Brevet FR2460077A1 — publié le 19810116

La présente invention concerne un circuit de détection de courant circulant sur une ligne. Elle est applicable, notamment, pour la détection du courant de boucle circulant sur une ligne téléphonique. Dès qu'un abonné décroche le combiné de son poste téléphonique, un courant circule sur la ligne bifilaire reliant ce poste au central. Lorsque l'abonné transmet au cadran le numéro del'abonné appelé, chaque chiffre se traduit par des interruptions de courant. Une fois ce numéro formé, un courant d'appel alternatif est transmis sur la ligne de l'abonné appelé. Lorsque ce dernier décroche le combiné de son poste, il se produit une inversion de polarité donc du sens du courant circulant sur la ligne de l'abonné appelant. La taxation des communications, notamment, rend nécessaire la détection de ces courants, à la fois pour identifier l'abonné appelant et pour déterminer le début de la communication. On connatt des circuits de détection de courant utilisant notamment des coupleurs opto-électroniques composés d'une diode électroluminescente connectée en série sur l'un des fils de la ligne téléphonique et d'un phototransistor. Ces circuits de détection présentent l'inconvénient de fournir aux bornes de cette diode électroluminescente l'intégralité ou une fraction déterminée des courants électriques apparaissant sur la ligne et donc de réduire considérablement la durée de vie de la diode électroluminescente et par conséquent du coupleur opto-électronique. En outre, ce type de coupleurs présente encore une fiabilité trop faible pour entre utilisés dans les installations téléphoniques. D'autre part, ce type de coupleurs, comme tous les éléments à semiconducteurs, présente un seuil de détection de l'ordre du volt et nécessite donc l'insertion dans la ligne d'une résistance de l'ordre d'une centaine d'ohms, ce qui est prohibitif dans nombre d'applications. En outre, les dispositifs de détection connus utilisant de tels coupleurs ne sont pas protégés efficacement contre les surtensions fugitives dues à la foudre notamment, apparaissant sur la ligne. L'invention a donc pour objet un circuit de détection de courant palliant ces inconvénients. Ce circuit, qui s'est révélé particulièrement fiable et efficace, nécessite notamment l'insertion en ligne d'une résistance quasi négligeable, de l'ordre de l'ohm et est efficacement protégé contre les surtensions fugitives. Le circuit de détection du courant circulant sur une ligne, objet de la présente invention, est caractérisé par le fait qu'il comprend notamment un transformateur dont l'enroulement primaire est connecté à une source d'impulsions d'interrogation et à un circuit de contre du courant circulant dans cet enroulement primaire, ainsi qu'un circuit de commutation oennecté entre ladite ligne et l'enroulement secondaire du transformateur commandé par le courant circulant sur la ligne et agencé de manière à modifier l'impédance chargeant ledit enroulement secondaire afin d'agir sur le courant circulant dans ledit enroulement primaire et, par suite sur ledit circuit de contrôle. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant exposés de façon plus détaillée dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant à la figure annexée qui représente un exemple de réalisation du circuit de détection de courant de la présente invention. Sur la figure annexée, le circuit de détection de courant réalisé conformément à l'invention est connecté entre deux points A et B d'une ligne LT, qui peut, par exemple, être l'un des fils d'une ligne téléphonique bifilaire, sur lequel est insérée une résistance de détection R1 de très faible valeur (de 1 à 4 ohms par exemple). Ce circuit de détection comprend notamment un transformateur TF dont l'enroulement primaire est connecté entre une source de tension -Va (-12V par exemple) via une résistance de mesure R8 et une tension de référence, la masse par exemple, à travers la jonction collecteur-émetteur d'un transistor TR du type p-n-p dont l'électrode de base est connectée via une résistance R9 à une source non représentée d'impulsions d'interrogation ip. L'enroulemènt secondaire du transformateur TF est connecté entre la cathode d'une diode de polarisation D1 à travers trois résistances R4, R5 et R6 connectées en série, et l'anode de cette diode. Selon un exemple d'application, les résistances R4 