Brevet FR2488069A1 — publié le 19820205

Installltìon de Transmission par le Réseau de Distribution d'Energie Electrique. La présente invention a pour objet une installation, comportant un émetteur et un ou plusieurs récepteurs, pour la transmission d'informations ou d'instructions par le réseau de distribution d'énergie électrique. I1 existe des installations permettant de commander des appareils branchés sur le réseau, comme par exemple les appareils d'éclairage public ou les feux de signalisation routière, ou de relever les indications de compteurs d'énergie, ou de transmettre sur le réseau haute tension des instructions de commande. Ces installations utilisent le réseau de distribution électrique comme support matériel pour la transmission des signaux de commande ou des informations. Toutefois, ces applications qui supposent une transmission à longue ou moyenne distance font appel à des procédés complexes, utilisant par exemple l'instant du passage par zéro de la tension du réseau, pour injecter en mode synchrone les signaux de commande ou d'information via des commutateurs synchronisés. En raison des réglements existants, ces transmissions à longue distance sont réservées aux services d'intérêt public et ne peuvent être utilisées par des particuliers. La présente invention se limite à la transmission locale de signaux électriques et met en oeuvre pour la réaliser un composant unique, particulièrement simple et économique, pouvant émettre en mode asynchrone sur le réseau. Ce procédé est basé sur l'observation que le réseau de distribution électrique se comporte pratiquement comme un court-circuit aux basses fréquences. Le composant utilisé est un transformateur adaptateur d'impédance ayant des caractéristiques électriques particulières et couplé d'une façon articulière au réseau. La résistance de l'enroulement connecté au réseau, dénommé ici enroulement secondaire, est très faible, généralement inférieure à 1 ohm. Le transformateur est abaisseur de tension dans N le sens enroulement primaire vers l'enroulement secondai En termes mathématiques, le rapport de transformation caractérisé par le rapport m du nombre de spires de l'enroulement primaire nl à celui de l'enroulement secondaire n2 est élevé, m = n1 / n2 > 1 Le transformateur est couplé au réseau électrique par l'intermédiaire d'un condensateur de capacité C. Le circuit formé par le condensateur et le transformateur forme un circuit résonant, dont la fréquence,de résonance fr est donnée par la relation lC (2 7rfr)2 = = 1 1 étant la self de fuite ramenée à l'enroulement secondaire. Les signaux électriques sont véhiculés par une onde porteuse dont la fréquence est voisine ou égale à la fréquence de résonance r. Les capacités disponibles ayant les caractéristiques de tension de service et d'encombrement compatibles avec une réalisation économique de l'installation sont faibles. La fréquence de résonance Çr du circuit avec un transformateur classique est en général trop élevée pour une transmission correcte de la porteuse et pour la réalisation de filtres. Une caractéristique particulière du transformateur utilisé dans l'installation est une self de fuite élevée. Par ce procédé, le réseau de distribution électrique à faible impédance est couplé à un générateur dont l'impédance interne est égale à z = r + j tle; .F5. ou r et 1 sont la résistance et la self de fuite ramenée au secondaire. A la résonance, l'impédance se réduit à la résistance r qui, en raison du rapport de transformation (m), est très faible r1 r + r2 + mZ Le générateur est donc adapté au réseau. En raison de la valeur de m, la résistance r1 peut être grande, et la puissance requise du générateur faible. Un simple circuit intégré, sans amplification de puissance suffit pour la génération du signal. La réalisation de l'installation est particu lièrement économique. Un autre avantage du procédé utilisé est de fixer la fréquence de résonance indépendamment des caractéristiques du réseau qui sont en général inconnues. La fréquence de résonance s'obtient en court-circuitant la sortie de l'émetteur et en mesurant la tension de résonance aux bornes du condensateur. Le fonctionnement de l'installation sera mieux compris sur un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, Planche 1/2, dans lesquels Les figures 1 et 2 sont les schémas respectivement de l'émetteur et du récepteur, suivant l'invention. A la figure 1, on a représenté Le réseau de distribution d'énergie électrique 1 Le condensateur de couplage 2 Le transformateur 3 Le générateur de l'onde porteuse 4 Le codeur de l'onde porteuse 5 A la figure 2, on a représenté Le réseau de distribution d'énergie électrique 1 Le condensateur de couplage 2 L'impédance de réception du signal 3 Le filtre passe-bande 4 Le démodulateur 5 Le décodeur 6 L'organe actionné 7 Le fonctionnement de l'installation est le suivant Pour l'émetteur : le générateur 4 envoie dans le réseau, via le transformateur 3 et le condensateur 2, une onde porteuse dont la fréquence est égale ou voisine de la fréquence de résonance fr du circuit constitué par le transformateur 3 et le condensateur relié aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur.En raison de la résonance, l'onde porteuse peut avoir une forme différente d'une sinusoïde. Le codeur 5 produit le codage de l'onde porteuse. Ce codage peut être quelconque : amplitude, fréquence, déplacement de fréquence, phase, tout ou rien, et en général tout procédé utilisé dans la transmission. Pour le récepteur : le circuit constitué par le condensateur 2 et l'impédance 3, qui peut être une simple résistance, assure un premier filtrage de la composante à 50 ou 60 Hz du réseau, afin d'éviter la saturation du filtre