Brevet FR2458961A1 — publié le 19810102

La présente invention concerne un pro- cédé de transmission de signaux binaires par un réseau étranger, notamment pour l'échange des signaux entre les composantes d'une installation d'alarme par le réseau électrique d'alimen- tation. Les systèmes d'alarme électronique pour des usines ou des locaux d'habitation comportent souvent plu- sieurs composants distincts qui coopèrent. Il peut s'agir de capteurs prévus en des endroits différents fournissant au signal un dispositif central actionnant une ou plusieurs alarmes. Dans les systèmes coûteux, la liaison des composants est assurée par l'intermédiaire du réseau élec- trique général, ce qui supprime les câbles de liaison. Il s'agit d'un point très intéressant lorsque le nombre et l'éloi- gnement des endroits à surveiller sont importants. Dans de tels systèmes d'alarme, les composants. qui coopèrent se branchent simplement dans la prise la plus proche pour recevoir les signaux particuliers ou en fournir. Les signaux connus peuvent par exemple être une fréquence impulsionnelle de son qui est couplée sur le réseau par un élément de couplage. La prise peut fournir en même temps de l'énergie pour recharger en permanence l'accu- mulateur du composant particulier, ce qui permet de maintenir la tranmission des données dans le système, même lorsque le réseau est coupé. Dans les systèmes coûteux, on peut également transmettre les signaux à codage binaire, c'est-à- dire des groupes d'impulsions, pour pouvoir par exemple identifier le signal d'alarme venant d'un capteur déterminé. Pour cela, on associe à l'un des deux états logiques en général l'état 1, une fréquence fixe, alors qu'à l'état logique 0 on associe l'absence de cette fréquence. En variante, on peut également associer à l'un des états logiques une première fréquence fixe et à l'autre état logique une seconde fréquence fixe. La transmission proprement dite des données se fait par la transmission successive d'une fréqunce fixe avec des pauses intermédiaires ou encore la transmission alternée d'une première et d'une seconde fréquence fixes. La pratique de tels systèmes a montré que la fiabilité nécessaire à la transmission des signaux n'était pas assurée en particulier lorsque des groupes de signaux binaires étaient à transmettre par un réseau parasité. La présente invention a pour but de créer un procédé de transmission de signaux binaires par un réseau étranger, en particulier pour la transmission des signaux entre les composants d'une installation d'alarme par le réseau d'alimentation électrique, qui donne un échange particulièrement sûr des données entre les composants, même dans le cas d'un réseau parasité. A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce que les signaux binaires à récupérer " la réception, traversent un premier et un second éléments différentiateurs RC dont les résistances comportent respecti- vement en parallèle, une diode branchée en sens opposé par rapport à l'autre organe différentiateur. Suivant un mode de réalisation préféren- tiel de l'invention, les bits des signaux binaires récupérés à la réception sont vérifiés plusieurs fois pour déceler leur présence et la fréquence de la présence constitue un critère de décision pour leur véracité. Suivaint une caractéristique importante de l'invention, la durée desparasites les plus fréquents dans un réseau de transmission est inférieure à environ 300 sec. En prenant ur1e fréquence de cadence de 1 kHz pour les données binaires, la durée de la transmission d'un bit est au moins trois fois plus longue que la durée d'un parasite sur le réseau. Pour une fréquence de cadence de 50 Hz, on arrive à des rapports de temps égaux à 60/1 ou mieux. Et cela permet d'identifier en tant que telles les impulsions parasites du côté de la réception et d'éviter que ceux-ci ne soient transmis au circuit d'exploitation. L'invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma bloc d'un système de transmission sur un mode de réalisation de l'inven- tion. - la figure 2 est un schéma détaillé du récepteur du système de la figure 1. - la figure 3 montre des chronogrammes des signaux binaires reçus, avec traitements différentiels. Selon la figure 1, un élément d'alarme AG en communication