Brevet FR2456349A1 — publié le 19801205

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation et de transmission de données déstiné à l'alimentation électrique et la recharge des batteries d'une machine électronique portable ainsi qu'aux transmissions de données entre la machine et toute sorte de dispositifs extérieurs. Le développement de la micro-électronique et et particulier des microprocesseurs ainsi que la miniaturisation permettent aujourd'hui de réaliser des machines électroniques de traitement de données très sophistiquées et portables. Ces machines sont capables, en particulier, de stocker des données numériques ou alphanumériques dans des mémoires et de manipuler ces données sensiblement comme les ordinateurs. L'intérêt de ces machines est cependant considérablement accru quand elles peuvent être couplées à un système de traitement de données plus important ou à un dispositif de stockage d'informations de plus grande capacité. Elles doivent être alors couplées à ce système ou ce dispositif de stockage, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un réseau de transmission. Toutefois, l'effort de miniaturisation imposé par la nécessité d'un encombrement et d'un poids réduit, permettant notamment le transport de la machine dans une poche, interdit de disposer sur la machine même des prises de raccordement standard généralement assez volumineuses. Le seul raccordement indispensable de la machine étant celui du chargeur de batterie à partir d'un réseau électrique alternatif, il a déjà été proposé de reporter les prises de raccordement aux systèmes extérieurs sur le dispositif d'alimentation. Celui-ci est alors relié à la machine par des liaisons qui véhiculent le courant continu d'alimentation et de charge et la transmission des données. Il devient alors nécessaire de disposer d'un chargeur spécifique particulier à la machine, comportant un câble de liaison spécial et une prise spéciale multibrochedestinée a s'enficher dans un connecteur nécessairement encombrant et peu esthétique dans la machine. La présente invention apporte une solution à ces inconvénients, en évitant l'utilisation de câbles et de prises spéciales. t'originalité de l'invention réside dans le fait qu'un câble à deux conducteurs seulement est suffisant pour assurer à la fois l'alimentation électrique et la transmission de données, et dans les moyens électroniques permettant cette double utilisation du câble. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif d'alimentation comporte des moyens d'alimentation en courant connectés à la machine par un câble à deux conducteurs, des moyens de transmission de données par découpage de la tension continue entre les conducteurs et des moyens de réception de données par comparaison de la tension entre les conducteurs à un seuil déterminé. Bien entendu, les moyens de transmission existent symétriquement dans le boîtier d'alimentation et dans la machine portable. L'avantage de 1 invention résulte de la simplification des moyens matériels de connexion entre l'alimentation extérieure et la machine. Une simple prise à deux conducteurs (jack par exemple) suffit. De telles prises existent déjà sur toutes les machines portables actuelles. Sur cette même prise, différents dispositifs d'alimentation peuvent être connectés. En effet, la machine portable peut être alimentée indifféremment par un dispositif d'alimentation standard sans faculté de transmission ou avec un dispositif d'alimentation selon l'invention. La présente invention entraîne également une meilleure qualité et une meilleure fiabilité de la liaison, une prise à deux conducteurs étant généralement plus fiable qu'une prise à plusieurs conducteurs. Une plus grande diffusion de telles machines portables est aussi favorisée, par la plus grande facilité de standardisation entre les machines, rendue possible par la simplicité de la connexion. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description qui suit. Celle-ci est illustrée par les figures qui représentent La figure 1, un exemple de présentation du boîtier d'alimentation, et La figure 2, un schéma électrique du dispositif d'alimentation ainsi que des circuits d'émission et de réception dans la machine portable. Le dispositif d'alimentation représenté sur la figure I apparaît comme la plupart des boîtiers d'alimentation des machines électroniques portables (calculatrices électroniques, agendas électroniques, etc....). I1 comprend un boîtier 1 muni de deux broches de raccordement au réseau alternatif (secteur), et un cordon 6 comportant å son extrémité libre une prise 7 du type "jack" ou coaxial. Le cordon 6 comprend seulement deux conducteurs. Sur le boîtier 1 est disposée une prise multibroche 4 destinée aux transmissions de données entre la machine et des périphériques informatiques habituels (console écran-clavier, imprimante, etc...). Cette même prise peut également être raccordée à un réseau de transmission de données pour coupler la machine électronique avec un système informatique situé à distance. Le boîtier I supporte également une autre prise multibroche 3 et un commutateur 5. La prise 3 est, par exemple, une prise normalisée DIN pour le raccordement avec un enregistreur-lecteur de cassettes servant de mémoire auxiliaire non volatile. Le commutateur 3 sert à effectuer le choix entre 3 types de liaison - liaison machine - prise 4 - liaison machine - prise 3 - liaison prise 3 - prise 4. La figure 2 montre