Brevet FR2465371A1 — publié le 19810320

La présente invention concerne une méthode de traitement d'impulsions électriques et se rapporte, plus particulièrement, au traitement de signaux électriques produits par le fonctionnement de contacts de relais électromécaniques. L'établissement ou la coupure du courant dans des circuits électriques est souvent le résultat de l'établissement ou de la coupure de la continuité métallique entre deux lames de ressort commandées par des moyens électromagnétiques. Or, lors de l'établissement du contact entre ces deux lames de ressort, en raison de leur élasticité, il arrive que le contact se ferme puis se rompe et ceci plusieurs fois avant qu'il s'établisse définitivement. La conséquence de ces rebonds de contact se traduit, notamment lors de la fermeture d'un circuit, par des signaux électriques correspondants qui sont de nature contradictoire. I1 convient donc d'attendre que le contact se soit finalement stabilisé pour interpreter valablement sa signification électrique. Quand les équipements chargés de cette interprétation sont eux-mêmes de type électromagnétique, leur propre temps de réponse relativement lent par rapport à la durée des rebonds de contact fait que ces rebonds restent sans influence sur l'interprétation et ne sont pas pris en compte. Par contre, quand ces équipements sont de type electronique, donc ayant un temps de réponse beaucoup plus court que les équipements précédents, chaque rebond - et le signal électrique correspondant - est analysé et il en résulte une signification électrique incohérente pour toute la période de rebonds des contacts. Lorsque, par exemple, les signaux électriques à interpréter sont les impulsions de numérotation provenant d'un poste téléphonique, on sait que ces impulsions sont provoquées par le cadran du poste qui coupe l'alimentation électrique de la ligne téléphonique autant de fois qu'il y a d'impulsions dans le chiffre numéroté. Si l'on veut que l'interprétation de ces impulsions de numérotation ne soit pas erronée, il importe qu'elles soient reconnues sans ambiguïté et que les effets électriques des rebonds mécaniques des contacts ainsi que la présence d'éventuels parasites électriques en ligne soient éliminés. A cette fin, l'invention a pour objet une méthode de traitement d'impulsions électriques dans laquelle les impulsions sont échantillonnées selon une cadence tenant compte de la durée maximale estimée des rebonds et de la durée minimale séparant deux changements d'états électriques d'une même impulsion. Pour éviter qu'un parasite électrique fugitif puisse être considéré comme étant un signal significatif, on ne prend en compte un changement d'état électrique constaté au cours d'un échantillonnage périodique de l'entrée des signaux qu'à la seule condition que ce changement d'état soit confirme, c' est-à-dire qu'il ait été déjà présent lors de l'échantillonnage précédent.Une telle disposition est connue mais la méthode de traitement de l'invention permet de s'affranchir des conséquences des rebonds des contacts à cet effet, on a estimé que ces rebonds de contacts peuvent perturber une impulsion jusqu'à quatre échantillonnages après que l'on aitreçu une confirmation de changement. En conséquence, pour qu'un nouveau changement d'état électrique confirmé soit accepté par la suite, il faut qu'il se situe au moins quatre échantillonnages après le premier dont on conserve la mémoire pour le comparer le moment venu au nouvel état électrique du signal d'entrée. Pour illustrer un mode de réalisation de cette méthode de traitement des impulsions électriques, l'invention propose d'utiliser des circuits logiques associés à des étages d'un registre à décalage de telle sorte que, si l'entrée des signaux se trouve à un même état électrique caractérisant l'apparition d une impulsion pendant deux échantillonnages consécutifs, on charge un bit "1" dans le premier étage du registre. Puis, au cours. des quatre échantillonnages suivants, on charge successivement un bit "I" dans les autres étages de ce registre sans s'occuper de l'état électrique de l'entrée des signaux. Lors de l'échantillonnage qui suit les quatre précédents, on compare cet état électrique mémorisé dans le registre à l'état électrique de l'entrée des signaux.Quand ces états sont différents, les circuits logiques délivrent en sortie un bit "I" caractérisant