alternée de données en faisant partie d'un groupe d'éléments d'alarme formant une installation d'alarme, envoie des données numériques sous forme d'impulsions ou de groupes d'impulsions par une borne de raccordement 7 à un modulateur MO. Pendant la durée d'une impulsion, le modu- lateur MO fournit une fréquence fixe déterminée à un amplifi- cateur V qui la transmet à l'émetteur SE. Le signal de fréquence passe par un coupleur KO et les bornes de raccordement 1, 2, par exemple sur la ligne de phase Ph et la ligne de neutre Mp d'un réseau d'alimentation électrique d'un immeuble. Pour la transmission de telles données par un réseau d'alimentation, on utilise des fréquences dans la gamme comprise entre 20 kHz et 500 kHz. On peut choisir l'association de façon que l'état logique 1 des données binaires corresponde à une fréquence fixe et que l'état logique O corresponde à l'absence de cette fréquence. Il peut également être avantageux de faire la transmission à l'aide de deux fréquences fixes différentes, l'état logique O correspondant à la première fréquence et l'état logique 1 à la seconde fré- quence fixe. Les signaux de fréquence passent par les deux lignes Ph, Mp sur le coupleur pour arriver à tous les autres éléments d'alarme du système. Lorsque les signaux étrangers d'un autre élément d'alarme arrivent sur le coupleur KO du circuit de la figure 1, ces signaux passent tout d'abord dans le filtre FI puis dans le limiteur BE. Un amplificateur V applique les signaux à un démodulateur DE qui les transforme de nouveau en un signal d'état logique O et un signal d'état logique 1. Un filtre à parasites SF et une borne de raccordement 5 permettent d'envoyer les données binaires découplées, sur l'élément d'alar- me AG pour leur traitement ultérieur., La figure 2 est un schéma de détail du récepteur représenté dans la figure 2, dans lequel les caracté- ristiques de l'invention ont été utilisées. Les signaux de fréquence qui arrivent par l'intermédiaire du réseau étranger parviennent, à travers des bornes de raccordement 1 et 2 ainsi que des condensateurs CI et C2 respectifs de mêmes. dimensions, à l'enroulement Wl d'un noyau de résistance R en matériau magnétisable. Le signal induit par l'enroulement Wl est reçu par un autre enroulement W3 et est amené à la bobine de couplage Li d'un filtre. Dans le cas de systèmes de transmission fonctionnant avec seulement une fré- quence fixe, le filtre peut, par exemple, être un circuit en parallèle particulier accordé avec cette fréquence fixe. Dans l'exemple représenté, il a été admis un système de transmission avec deux fréquences fixes auxquelles est affecté un filtre commun. Ce dernier consiste en un premier circuit oscillant monté en parallèle, composé de la bobine L2 et du condensateur C5 et un second circuit en parallèle composé de la bobine L3 et du condensateur C7. Les deux circuits oscillants parallèles sont couplés entre eux au moyen d'un condensateur C6. Par un accord approprié des deux circuits oscillants, on obtient un comportement de transmission identique: pour les deux fréquences fixes. Dans le cas d'un essai particulier, celles-ci étaient 280 + 2,75 KHZ. Bien que des fréquences situées à l'extérieur du domaine de transmission du film soient fortement amorties, ces perturbations importantes ne se manifestent pas sur le côté sortie du filtre, car le seuil de ces perturbations est consi- dérablement plus grand que peut l'être le seuil des signaux de fréquence délivrés. En vue de limiter ces perturbations, le côté sortie du filtre est relié, à travers une résistance R5 de valeur ohmique suffisamment élevée pour supprimer l'amortissement du filtre, à deux diodes Dl et D2 connectées en sens opposés qui répondent à un voltage d'environ 0,7 volt et qui limitent aussi bien les signaux positifs que les signaux négatifs. Les signaux limités passent, à travers un condensateur C9 à l'entrée d'un amplificateur V3 à contre réaction, et de là, à travers un condensateur Cil, à l'entrée du démodula- teur DE, ainsi qu'à la résistance R9 reliée à la masse, qui assure l'adaptation de l'impédance. -2458961 Lorsque le démodulateur reçoit la première fréquence fixe, ce signal est transformé à sa sortie en un état logique 0; lorsqu'il reçoit la