les circuits du dispositif d'alimentation et les circuits associés dans la machine portable. Le dispositif comprend un circuit d'alimentation 10 en courant continu délivrant deux tensions par rapport à une masse commune : une tension positive disponible à une borne + et une tension Vr dont la valeur est sensiblement égale à la moitié de la tension positive par rapport à la masse -. Le circuit d'alimentation 10 comprend un transformateur connecté aux bornes de liaison 2, par l'intermédiaire éventuellement d'un fusible, un pont redresseur et un condensateur connectés de manière habituelle. La borne est reliée à l'un des fils du câble de liaison 6 par l'intermédiaire d'une résistance 14 qui limite le courant de charge et d'alimentation de la machine et la borne - est reliée directement à l'autre fil du câble 6. Un transistor interrupteur 15 est connecté entre les deux fils du câble 6 de manière.à pouvoir court-circuiter ces deux fils quand un courant suffisant est appliqué sur sa base. -Un circuit comparateur de tension 13 comporte une entrée connectée au fil de polarité positive du câble 6, une entrée recevant la tension de référence Vr et une sortie. La base du transistor 15 et la sortie du comparateur sont connectées à un commutateur 5. Ce commutateur est également relié à un circuit d'interface 12 et à un circuit modulateur-démodulateur 11. La prise 4 est connectée au circuit d'interface 12, la prise 3 est connectée au modulateur-démodulateur 11. Les circuits 11, 12 et 13 sont alimentés en courant par le circuit 10, les connexions n'étant pas représentées pour la clareté de la figure. te commutateur 5 réalise les liaisons nécessaires pour relier les éléments 13 et 15 soit au circuit 11, soit au circuit 12, ou pour relier entre eux les circuits 11 et 12. La figure 2 représente également les circuits spécifiques à la charge et la transmission de données dans la machine portable 100, les autres circuits de la machine étant représentée globalement avec la référence 20. La prise 7 à l'extrémité du câble 6 réalise la liaison du dispositif d'alimentation avec la machine 100. Le fil de liaison de polarité positive est connecté à l'anode d'une diode 22 dont la cathode est connectée à la borne positive (+) d'une batterie d'accumulateur 21. Le fil de liaison de polarité négative est connecté à l'autre borne (-) de la batterie 21. Cette batterie alimente en courant continu les circuits 20 de la machine. Les bornes d'alimentation représentée comprennent une borne négative (-) connectée à la borne (-) de la batterie, une borne positive (+) connectée à la borne (+) de la batterie par l'intermédiaire d'un interrupteur 25 (l'interrupteur "marche-arrêt" de la machine) et une borne référencée "M" reliée directement au (+) de la batterie pour le maintien des informations dans les mémoires de la machine et l'alimentation des circuits dont le fonctionnement doit être permanent (heure, date, etc...). Les circuits 20 comportent encore une borne pour délivrer une tension de référence Vr', sensiblement égale à la moitié de la tension d'alimentation de la machine, une borne d'entrée de données DI, et une borne de sortie de données DO. La borne de sortie DO sert à commander la base d'un transistor-interrupteur 24 connecté entre les deux fils de liaison 6, de la même manière que dans le dispositif d'alimentation 1. Un circuit comparateur 23, similaire au comparateur 13, est connecté au fil de liaison de polarité positive pour comparer la tension sur ce fil à la tension de référence Vr' et est connecte en sortie à la borne DI. Le fonctionnement du dispositif d'alimentation et de transmission est le suivant En ce qui concerne l'alimentation seulement, le circuit 10 délivre l'éner- gie électrique nécessaire la charge ou la recharge de la batterie 21 ainsi que l'alimentation de la machine. Le courant nécessaire à cette fonction traverse la résistance 14 et la diode 22. La résistance 14 a pour but de limiter le courant de charge et d'alimentation à une valeur déterminée en fonction des caractéristiques électriques de la batterie 21. Cette résistance limite également le courant circulant dans les transistors 15 et 24 quand ceux-ci sont conducteurs. La diode 22 sert à empêcher la décharge de la batterie 21 pendant la conduction des transistors 15 et 24. En ce qui concerne la transmission des données, le transistor 24 intervient en combinaison avec le comparateur 13 pour la transmission des données de la machine vers l'une des prises 3 et 4, et le transistor 15 en combinaison avec le comparateur 23 pour la transmission de données de l'une des prises 3 et 4 vers la machine. Etant donné la symétrie des moyens de transmission, les explications données pour l'une des transmissions sont valables aussi pour l'autre transmission. Supposons qu'un flot de données soit émis par la machine. Celle-ci émet ces données comme une suite d'impulsions de courte durée à la borne DO. Par exemple, à chaque élément binaire "1" correspond une impulsion et à chaque élément binaire "0" ne correspond aucune impulsion. Les éléments binaires "0" ou "1" se succèdent à cadence régulière déterminée (110 éléments binaires par seconde par exemple). La durée de chaque impulsion est très petite par rapport à la période de répétition des impulsions, de sorte que la suppression du courant de charge de la batterie, pendant cette impulsion, n'affecte pas de manière significative les opérations de charge. En l'absence d'impulsion