sans équivoque la présence d'une impulsion tandis qu'on ramène à "0" le premier étage du registre puis les étages suivants en vue d'un prochain traitement d'impulsion tel que celui qui vient d'être décrit. Différentes autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, la configuration d'une impulsion électrique servant à l'application de la méthode de l'invention - la figure 2, la configuration des signaux binaires traduisant le résultat des échantillonnages de l'impulsion électrique de la figure I ; - la figure 3, la configuration des signaux binaires affichés par la sortie du premier étage du registre à décalage - la figure 4, un schéma illustrant un arrangement d'éléments logiques permettant de mettre en application la méthode de l'invention - la figure 5, un tableau des états logiques des entrées et sorties des éléments constituant la figure 4. On va commencer la description en examinant, à l'aide de la figure I, la configuration d'un exemple d'impulsion résultant du fonctionnement d'un contact de relais électromécanique. Le flanc avant de l'impulsion apparaît au temps TO et, par convention, on admettra que l'état électrique de l'entrée des signaux passe alors de l'état "0" à l'état "1". On a estimé que la durée entre deux changements d'états électriques serait au minimum de 21 millisecondes et c'est la raison pour laquelle le flanc arrière de l'impulsion se situe au temps T21. Toutefois, on a tenu compte des rebonds de contact car, pendant la durée au cours de laquelle ils peuvent intervenir, l'état logique "0" ou "1" est indéterminé du fait des états électriques différents résultant de ces rebonds.On a évalué cette durée des rebonds à 15 millisecondes au maximum et on l'a concrétisée sur la figure par les zones hachurées. Il apparait donc qu'entre la durée maximale des rebonds (15 millisecondes) et la durée minimale entre deux changements d'états (21 millisecondes), il reste six millisecondes pendant lesquelles le signal électrique n'est pas perturbé. C'est cette durée de six millisecondes qui va servir de base à l'application de la méthode de traitement proposée par l'invention. En effet, les changements d'états électriques des signaux sont constatés aux cours d'interrogations périodiques réalisées par des techniques d'échantillonnage connues.Dans l'exemple choisi pour illustrer l'invention, 9n veut qu'un changement d'état électrique constaté lors d'un échantillonnage soit confirme, c' est-à-dire qu'il soit présent lors de deux échantillonnages consécutifs, avant d'être réellement pris en compte. On a vu que la durée pendant laquelle le signal électrique n'est pas perturbé est de six millisecondes, de sorte que si l'on veut, pendant cette durée, une confirmation de changement d'état électrique, la cadence d'exploration doit être de trois millisecondes (TO ... T36 sur la figure 1). En utilisant cette cadence d'exploration des signaux électriques, on a représenté sur la figure 2 le résultat des échantillonnages d'une impulsion telle que celle de la figure 1. Les échantillonnages effectués aux temps TO à T15 de la figure 1 ont été neutralisés, c'est-à-dire qu'ils fournissent des états "0" bien que l'impulsion soit présente depuis le temps TO puisqu'on a estimé à 15 millisecondes la durée des rebonds possibles de contact, donc d'état logique indéterminé. Cependant, au temps T18, l'impulsion étant toujours présente, le bit traduisant le résultat de l'échantillonnage du signal d'entrée - que l'on appellera succinctement bit d'entrée - ce bit passe à "1" (figure 2). Puis, au temps T21, donc lors de l'exploration suivante, du fait que l'impulsion est encore présente, le bit d'échantillonnage du signal d'entrée est encore un "". Cette situation, dans laquelle deux échantillonnages consécutifs fournissent des bits d'entrée "1", provoque le changement d'état d'un bit dit de commande qui passe de "0" à "1". C'est ce que l'on peut constater sur la figure 3 qui illustre l'état des bits de commande aux différents échantillonnages, l'échelle des temps TO' à T36' étant la même que celle des figures 1 et 2 mais les échantillonnages correspondants se présentant avec un léger retard par rapport à ceux des figures précédentes. La méthode de traitement de l'invention consiste alors à attribuer la même valeur binaire "1" aux bits de commande des quatre échantillonnages T24' à T33' qui suivent le