seconde fréquence fixe, il transforme le signal en un état logique 1 à sa sortie. Le modulateur MO est de préférence un module semi-conducteur du commerce du type PLL (à verrouillage de phase) dont la structure et le fonctionnement sont connus; il s'agit par exemple du composant CD 4046 A. Dans l'application prévue, la borne (ou broche) 8 du module est reliée à la masse, la borne 16 a une tension positive de l'ordre de + 5 V. Le signal de fréquen- ce d'entrée, est appliqué à la borne 14. Les données binaires récupérées sous la forme d'impulsions rectangulaires, se prennent sur la borne 10. Les bornes 3 et 4 sont reliées directement alors que les bornes 6 et 7 sont reliées par un condensateur. La broche Il est reliée à la masse par une résistance fixe R1; la borne 12 est reliée à la masse par une résistance variable R2. La borne 5 est reliée directement à la masse et la borne 9 par l'intermédiaire d'un condensateur C3. Une résistance R3 est branchée entre les bornes 9, 13. Le condensateur C4 branché entre les bornes 6, 7 ainsi que la résistance R1 détermine la fréquence du démodulateur; le condensateur a une valeur située dans la plage des pF. Un essai de transmission de données avec une première fréquence de 277,25 kHz, une seconde fréquence de 282,75 kHz a été faite, avec une fréquence moyennne de bande de 280 kHz pour le filtre et le démodulateur. Pour des raisons d'adaptation, la sortie du démodulateur DE est reliée à la masse par une résistance R4. Les données binaires récupérées passent sous la forme d'impulsions rectangulaires à l'entrée d'un amplificateur VI dont la sortie est reliée à un premier élément différentia- teur qui se compose d'une résistance R6 dans la branche longi- tudinale et d'un condensateur C8 dans la branche transversale. Une diode D3 est reliée par la résistance R6; la cathode de la diode est reliée à la sortie de l'amplificateur. Cet élément différentiateur est suivi par un autre amplificateur V2 dont la sortie est reliée à un second élément différentiateur composé d'une résistance R8 dans la branche longitudinale et d'un condensateur CIO dans la branche transversale. Les bornes 2458'9'1 de la résistance R8 sont reliées par une diode D4, mais l'anode de la diode est tournée vers l'amplificateur V2. Les constantes de temps des deux éléments différentiateurs sont de préférence identiques et de l'ordre de sensiblement 100 /ksec. Le second élément différentiateur est suivi par un amplificateur D4 dont la sortie fournit les signaux binaires à l'élément d'alarme AG par une borne 5; l'élément AG effectue l'exploitation des signaux. La ligne a de la figure 3 montre le groupe de signaux qui apparaît à la sortie de l'amplificateur VI. ou à l'entrée du premier élément différentiateur; la ligne b représente le même groupe de signaux à la sortie du premier élément différentiateur. La comparaison des courbes a et b _ 15 montre que les flancs montants de toutes les impulsions sont retardés par le premier élément diff6rentiateur alors que les flancs arrière ne le sont pas; cela provient de la diode D3. L'effet de l'amplificateur V2 à seuil transforme de nouveau les flancs montants, courbés suivant une fonction exponentiel- le, pour donner des flancs raides et pour inverser le signe algébrique des signaux (courbe c). Le second élément différentiateur retarde les flancs arrière des impulsions alors que les flancs montants passent directement grâce à la diode D4. La courbe d montre les impulsions rectangulaires fournies à la sortie de l'amplificateur V2, c'est-à-dire après le second élément différentiel. L'ameplificateur V4 qui présente également un seuil de mise en oeuvre, redresse de nouveau les flancs arrière des impulsions, qui ont été courbées de façon exponen- tielle et assure une nouvelle inversion du signal. La courbe montre le groupe d'impulsions à la sortie de l'amplificateur V4. La comparaison des lignes a... c montre que la coopération du premier élément différentiateur et de l'amplificateur V2 permet de supprimer les impulsions parasités jusqu'à un certain ordre de grandeur chronologique, comme l'indique l'impulsion en aiguille NI. Cet ordre de grandeur découle de la constante de temps du premier élément différentiateur et du seuil de mise en oeuvre de