratiquement aucun-flux ne passe dans le noyau sous l'effet des courants normaux.Des -transformateurs de couplage à air (non représentés) peuvent également être utilisés. Fig. 3 montre une autre forme de réalisation de l'invention utilisant des dérivations pour appliquer des signaux sur la ligne ou les en extraire. Ici-l'on emploie comme auparavant deux transformateurs de courant dont on -n' a montré gu'un seul. Le transformateur 5 ou -6, qui peut autre de l'un des types mentionnés ci-dessus, n'est plus branche en série sur la ligne, mais est relié a une dérivation 28,- 29.Celle-ci est raccordée au fil de terre 30 par des capacités de découplage 31, 32 ; le transformateur peut être monté par rapport aux capacités soit du côté secteur, soit du côté terre. Cet agencement permet de réaliser une installation très souple, étant donné que la liaison de dérivation peut affecter la forme d'une prise ordinaire fiche ou a douille; ceci permettant de brancher le système sur la ligne' -a tout -emplacement approprié, a la manière et au moment désirés, puis de le déplacer en un autre endroit lorsqu'il -n'est plus utilisé au premier. Fig. 4-illustre la mani-ere dont l'invention peut autre appliquée a une ligne triphasée. Au droit de chaque transformateur 21, 21', les conducteurs 22, 23, 24 traversent un anneau en fer ou ferrite 25, 26 sur lequel est agencé un enroulement respectivement relié a l'émetteur ou au récepteur. Extérieurement au système de-signalisation, chaque conducteur de ligne est branché a un fil de terre commun 27 par deux capacités de découplage. Les trois phases ne sont pas toujours exactement équilibrées électriquement, mais on peut tolérer un certain degré de déséquilibre avec les transformateurs proprement dits, en les prévoyant de telle sorte que leurs noyaux ne soient pas saturés.Le système peut aussi intéresser un conducteur neutre, c'est-a-dire qu'il correspondrait à un système à quatre fils, auquel cas seuls les défauts de ligne à la terre peuvent déranger ce dernier. Le système peut également concerner la totalité du câble, la gaine de celui-ci pouvant elle aussi conduire les courants de signalisation. A la place des transformateurs 21, 21' on peut utiliser ceux du type illustré en fig. 2b, s'ils sont convenablement réalisés pour fonctionner en triphasé à la manière connue en soi. Dans un système triphasé il -n'est pas essentiel que tous les conducteurs comportent un découplage capacitif, mais cela est préférable, y compris pour le fil neutre dans un système a quatre fils. De même tous les conducteurs ne sont pas nécessairement reliés au système, mais ils doivent l'entre pour obtenir un résultat maximal. On peut utiliser dans tous ces systèmes la modulation hautefréquence et la communication peut s'effeqxFr à la voix dans les deux sens. On peut en outre prévoir des systèmes multiplex en temps ou en fréquence pour les communications a plusieurs. canaux. Lors de l'installation du système il -n'est pas nécessaire de couper le câble principal a condition que les anneaux de fer ou ferrite soient sectionnés ou ouverts, ou que la totalité du .cable puisse les traverser ou bien encore qu'on puisse réaliser une boucle a noyau -d'air autour du câble. Cette dernière disposition est particulièrement utile lorsqu'il y a déplacement des câbles, par exemple pour des ascenseurs, des véhicules porte-cbIe, des wagonnets de mine, etc.... Naturellement le bouclage du circuit de signal doit toujours être prévu, mais la présence de conducteurs a l'intérieur de la gaine n'est pas nécessaire de telle sorte que, dans le cas d'ascenseurs, de monte-charges, ou similaires, les signaux peuvent être transmis le long des câbles de levage. Le système présente également des avantages quant aux communications en mer entre l'eau et la surface, par exemple entre des plongeurs et le bateau ou ponton correspondant. Une disposition appropriée pour plongeur consisterait a immerger dans la mer et a proximité de celui-ci un câble gainé mais ouvert aux extrémités Le plongeur serait équipé d'un appareil émetteur/récepteur comprenant un transformateur de courant avec un anneau de ferrite traversé par le câble. Sur le bateau ou ponton un appareil similaire émettenriré- cepteflr serait couplé par induction au cable qui serait lui-meme relié électriquement à la mer, de façon a réaliser pour les signaux ce qu'on a appelé le "retour par la terre".L'anneau de ferrite serait avantageusement constitué de segments et agencé de manière a pouvoir etre encliqueté sur le câble tout en restant aisément amovible. La présence sur les conducteurs de ligne de moyens collecteurs de courant tels que des balais et des bagues dans le cas od certain nes parties de machine se déplacent les unes par rapport aux autres, comme dans le cas de pièces tournantes, n'entraîne pratiquement pas de difficulté, ce qui n'est pas le cas de nombreux systèmes de l'art antérieur. A titre d'exemple on a décrit une telle application en fig.