changement intervenu lors de l'échantillonnage T21'.Si le dernier bit de commande de l'échantillonnage T33' a la même valeur binaire que celle des bits de commande des quatre interruptions qui le précèdent, on en déduit qu'il y a eu présence d'une impulsion électrique et l'on autorise le changement du bit de commande lors de l'échantillonnage suivant T36'. On va examiner maintenant, à l'aide de la figure 4, les moyens mis en oeuvre par l'invention pour donner un exemple de réalisation de la méthode de traitement proposée ci-dessus. Les impulsions électriques à traiter, telles que celle représentée sur la figure 1, sont produites par la fermeture ou l'ouverture du contact ct. L'etat electrique de ce contact et, notamment, ces impulsions sont périodiquement échantillonnés par un analyseur 1 qui délivre pour chaque échantillonnage un bit d'entrée "0" ou "1" sur le conducteur 2 comme on l'a indiqué sur la figure 2. Ce sont ces bits d'entrée traduisant les états électriques de contact à surveiller qui vont être traités, ainsi qu' on va le décrire maintenant, à l'aide des registres à décalage 3 et 4, des portes 1lOU-exclusif" 5, 6, 7, 8 de la porte ET 9 et de l'inverseur 10.En fait, le registre 3 permet d'emmagasiner le bit d'entrée apparaissant sur le conducteur 2 lors d'un échantillonnage et de le restituer sur le conducteur 11 sous la commande de l'impulsion d'horloge HL lors de l'échantillonnage suivant. Conjugués avec les bits affichés sur les sorties 12 et 13 des deux premiers étages du registre 4, les bits des conducteurs 2 et 11 servent à déterminer s'il y a eu un changement confirmé du bit d'entrée , cette indication est fournie par les deux bits délivrés par les portes 6 et 7. Le registre 4 permet d'examiner s'il y a eu, ou non, un changement d'état logique au cours des quatre échantilonnages qui précèdent ou qui suivent un changement confirmé du bit d'entrée. Ainsi, le bit de la sortie 12 du premier étage et le bit de la sortie 14 du cinquième étage du registre 4 sont introduits dans la porte 5. Selon le résultat fourni par cette porte et celui des portes 6 et 7, il y a changement ou non du signal délivré par la porte 9 sur sa sortie S ; un changement traduit l'existence effective d'une impulsion produite par le contact ct et non d'un parasite. On va examiner maintenant plus en détail le fonctionnement des éléments de la figure 4 en s'aidant du tableau de la figure 5 qui donne les états logiques dans lequel se trouvent les entrées et les sorties de ces éléments au cours des diverses phases du traitement de l'impulsion produite par le contact ct. Tant que ce contact est ouvert, l'échantillonneur 1 délivre un signal électrique de niveau bas que l'on désignera de façon conventionnelle par "0" (Réciproquement, un signal électrique du niveau haut sera caractérisé par un "1"). On est alors dans l'état repos dans lequel, notamment, les étages 4A à 4E du registre 4 affichent des "0" sur leurs sorties 12, 13, 14. La sortie S de la porte 9 est également à "0s'. Quand le contact ct s'est fermé, après le temps neutralisé correspondant à la durée présumée des éventuels rebonds (figure 1), lors de l'échan- tillonnage T18, l'échantillonneur 1 délivre un "1" (figure 2) sur le conducteur 2. En se reportant au tableau de la figure 5, on voit que le seul changement réside dans le signal de sortie de la porte 7 mais la sortie S de la porte 9 reste à "0". Lorsque se présente l'impulsion HL pour l'échantillonnage suivant, le conducteur 11 passe à son tour à "1" tandis que le conducteur 2 sty maintient. Avec le tableau, on voit que la porte 6 fournit alors un "1" de sorte que la porte 9 adresse un "1" à l'entrée A de la porte 8 dont l'entrée B est toujours à "0". il en résulte l'application d'un "1" sur l'entrée 15 du registre 4 que l'étage A affichera sur sa sortie 12 lors de l'application de l'impulsion d'horloge HL' ; celle-ci est décalée dans le temps par rapport à l'impulsion HL de façon à être en retard sur cette dernière ainsi qu'on l'a vu lors de l'explication des figures 2 et 3.C'est ce que l'on a figuré sur le tableau sous la forme (ho'). On se trouve à ce moment dans la condition requise par la méthode de traitement, à savoir qu'il y a changement du bit de commande sur l'entrée 15 du registre à condition que le changement du bit d'entrée soit confirmé (deux échantillonnages consécutifs) et qu'il n'y ait