à la borne DO, le transistor 24 est bloqué. La tension entre les fils 6 est donc égale à la tension de charge délivrée par le circuit 10 diminuée de la chute de tension dans la résistance 14. Elle est égale à la tension de la batterie 21 augmentée de la chute de tension dans la diode 21, soit par exemple 6 volts. A chaque impulsion appliquée à la base du transistor 24, cette tension est ramenée à une valeur inférieure à 1 volt, tension de saturation du transistor 24. A l'autre extrémité du câble 6, le comparateur 13 compare en permanence la tension prélevée sur le fil de polarité positive à la tension de référence Vr, de 3 volts par exemple. Il délivre en sortie un signal binaire, "0" par exemple quand cette tension est supérieure à Vr, et "1" quand elle est inférieure. A chaque impulsion appliquée au transistor 24, le comparateur 13 délivre donc une impulsion sensiblement de même forme. Ces impulsions sont ensuite transmises au circuit d'interface 12 ou au modulation-démodulateur 11 où elles sont mises en forme pour être acceptées par les appareils raccordés aux prises 4 ou 3#. Le circuit d'interface 12 comprend, de manière connue, des moyens de mise en forme d'impulsion (un circuit monostable par exemple) et des moyens de conversion de tension, faisant correspondre aux niveaux d'entrée +5V et OV les niveaux de sortie +12V et -12V. Le circuit 12 permet également les transmissions de données, en sens inverse, d'un périphérique externe vers la machine, avec des moyens similaires connus. te circuit 19 comporte également des moyens de mise en forme pour l'émis- sion et la réception des impulsions de tranmission et des moyens de modulation et de démodulation des signaux binaires en vue de leur enregistrement et de leur lecture sur un support magnétique (bande, cassette), ou leur transmission par l'intermédiaire d'un coupleur acoustique. Les mêmes moyens de commande du transistor 24 et de mise en forme des impulsions délivrées par le comparateur 23 sont évidemment présents dans la machine 100. La conversion des données dans la machine en vue de leur émission vers un périphérique ou un réseau de transmission ou de leur réception est effectuée également dans la machine, de manière connue (conversion série-paraI- le le et parallèle-série). L'invention s'applique aux systèmes informatiques portables, calculateurs, appareils de saisie de données, etc R E V E N D I C A T I O N S R E V E N D i C A T I 0 N S I. Dispositif d'alimentation et de transmission de données pour une machine électronique portable, comportant des moyens d'alimentation en courant connectés à la machine par un câble à deux conducteurs, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de transmission de données par découpage de la tension continue d'alimentation entre les deux conducteurs du câble et des moyens de réception des données par comparaison de la tension entre les conduc teurs à un seuil déterminé. 2. Dispositif d'alimentation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transmission comportent un transistor-interrupteur (15, 24) connecté entre les deux conducteurs du câble de liaison (6) entre la machine et les moyens d'alimentation (1, 10) et des moyens de commande de conduction du transistor par des impulsions appliquées sur sa base. 3. Dispositif d'alimentation suivant les revendications I et 2, caractérisé en ce que les moyens de réception comportent un circuit comparateur (13, 23) dont les entrées sont connectées respectivement à l'un des conducteurs du câble (6) et à une source de tension de référence (Vr, Vr') sensiblement égale à la moitié de la tension d'alimentation entre les conducteurs. 4. Dispositif d'alimentation d'une machine éléctronique portable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte - un. circuit d'alimentation (10) en courant continu pour délivrer le courant d'alimentation et une tension de référence (Vr) - un câble de raccordement (6) à deux conducteurs terminé à une extrémité par une prise (7) et connecté, à l'autre extrémité, au circuit d'alimentation (10) par l'intermédiaire d'une résistance (14) - un transistor (15) monté en interrupteur entre les deux conducteurs du câble (6) ; - un circuit comparateur de tension (13) connecté par une entrée à l'un des conducteurs du câble et recevant à l'autre entrée la tension de réfé rence (Vr) ; - un circuit modulateur-démodulateur (11), couplé à une prise de raccordement (3) ;; - un circuit d'interface (12), couplé à une prise de raccordement (4), et - un commutateur (5) pour coupler la base du transistor (5) et la sortie du comparateur (13), soit au modulateur-démodulateur (11), soit au circuit d'interface (12). 5. Système électrinique portable comportant une machine électronique autonome alimentée par batterie et un dispositif d'alimentation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la machine comporte une prise de raccordement à deux conducteurs, un transistor-interrupteur (24) connecté entre les deux conducteurs pour l'émission de données, un circuit comparateur (23) dont une entrée est connectée à l'un des conducteurs et dont l'autre entrée reçoit une tension de référence, pour la réception de données, une diode de protection t22) connectée en série entre l'un des conducteurs et l'un des pâles de la batterie, l'autre conducteur étant relié à l'autre ple de la batterie, et des moyens de commande d'émission et de réception des données couplés au transistor (24) et au comparateur (23).