-5,-laquelle illustre schématiquement un système de télémétrie employé dans l'industrie des films plastiques soufflés. Dans cette application, les rouleaux collecteurs du film sont parfois montés sur une plateforme tournante qui est alimentée par un ensemble de bagues. Les détecteurs des parametres de commande du film sont nécessairement montés sur la plate-forme et il est besoin de transmettre les signaux vers une partie fixe de la machine; par exemple des signaux représentant la largeur du film sont utilisés pour commander l'injection de l'air dans une tête fixe ou son éjection. En fig. 5 on a représenté un système de commande typique utili sé dans cette application. Un ensemble de signaux logiques de commande, au nombre de quatre C1, C2, C3, C4, -sont envoyés dans une porte OU 40 au moyen de portes ET 41, 42, 43, 44* Chague porte est conditionnée par un signal émis par un générateur d'impulsions 45 qui dérive une séquence répétée de quatre impulsions T1, T2, T3, T4 partir d'une source de tension sinusordale de référence 46 laqueï- le peut avantageusement être constituée par le secteur.Ces impulsions sont engendrées respectivement aux passages a zéro et aux maxima positifs et négatifs de la tension sinusoidale. La sortie de la porte OU est utilisée pour mettre en marche un oscillateur 47 qui commande un transformateur d'émission 48 du type illustré en fig. 1, de façon que des successions sonores correspondant aux impulsions d'ouverture de la porte apparaissent sur les conducteurs de ligne 49, 50. La partie du système ainsi décrite est montée sur une plateforme et pour permettre son alimentation en puissance il est prévu un ensemble de bagues 51, 52 et de balais correspondants. 54, 55, 56. Les conducteurs. 57, 58 sont fixes et accouplés a l'emetteur/rEcep- teur 59. L'enroulement détecteur 60 de ce dernier est relié a l'entrée d'un amplificateur accordé61 dont la sortie est envoyée a un autre ensemble de portes ET 62, 63, 64, 65 par l'intermédiaire d'un circuit de filtrage et de démodulation 66. Les portes 62 a 65 sont conditionnées par un jeu dtimpulsions dont la phase correspond à celles des impulsions qui conditionnent des portes 41 a 44, lesdites impulsions étant ici fournies par un générateur 67 qui comporte lui aussi le secteur comme source 68 de signal de référence. Ce générateur 67 est semblable en tout point au générateur précité 45. Les signaux dé sortie des portes 62 a 65 sont utilisés pour créer des signaux de commande respectifs dans les circuits d'extension d'impulsions 69 a 72. Chacun de ces derniers comporte une bascule d'entrée actionnant un dispositif-a retard monostable, les sorties respectives étant reliées aux bornes de sortie ct3 a 76. On constate qu'en fonctionnement les signaux aux bornes 73, 76 correspondent aux signaux de commande Cl a C4. Dans la forme d'exécution préférée des circuits de reconnaissance peuvent être incorporés aux entrées des circuits 69 a 72.Ces circuits de reconnaissance imposent une condition logique, par exemple le fait qu'un certain nombre d'impulsions pendant une période donnée doivent avoir traversé le circuit respectif pour permettre aux circuits de déclenchement d'entrée de fonctionner. Par exemple avec la disposition utilisée dans l'installation sus-décrite, il n'est pas prévu de sortie émise par le circuit 69 a 72 respectif, avant qu'au moins quarante neuf impulsions n'aient été reçues pendant une période d'une seconde, a défaut de quoi il en résulte en outre un blocage du circuit en question. En variante, à la place d'un couplage inductif on peut employer un couplage capacitif a la fois pour l'injection de signaux dans un câble et pour leur réception à partir de