pas eu de changement autre au cours des quatre échantillonnages précédents (tous les étages du registre 4 sont à "0'). Une telle situation se traduit donc par le passage à "1" de la sortie S de la porte 9. Lors de l'échantillonnage suivant de l'état électrique du contact ct, c'est-à-dire au temps T24 de la figure 1, on voit que l'échantillonneur 1 délivre un "0" (figure 2) sur le conducteur 2. Pendant quatre échantillonnages consécutifs, on va charger successivement le bit "1" de l'entrée du registre 4 dans les étages B à E sans s'occuper de la valeur des bits des conducteurs 2 et 11. En effet, on peut s'apercevoir que le signal délivré par les portes 6 et 7 n'a pas de conséquence sur le signal de sortie de la porte 9 tant que l'entrée A de cette porte est à "0". En d'autres termes, tant que l'état logique des étages E et A du registre 4 n'est pas identique à "O" ou à "1", on ne tient pas compte des portes 6 et 7 qui traduisent l'état électrique des signaux d'entrée après échantillonnage.La sortie S de la porte 9 est alors repassée à "O". La sortie 13 de l'étage 4B du registre affiche un "1" lors de l'impulsion d'horloge HL' suivante (T24', figure 3). Lors de l'échantillonnage suivant, on ne tient toujours pas compte des bits présents sur les conducteurs 2 et 11 et, lors de l'impulsion d'horloge HL' suivante (T27', figure 3), on affiche un "1" sur la sortie de l'étage 4C du registre. Le même processus se produit pour les échantillonnages suivants et un "1" apparaît à la sortie de l'étage 4D du registre au temps T30' (figure 3) et à la sortie 14 de l'étage 4E au temps T33'. A ce moment, les deux étages A et E du registre 4 affichent un "1" de sorte que la porte 5 fournit un "O". Les trois entrées de la porte 9 sont alors à "1" si les portes 6 et 7 n'ont pas changé d'état, ctest-à-dire si les conducteurs 2 et 11 sont toujours à "O". La porte 9 applique un "1" sur sa sortie S pour indiquer, par ce passage de "O" à "1", que l'on était bien en présence d'une impulsion électrique fournie par le contact ct et non d'un quelconque parasite. Dans le même temps, la porte 8 applique un "0" à l'entrée 15 du registre ; ce "0" sera affiché à la sortie 12 lors de l'impulsion d'horloge HL' suivante, c'est-à-dire au temps T36' de la figure 3. On va maintenant introduire des "0" dans les étages A à E du registre 4 par décalages successifs après chaque commande résultant de l'impulsion d'horloge HL'. Au moment où l'étage E affiche lui aussi un "0" de même que l'étage A, on voit, en consultant la dernière colonne du tableau de la figure 5, que l'on se trouve dans les mêmes conditions logiques que celles qui caractérisent l'état de repos de la première colonne. On est donc revenu au point de départ en attente d'une nouvelle impulsion électrique fournie par le contact ct, autrement dit d'un nouveau processus de traitement tel que celui qui vient d'être décrit. On a vu qu'à chaque fois qu'il y avait eu changement confirmé du bit d'entrée (même changement de valeur binaire pendant deux échantilonnages consécutifs) et si ce changement confirmé s'accompagnait du fait qu'il n'y avait pas eu de changement autre pendant les quatre échantillonnages précédents, on faisait passer à "1" la sortie S de la porte 9. On va pouvoir utiliser cette particularité pour fournir une indication sur le conducteur 16 qui, dans l'exemple de la figure, signifie que l'impulsion électrique d'entrée a bien été traitée et est terminée. A cette fin, on utilise l'inverseur 17 relié au conducteur 2 et la porte ET 18 qui reçoit ainsi les états logiques de ce conducteur après inversion et ceux de la sortie S de la porte 9. Comme on peut le voir en consultant le tableau de la figure 5, la sortie S de la porte 18 passe à "1" quand la porte 9 délivre un "1" mais seulement si le conducteur d'entrée 2 est à "0". On caractérise ainsi la fin de l'impulsion électrique fournie par le contact ct. Avant de terminer la description, on va examiner ce qui se passe si, par exemple, au temps d'échantillonnage T36 le conducteur 2 passe à l'état "1" au lieu de rester à "0" à la suite d'un parasite dans le signal électrique échantillonné (impulsion 19 dessinée en pointillés sur la figure 2). On a vu que l'on affiche un "O" à l'entrée 15 du registre 4 quand les étages 4A et 4E appliquent un "1" sur leurs sorties 12 et 14 ; ce "0" sera affiché à la sortie 12 lors de