passe-bande. Le filtre 4 réduit le bruit de fond du réseau. Le démodulateur 5 isole l'onde porteuse du reliquat de la composante 50 ou 60 Hz et du bruit de fond. Le décodeur 6 restitue le codage et interprète le message. L'organe 7 est actionné suivant le code reçu. Cet organe peut être un simple relais du type magnétique ou état solide ; ce peut être un haut-parleur si le codage concerne la transmission de sons ou tout autre appareil devant être commandé. Selon un premier exemple non limitatif de réalisation, une installation simple et à faible courant d'alimentation est décrite en se référant aux dessins de la Planche 2/2, dans lesquels Les figures 1 et 2 sont les schémas respectivement de l'émetteur et du récepteur. L'émission (fig.l) est déclenchée par le bouton poussoir (2). Celui-ci est bipolaire. Un ple est utilisé pour l'alimentation de l'émetteur. L'autre plie pour courtcircuiter une résistance (3) qui limite la différence de potentiel appliquée au condensateur (10) relié au réseau (1) et au transformateur (9). L'alimentation est obtenue directement à partir du réseau. Elle comprend : un pont redresseur à diodes (4), une résistance (5) pour la chute de tension, une diode Zener (6) et un condensateur (7). La porteuse est délivrée par un timer (8) dont la fréquence est donnée par un circuit RC ajusté sur la fréquence de résonance du circuit constitué par le transformateur (9) et le condensateur (10). Le timer comprend en général un transistor de sortie et une résistance shuntée par un condensateur, en série avec l'enroulement du transformateur alimenté par le transistor. Cette résistance shuntée limite le courant continu délivré par le transistor. Le récepteur (fig.2) comprend deux condensateurs de liaison (2), une résistance de charge (3) aux bornes de laquelle apparaît la porteuse transmise par le réseau (1). Cette porteuse est filtrée par le filtre passe-bande (11) et le codage est restitué par le PLL (12). Celui-ci actionne un relais, dont la bobine (14) est commandée par le PLL via un transistor de sortie (13). Le contact (15) du relais peut actionner l'appareil à commander. L'alimentation est obtenue directement à partir du secteur via le pont redresseur (4), la résistance (5), la Zener (6) et le condensateur (z) qui fournissent la tension Zener (A) et le condensateur (14 qui fournissent la tension d'alimentation du filtre et du PLL. Le codage est par tout ou rien. L'enclenchement du bouton poussoir (2) de l'émetteur provoque la fermeture du contact du relais (15) du récepteur. La consommation, tant pour l'émetteur que pour le récepteur, est de l'ordre de 10 milliampères. On réalise avec cette installation une commande très économique pour la mise en marche d'appareils dans un appartement, une maison, une usine. Selon un deuxième exemple non limitatif de réalisation, une installation permettant la liaison entre un détecteur d'intrusion et une sirène est décrite en se référant aux dessins de la Planche 1/2, dans lesquels Les figures 1 et 2 sont les schémas respectivement de l'émetteur et du récepteur. Dans cet exemple, la porteuse doit être codée pour éviter un déclenchement intempestif de la sirène et pour assurer un déclenchement de la sirène en cas de coupure intentionnelle de la liaison par le réseau de distribution. L'émetteur et le récepteur sont alimentés chacun à partir de batteries autonomes utilisées pour l'alimentation du détecteur d'intrusion et de la sirène. Dans la figure 1, représentant l'émetteur, le générateur (4) est un générateur FSK émettant les signaux logiques 0 et 1 sur deux porteuses centrées autour de la fréquence de résonance fr. Le codeur (5) est un UART définissant un code de 8 bits et fonctionnant à l'émission. I1 comprend un générateur de bauds. L'alimentation de l'émetteur est obtenue à partir d'une batterie via un relais. Le relais s'ouvre si le détecteur d'intrusion détecte une présence. L'émetteur émet donc sur le réseau (1) aussi longtemps que le détecteur d'intrusion ne détecte aucune présence. L'émission s'arrête dès que le détecteur signale une présence. Dans la figure 2, représentant le récepteur, le démodulateur (5) est un PLL, le décodeur (6) est un UART fonctionnant à la réception, l'organe (7) est un transistor normalement bloqué tant que l'émission est reçue. L'interruption de l'émission, soit par le détecteur d'intrusion, soit par la rupture du circuit de liaison, fait passer le transistor (7) de l'état bloqué à l'6tat ouvert, ce qui entraîne le fonctionnement de la sirène à partir de sa batterie autonome d'alimentation. REVENDICATIONS 1) Installation de transmission, par le réseau de distribution d'énergie électrique, d'informations ou d'instructions, l'installation comportant un émetteur et un récepteur de signaux électriques, caractérisée en ce que le couplage de l'émetteur avec le réseau est réalisé au moyen d'un transformateur et d'un condensateur. La fréquence d'émission étant égale ou voisine de la fréquence de résonance du circuit constitué par le consensateur et la self de fuite ramenée à l'enroulement du transformateur connecté au réseau. 2) Installation suivant la revendication. 1, caractérisée en ce que le transformateur est utilisé en abaisseur de tension vers le réseau. 3) Installation suivant les revendications Lt2,, caractérisée en ce que le transformateur est construit de façon à réaliser une valeur élevée de la self de fuite et une valeur faible de la résistance ramenées à l'enroulement secondaire. 4) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'émission peut se faire en mode asynchrone sur le réseau. 5) Installation suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce qu'elle permet une réalisation-a très faible courant d'alimentation.