celui-ci. Fig. 6 montre un système basé sur ce principe. Aux deux postes émetteur et récepteur les conducteurs de ligne 1 et 2 sont découplés vers un fil de terre 17 par l'intermédiaire de dérivations- respectives 28, 29, 28', 29' -et de capacités 13, 14 et 15, 16. Au poste émetteur la sortie d'un modulateur 80 est couplée aux dérivations précitées 28, 29 par l'intermédiaire de capacités 81, 82. Au poste récepteur un amplificateur B3 reçoit les signaux combinés provenant des dériva tions 28', 29' par l'intermédiaire de capacités 84, -85 et d'un filtre 86. Fig. 7 représente une autre disposition de poste émetteur, utilisant des modulateurs appariés 80, -80' -accouplés une entrée commune. Les sorties de ces modulateurs sont reliées aux dérivations respectives 28, 29 par les capacités 81, 82. Fig. 8 illustre un autre arrangement possible du poste émetteur suivant lequel les signaux sont injectés dans les dérivations 28, -29 par des transistors 87, 88 montés en série. Chacun de ces derniers a son émetteur relié au fil de terre 17 et stn collecteur aboutit au conducteur de ligne respectif 1, 2 par l'intermédiaire d'une capacité de couplage 13, 14. Les électrodes de commande des transistors 87, 88 sont reliées en commun a la sortie de l'amplificateur 89. Dans cette disposition les capacités de découplage sont elles-memes utilisées pour appliquer le signal sur les conducteurs 1, 2 et on supprime ainsi les frais de capacités supplémentaires établies a la tension de la ligne. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'execution décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C A T 'i T N S 1. Procédé pour assurer la signalisation entre deux points déjà reliés par des conducteurs et un fil de terre, caractérisé en ce que lesdits conducteurs (1, 2) sont groupés électriquement, mais indépendamment du fil de terre -(17), et en ce que les signaux se présentant a la fréquence de la voix ou a haute fréquence modulée et fournis par un poste émetteur (3) sont appliqués aux conducteurs ainsi disposés en un groupe et y circulent dans la même direction vers un poste récepteur (4) dans lequel ils sont introduits, ces courants de signalisation retournant au poste émetteur par l'ìntermé- diaire du fil de terre- (17). 2. Procédé suivant la- rev-endication-l, caractérisé en ce que les conducteurs groupés comprennent ceux sous tension et celui de retour ou neutre. 3. Procédé suivant la revendication--l, caracterisé en ce que les conducteurs groupés sont constitués par ceux-d'une ligne de transmission polyphasée. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que lesdits. courants de signalisation sont injectés dans les conducteurs et récupérés a partir de ceux-ci par voie inductive. -5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits courants de signalisation sont injectés dans les conducteurs et récupérés a partir de ceux-ci par voie capacitive. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que les conducteurs sont découplés par voie capacitive, au-deld des deux points reliés par lesdits signaux. 7. Appareil pour l'echánge de signaux sur des conducteurs utilisés en vue de transmettre une puissance électrique ou bien d'autres signaux, du genre comprenant au moins un poste émetteur et au moins un poste récepteur caractérisé en ce gue des premiers moyens -(5) appliquent les signaux provenant de la sortie -d'un appa reil -d'émission (11) au poste émetteur -(3) sur un groupe de conducteurs de ligne -(1, 2) de telle sorte que lesdits signaux circulent dans la même direction vers le poste récepteur (4), en ce que des seconds moyens (6) font passer les signaux ainsi en parallèle sur les conducteurs dans un appareil de réception ) du poste récepteur (4), et en ce que des troisièmes moyens (13, 14, 15, 16) renvoient les courants de signalisation du poste récepteur à l'émetteur par l'intermédiaire d'un fil de terre (17). 8. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les premiers moyens consistent en un transformateur de courant. 9. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les seconds moyens consistent en un transformateur de courant. 10. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le transformateur de courant comporte un anneau magnétique (7) portant un enroulement secondaire (10) et qui entoure un groupe de conducteurs, lequel est constitué soit par les conducteurs de ligne (1, 2), soit par un groupe indépendant (8, 9) relié respectivement auxdits conducteurs de ligne, de façon a y injecter les signaux ou a les en rec.evoir, et en ce que l'enroulement secondaire est relié la sortie de l'émetteur ou a l'entrée du récepteur. 11. Appareil suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'anneau magnétique est fait en ferrite. 12. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 10 et il, caractérisé en ce que ledit anneau comporte un segment amovible. 13. Appareil suivant -l'une quelconque des revendications 10 a 12, caractérisé en ce que les, conducteurs du groupe entouré par -l'anneau- magnétique sont branchés en série avec ceux de la ligne de transmission. 14. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le transformateur de courant comporte trois enroulements (18,- 19, 20) montés sur un noyau commun, deux de ces enroulements (18, 19) étant équilibrés électriquement, agencés en opposition et branchés en série avec les conducteurs respectifs de la ligne, tandis que le troisième enroulement (20) constitue le se- condaire et est reli8 à la sortie du poste émetteur ou a l'entrée du poste récepteur. 15. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 7 a 14, caractérisé en ce que les moyens de renvoi des courants de signalisation sont constitués par des capacités de couplage (-13, 14, 15, 16) branchées entre les conducteurs respectif s et la terre ou un fil de terre, ces capacités étant raccordées aux conducteurs au-dela des points reliés en communication par les signaux. 16. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 10 a 12, -caractérisé en ce que les conducteurs (28, 29) entourés par l'anneau magnétique sont constitués par un groupe séparé de tels conducteurs dont chacun est relié par une extrémité a l'un des conducteurs de ligne au moyen d'une dérivation partant de celui-ci, et en ce que l'autre extrémité est découplée a la terre par des capacités (31, 32). 17. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les premiers moyens (5) sont constitués par un couplage c--apaci- tif. 18. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les seconds moyens (6) sont constitués par un couplage capacitif. 19. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que le couplage capacitif est constitué par une capacité (fig. 6, 81, 82 et 84, 85) pour chaque conducteur du groupe branché entre le conducteur de ligne respectif et un point commun. 20. Appareil suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le couplage capacitif est constitué par une capacité et un ensemble de commande (fig. 7, 81, 80 et 82, 8O') pour chaque conducteur du groupe, chacune de ces capacités étant branchée entre le conducteur respectif et l'ensemble de commande, tandis que tous ces ensembles sont actionnés a partir d'une -entrée commune. 21. Appareil suivant la revendication 20, caractérisé en ce que la sortie de chaque ensemble de commande comporte un transistor (fig. 8, 87, 88) dont l'une des électrodes principales. est reliée directement au fil de terre -(17) tandis que l'autre l'est a la capacité correspondante. 22. Appareil suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que le poste émetteur comporte un modulateur (47) recevant plusieurs signaux qui lui sont envoyés a partir d'un ensemble correspondant d'entrées (C1, C2, C3, C4) par des moyens logiques (41-45) conditionnés par une succession d'impulsions provenant d'une source de référence- (46), et en ce que le poste récepteur comporte de son côté des seconds moyens logiques (62-67) comprenant un ensemble de portes (62-65) qui répondent au signal transmis et a l'une d'une seconde succession d'impulsions provenant-de la source et synchronisée avec la première, cet ensemble de circuits divisant le signal transmis entre un certain nombre de sorties (73-76). 23. Appareil suivant la revendication 22, caractérisé en ce que chacune des sorties comprend des moyens de reconnaissance (69-72) a travers lesquels le signal considéré est transmis sous condition qu'un nombre minimal de signaux du circuit ait été reçu par la sortie respective pendant une période prédéterminée. 24. Appareil suivant la revendication 23, caractérisé en ce que chaque sortie comporte en outre des moyens d'extension des impulsions.