l'impulsion d'horloge HL' suivante, autrement dit au temps T 36' de la figure 3. Cependant, dans le cas envisagé, avant que se présente cette impulsion HL', le conducteur 2 est passé à "1" de sorte que, l'entrée A de la porte 7 étant de ce fait à "1" tout comme l'est l'entrée B en raison du "1" affiché par la sortie 12, la porte 7 délivre un "0" et non plus un "1". La porte 9 fournit donc un "O" et non plus un "1". Le conducteur de sortie 16 reste à "0" et attend le "1" lui indiquant que l'on a bien eu une impulsion électrique fournie par le contact ct et qu'elle est finie. La porte 8 applique un "1" à l'entrée 15 du registre 4 puisque ses entrées A et B sont respectivement "0" et "1". Ainsi, au temps T36' de la figure 3, la sortie 12 du registre ne passe pas à "0" mais reste à "1", comme les autres sorties du registre 4 d'ailleurs. Au temps T39, le conducteur 11 passe à son tour à "1" mais il n'y a aucune influence sur le bit affiché sur le conducteur de sortie 16 et l'entrée 15 du registre puisque les portes 6 et 7 délivrent des "0" aux entrées de la porte ET 9. Au temps T42, le conducteur 2 revient à "0" mais le conducteur 11 est toujours à "1" et maintient l'entrée B de la porte 9 à "0" par l'intermédiaire de la porte 6. il nty a toujours pas de changement dans l'état logique du conducteur de sortie 16 et de l'entrée 15. Au temps T45, le conducteur 11 revient à "0" à son tour. Cètte fois la porte 6 délivre un "1" et il en va de même pour la porte 9. Les entrées de la porte 18 étant toutes deux à "1", le conducteur 16 passe à "1", traduisant ainsi le fait que l'on a bien été en présence d'une impulsion électrique fournie par le contact ct et qu'elle est terminée. L'entrée,15 est à "0" et, au temps T45' (figure 3) quand se présente l'impulsion d'horloge HL', on charge ce "0" dans le registre 4 qui l'affiche sur sa sortie 12. Dès ce moment, on se trouve dans la situation déjà décrite, qui consiste à introduire des "0" dans les étages du registre 4 par des décalages successifs jusqu a ce que tous ces étages affichent des "0" et que l'on soit revenu à l'état de repos du dispositif. 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 être envisagées sans sortir-pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Méthode de traitement d'impulsions électriques caractérisée par le fait qu'elle utilise des moyens d'échantillonnage pour fournir des signaux binaires selon l'état électrique desdites impulsions, des moyens d' emmagasi- nage cooperant avec des moyens logiques pour que l'on considère la présence d'une impulsion quand deux signaux "1" ont été successivement délivrés par les moyens d'échantillonnage et que les moyens d'emmagasinage comportent tous des signaux "0", les moyens logiques déclenchant alors l'introduction successive de signaux "1" dans les moyens d'emmagasinage indépendamment des signaux binaires fournis pendant ce temps par les moyens d'échantillonnage, la fin de l'impulsion correspondant à la situation dans laquelle les moyens d'emmagasinage comportent tous des signaux "1" et les moyens d'échantillonnage ont fourni au moins deux signaux "0" consécutifs. 2 - Méthode de traitement d'impulsions électriques conforme à la première revendication càractérisée par le fait que les moyens d'emmagasinage sont constitués par les étages d'un registre à décalage. 3 - Méthode de traitement d'impulsions électriques conforme aux première et seconde revendications, caractérisée par le fait que des portes ont leurs entrées associées aux sorties des étages du registre à décalage ainsi qu' aux éléments fournissant les signaux binaires résultant de l'echan- tillonnage aux temps t et t-l pour agir sur la commande de l'entrée du registre à décalage, cette commande appliquant sur ladite entrée des signaux "1" successifs dès que les signaux binaires des échantillonnages t et t-l sont des signaux "1" et à condition que les étages du registre affichent des signaux "0", ladite commande appliquant sur l'entrée du registre des signaux "0" successifs dès que les étages du registre affichent des signaux "1" et que les signaux binaires des échantillonnages t' et t'-1 sont des "0". 4 - Méthode de traitement d'impulsions électriques conforme à la première revendication caractérisée par le fait que les moyens d'emmagasinage sont constitués par les cases d'une mémoire et les moyens logiques par un microprocesseur.