et R5 sont identiques et égales à 47 ohms environ, et la résistance R6 et de l'ordre de 10 ohms. A titre d'exemple, le rapport de transformation du transformateur TF sera choisi égal à l'unité. Le circuit de détection représenté comprend également un premier amplificateur-comparateur AC1 dont l'entrée suiveuse est connectée au point commun des résistances R5 et R6 et dont l'entrée inverseuse est connectée au point B de la ligne LT par l'intermédiaire d'une résistance R3. La sortie de ce comparateur est connectée à la cathode de la diode D1 par l'intermédiaire d'une résistance R7. Cette résistance est, selon l'exemple choisi, de 1 tohm environ, soit-dix fois plus faible que la résistance R6.Ce comparateur est alimenté par une tension + Vd fournie au point commun de la résistance R7 et de la cathode de la diode D1, et par une tension - Vd fournie au point commun de l'enroulement secondaire du transformateur TF et de la résistance 14. Le circuit de détection de la figure annexée comprend également un second amplificateur-comparateur AC2 dont l'entrée suiveuse est connectée au point B de la ligne LT via la résistance R3, et dont l'entrée inverseuse est connectée au point commun de la résistance R4 et de l'enroulement secondaire du transformateur TF. La sortie du comparateur AC2 est connectée à la sortie di comparateur ACi. Le comparateur AC2 est alimenté par les tensions +Vd et -Vd. Les deux comparateurs AC1 et AC2 sont des comparateurs dont la sortie est du type à collecteur ouvert. Ils fournissent chacun un signal de sortie du niveau logique 0 (tension -Vd) lorsque l'amplitude du signal fourni sur leur entrée suiveuse est inférieure à l'amplitude du signal fourni sur leur entrée inverseuse. Dans le cas contraire, ils ne fournissent aucun signal (circuit ouvert). Le circuit de détection comprend en outre une résistance R2, identique à la résistance R3 (de l'ordre de 100 ohms), connectée entre le point A i la ligne LT et le point commun des résistances R4 et R5, et un condensateur C1 connecté entre l'entrée suiveuse du comparateur AC2 et le point commun des résistances R4 et R5. Une impulsion d'interrogation iP est fournie via la résistance R9 à l'électrode de base du transistor TR. Celui-ci conduit et se sature. Un courant circule donc entre la masse et la source de tension -Va via le transistor TR, l'enroulement primaire du transformateur TF et la résistance 18. L'amplitude de ce courant dépend notamment de la résistance R8 et de la résistance du circuit connecté aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur TF. Cette impulsion est transmise par le transformateur TF et une différence de potentiel apparat aux bornes de l'enroulement secondaire de celui-ci. Les tensions +Vd et -Vd-sont ainsi fournies aux entrées d'alimentation des comparateurs AC1 et AC2. En l'absence de courant circulant sur la ligne LT les points A et B sont au même potentiel et la charge du condensateur C1 est nulle. On appelle Vr la tension fournie alors à chaque extrémité de ce condensateur. Cette tension est également fournie au point commun des résistances R4 et R5 ainsi qu'à l'entrée suiveuse du comparateur AC2 et à l'entrée inverseuse du comparateur ACI. Par suite de la retransmission des impulsions d'interrogation ip par le transformateur TF, une tension Vr + v apparatt au point commun des résistances R5 et R6, donc à l'entrée suiveuse du comparateur AC1. Ce comparateur qui reçoit sur son entrée suiveuse un signal dont l'amplitude est supérieure à celle du signal fourni sur son entrée inverseuse ne fournit aucun signal et se comporte comme un circuit ouvert. De la même façon, les résistances R4 et R5 étant identiques, une tension Vr - v (égale à -Vd) est fournie au point commun de la résistance R4 et de l'entrée inverseuse du comparateur AC2. L'amplitude de cette tension étant inférieure à celle de la tension (Vr) fournie sur son entrée suiveuse, le comparateur AC2 ne fournit aucun signal et se comporte comme un circuit ouvert. L'extrémité de la résistance R7 connectée à la sortie de chacun des deux comparateurs AC1 et AC2 n'est donc pas reliée aux autres éléments du circuit de détection. Il en est ainsi tant que le courant circulant sur la ligne LT est nul ou inférieur à une valeur déterminée provoquant aux bornes du condensateur une différence de potentiel supérieure à la tension v. Le circuit connecté aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur TF se réduit à la diode D1 et aux résistances R4, R5 et R6 connectées en série. La résistance de ce circuit est donc, selon l'exemple choisi, de 10 tohms environ. Cette résistance est retransmise dans le circuit primaire du transformateur et un courant il circule dans ce circuit. La tension de mesure Vm détectée aux bornes de la résistance R8 est alors égale à Vml. En présence d'un courant circulant sur la ligne LT dans le sens de A vers B, la tension au point A étant supérieure à la tension au point B, l'entrée suiveuse du comparateur AC1, connectée au point A à travers les résistances R2 (100 ohms) et R5 (47 ohms) reçoit un signal d'amplitude supérieure à l'amplitude du signal fourni à l'entrée inverseuse du comparateur AC1 connectée au point B à travers la résistance R3 (100 ohms). Le comparateur AC1 est donc maintenu dans l'état 1 et ne fournit aucun signal. L'entrée inverseuse du comparateur AC2, connectée au point A à travers les résistances R2 et R4 (47 ohms) reçoit un signal d'amplitude supérieure à l'amplitude du signal fourni à l'entrée suiveuse du comparateur AC2 connectée au point B à travers la résistance 13. Le comparateur AC2 bascule et fournit un signal d'amplitude -Vd : sa sortie est connectée à sa borne d'alimentation -Vd, donc au point commun de la résistance R4 et de l'enroulement secondaire du transformateur TF. Il en résulte que la résistance 17 est connectée en parallèle aux bornes du circuit série R4-R5-R6. Le circuit connecté aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur TF est donc équivalent au circuit précédent shunté par la résistance R7 et sa résistance est, selon l'exemple choisi, de l'ordre de 0,9 Xohm. Cette résistance est retransmise dans le circuit primaire du transformateur et un courant i2 d'amplitude environ dix fois plus importante que l'amplitude du courant il circule dans ce circuit. La tension de mesure Vm détectée aux bornes de la résistance R8 est alors égale à Vm2 = 1O.Vml. D'après ce qui précède, il est bien évident que le seuil de détection du circuit de la figure annexée est fixé notamment par la valeur des résistances R4 et 15. En présence d'un courant circulant dans la ligne LT dans le sens de B vers A, la tension au point B étant supérieure a la tension au point A, l'entrée suiveuse du comparateur AC2 reçoit un signal d'amplitude supérieure à l'amplitude du signal fourni à l'entrée inverseuse de ce comparateur. Le comparateur AC2 bascule et ne fournit plus aucun signal. Le comparateur AC1 dont l'entrée inverseuse reçoit un signal d'amplitude supérieure à l'amplitude du signal fourni sur son entrée suiveuse bascule et fournit un signal de sortie d'amplitude -Vd : sa sortie est connectée à la borne d'alimentation -Vd, donc au point commun de la résistance R4 et de l'enroulement secondaire du transformateur TF. Il en résulte que la résistance R7 est connectée en parallèle aux bornes du circuit série R4-R5-R6. Le circuit connecté aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur TF est donc équivalent au circuit série R4-R5-R6 shunté par la résistance 17. La résistance est, selon l'exemple choisi, de l'ordre de 0,9 Kohm. De la façon décrite précédemment, un courant i2 circule dans le circuit primaire du transformateur TF et la tension de mesure Vm détectée aux bornes de la résistance R8 est alors égale à Vm2. Ainsi, lorsqu'un courant circule dans la ligne LT, et quel que soit le sens de ce courant, les impulsions d'interrogation ip transmises par le transformateur TF commutent aux bornes de l'enroulement secondaire de ce transformateur une résistance (R7), provoquant un débit dans l'enroulement primaire du transformateur plusieurs fois supérieur au débit mesurable en l'absence de courant dans la ligne LT. La mesure, très aisée, du courant dans l'enroulement primaire du transformateur permet donc la détection du courant circulant sur la ligne. Le circuit de détection de la figure 1 présente également l'avantage d'entre entièrement flottant, le secondaire du transformateur étant uniquement connecté à la ligne. Le circuit est ainsi protégé contre les surtensions apparaissant sur cette ligne. En outre, la résistance R1 à insérer sur cette ligne est négligeable (3,9 ohms dans l'exemple choisi) et peut, à la limite entre quasi-nulle dans la mesure où les tensions de décalage de zéro (tensions d'offset) des amplificateurs-comparateurs peuvent être extrêmement faibles. La connexion du circuit de détection à la ligne à tester n'apporte donc pratiquement aucune modification des caractéristiques de celle-ci. D'autre part, le seuil de détection du circuit décrit est aisément réglable par un choix judicieux des résistances R4 et 15. En outre, l'utilisation de résistances R2 et R3, de l'ordre de 100 ohms, et du condensateur C1 (0,1 F par exemple) permet de s'affranchir des tensions parasites fugitives apparaissant sur la ligne LT tout en offrant une protection efficace des éléments du circuit de détection contre la foudre. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent etre envisagées sans sortir pour autant du cadre de invention. Les données numé- riques, notamment, n'ont été fourniees que pour faciliter la compréhension et peuvent être modifiées selon le type d'application. REVENDICATIONS 1 - Circuit de détection du courant circulant sur une ligne et comprenant notamment un transformateur dont l'enroulement primaire est connecté à une source d'impulsions d'interrogation et à un circuit de contr8le du courant circulant dans cet enroulement, et un circuit de commutation connecté entre ladite ligne et l'enroulement secondaire du transformateur,caractérisé par le fait que le circuit de commutation est un premier amplificateur-comparateur commandé par le courant circulant sur la ligne et arrangé pour agir sur la charge alimentée par ledit enroulement secondaire. 2 - Circuit de détection tel que défini en 1, caractérisé par le fait que ledit amplificateur-comparateur est alimenté par les impulsions d'interrogation transmises par l'enroulement secondaire du transformateur. 3 - Circuit de détection tel que défini en 2, caractérisé par le fait qu'il comprend également une impédance de charge connectée aux extrémités de l'enroulement secondaire du transformateur par l'amplificateur-comparateur lorsque celui-ci est commandé par un courant d'amplitude supérieure å un seuil déterminé circulant sur la ligne dans un premier sens. 4 - Circuit de détection tel que défini en 3, caractérisé par le fait que ledit circuit de commutation comprend un second amplificateur-comparateur commandé par le courant circulant sur la ligne et connectant ladite charge aux extrémités de l'enroulement secondaire du transformateur en présence d'un courant d'amplitude supérieure à un seuil déterminé circulant sur la ligne dans un second sens. 5 - Circuit de détection tel que défini en 4, caractérisé par le fait que le second amplificateur-comparateur est alimenté par les impulsions d'interrogation transmises par l'enroulement secondaire du transformateur. 6 - Circuit de détection tel que défini en 4, caractérisé par le fait que le premier amplificateur-comparateur comprend notamment une première entrée connectée, par l'intermédiaire d'une première résistance à une première extrémité de l'enroulement secondaire du transformateur et, par l'intermédiaire d'une seconde et d'une troisième résistance à unFremier point de la ligne, une seconde entrée connectée, par l'intermédiaire d'une quatrième résistance, à un second point de la ligne, et une sortie connectée à une première extrémité de l'enroulement secondaire du transformateur par ltntermédiaire de ladite charge. 7 - Circuit de détection tel que défini en 6, caractérisé par le fait que le second amplificateur-comparateur comprend une première entrée connectée à la seconde extrémité de l'enroulement secondaire du transformateur, une seconde entrée connectée à ladite seconde entrée du premier amplificateur comparateur, et une sortie connectée à la sortie de ce premier amplificateurcomparateur. 8 - Circuit de détection tel que défini en 7, caractérisé par le fait qu'il comprend également une cinquième résistance connectée entre le point commun de la seconde et de la troisième résistance et ladite première entrée du second amplificateur-comparateur. 9 - Circuit de détection tel que défini en 8, caractérisé par le fait que la troisième et la quatrième résistance sont identiques et très grandes par rapport à la seconde et à la cinquième résistance identiques entre elles. 10 - Circuit de détection tel que défini en 9, caractérisé par le fait qu'il comprend également une capacité connectée entre la seconde entrée de chaque amplificateur-comparateur et le point commun des seconde, troisième et cinquième résistances.