l'amplifica- teur V2. Si, pendant la transmission d'une impulsion d'informa- tion, il y a une première impulsion parasite négative, cela peut provoquer une découpe, ou même une distorsion de l'impul- sion d'information comme cela a été indiqué pour l'impulsion en aiguille N2. Toutefois, grâce au fonctionnement analogique du second élément différentiateur et de l'amplificateur V4, on supprime l'effet de l'impulsion N2, comme le montre la comparaison des courbes c.....e. Comme l'extension chronologique maxi- male des impulsions parasites dans des réseaux d'alimentation est de l'ordre de 300 T sec, il constitue une donnée consta- tée, il est avantageux que la fréquence de la cadence des signaux binaires soit comprise entre 50 Hz et 1 kHz. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les signaux impulsionnels récupérés doivent être vérifiés plusieurs fois pour déceler leur présence et la fréquence de présence ainsi déterminée constitue la base d'une décision de vérité. Cela peut par exemple se faire par une impulsion de vérification, étroite, à fréquence récurrente élevée, une porte et un compteur. Ce n'est que lorsqu'un certain nombre de vérifications confirme la présence de l'impulsion de signe, celle-ci peut être identifiée comme étant vraie et être envoyée à un circuit ultérieur pour le traitement. Cela peut également se faire à l'intérieur de l'élément AG; cela n'est pas décrit en détail. Grâce à une telle vérification de présence, on évite que les impulsions parasites, rares mais de grande durée, qui ont pu passer les cas d'exclusion défi- nis par les deux éléments différentiateurs, soient considérés comme des signaux impulsionnels et soient exploités comme un incident d'information. Suivant un mode de réalisation préféren- tiel de ce moyen, chaque bit arrivant dans l'élément d'alarme AG est interrogé trente fois au sujet de son état statique par un processeur associé à l'élémentyd'alarme, et ce n'est qu'après avoir constaté au moins vingt fois la présence de ce signal que celui-ci est considéré comme vrai et traverse le circuit. Les moyens décrits ici pour supprimer les impulsions parasites donnent des améliorations notables de la fiabilité de la transmission des données entre les élé- ments d'alarme d'un système d'alarme par l'intermédiaire d'un réseau d'alimentation parasit6, et sur des distances de plusi- eurs centaines de mètres. REVENDICATIONS ) Procédé de transmission de signaux binaires par un réseau étranger, notamment pour la transmission des signaux entre les composants d'une installation d'alarme, par le réseau d'alimentation électrique, procédé selon lequel au moins l'un des deux états logiques des signaux binaires est transformé en une fréquence déterminée pour être couplé sur le réseau étranger et être découplé à la réception par un filtre, procédé caractérisé en ce que les signaux binaires récupérés à la réception traversent un premier élément diffé- rentiateur RC (R6, C8) et un second élément différentiateur (R8, CIO), les résistances de chaque élément différentiateur ayant en parallèle une diode D3, D4 branchée en sens opposé au sens de l'autre élément différentiateur. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des éléments différentiateurs RC est directement suivi par un amplificateur ayant de préfé- rence un seuil de mise en oeuvre. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la fréquence de la cadence des signaux binaires est comprise entre 50 Hz et kHz. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les constantes de temps des deux éléments différentiateurs RC sont choisis entre 0,05 et 1,0 millisecondes. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les bits des signaux binaires récupérés à la réception sont vérifiés plu- sieurs fois quant à leur présence et la fréquence de leur présence, déterminée, constitue un élément de décision de véracité. ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque bit est vérifié environ 30 fois et exploité comme information vraie pour une présence au moins égale à 20. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les signaux qui arrivent tout d'abord sous la forme de fréquences de courant alternatif sont appliqués à un limiteur avant d'être convertis en données binaires.