Brevet FR2509046A1 — publié le 19830107

La présente invention concerne un circuit de contrôle pour la protection de dispositifs s'appuyant sur des pieds1 notamment des pylônes pour conducteurs haute tension. Des systèmes d'alarme à la pénétration de types connus, qui controlent une zone déterminée, par exemple une surface de terrain afin d'empêcher des pénétrations dans cette surface, ne conviennent généralement pas suffisamment, dans la plupart des cas, pour contrôler des pieds de pylônes pour conducteurs haute tension, qui sont installés en nombre croissant dans les régions agricoles et qui peuvent par conséquent donner lieu à des alarmes erronées, par exemple lorsque des travaux de récolte sont effectués au voisinage immédiat du pied du pylne. En outre, les systèmes d'alarme à la pénétration de types connus sont très sensibles à de grandes fluctuations de la tension d'alimentation et à des différences de températures extraordinairement élevées et, finalement, à des influences de surtension produites par exemple par des éclairs. L'invention a en conséquence pour but de fournir un circuit de contrôle qui, tout en étant d'une structure comparativement simple, possède une robustesse suffisante pour son installation dans un environnement non protégé et qui est insensible à des variations de la tension d'alimentation, à de fortes fluctuations de la température et à des champs électriques élevés se produisant pendant une courte durée. On doit éviter le déclenchement d'une alarme erronée dans le cas d'action conditionnée par le service et s'exerçant sur les dispositifsàpro- téger, par exemple du fait de la pluie, de la grêle, du vent et d'oscillations des cables dans le cas de pylônes pour conducteurs à haute tension. Ce problème est résolu selon l'invention à l'aide d'un circuit de contrôle pour la protection de dispositifs soutenus par plusieurs pieds, notamment des pylônes pour conducteurs haute tension, caractérisé en ce qu'il est prévu un transfor mateux fixé sur chaque pied et servant à convertir des vibrations ou des oscillations mécaniques en signaux électriques, en ce qu'il est en outre prévu des filtres de fréquence branchés en série avec les transformateurs respectifs et servant à éliminer par filtrage des plages déterminées de fréquences et, en outre, des redresseurs reliés aux filtres de fréquence respectifs et dont les signaux de sortie en tension continue sont appliqués à un circuit de corrélation qui compare les signaux de tension continue l'un avec l'autre et qui fournit à sa sortie un signal lorsque les signaux de tension continue diffèrent entre eux d'un degré prédéterminé, et en ce qu'il est en outre prévu un circuit de déclenchement relié au circuit de corrélation et servant à fournir un signal d'alarme. Le signal d'alarme peut servir à l'enclenchement d'un émetteur qui signale la condition d'alarme uns centrale. Le circuit proposé est basé sur la connaissance que des actions conditionnées par le service. et s'exerçant sur le dispositif à protéger produisent dans les pieds de soutien des vibrations ou des oscillations pratiquement semblables ou identiques, tandis que des manipulations sur un ou plusieurs des pieds du dispositif à protéger produisent à chaque fois des vibrations ou des oscillations de valeurs ou natures dif férentes sur les transformateurs fixés sur les pieds respectifs. Du fait que le circuit proposé effectue non seulement un filtrage de fréquence mais, également, un contrôle des relations existant respectivement entre les signaux de sortie des transformateurs, on effectue ainsi un contrôle en deux étapes qui diminue considérablement la probabilité de génération d'une alarme erronée. Une troisième étape de contrôle peut avantageusement être effectuée, dans le cas du circuit décrit ci-dessus, en disposant entre le circuit de déclenchement et le circuit de corrélation un circuit de temporisation qui déclenche par un premier signal le circuit de corrélation mais qui ne fournit cependant un signal au circuit de déclenchement que lorsque au bout d'un intervalle de temps déterminé, pendant lequel des signaux du circuit de corrélation restent sans effet, d'autres signaux du circuit de corrélation sont encore appliqués au circuit de tempérisation. Cet agencement du circuit de contrôle évite le déclenchement immédiat d'une alarme sous l'effet de perturbations de courtes durées exercées sur les pieds du dispositif supporté, par exemple sous l'action du choc exercé par un chariot de récolte contre le pied d'un pylône pour conducteur haute tension. D'autres avantayes et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnee a titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins an nexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en perspective schématique mon trant la partie inférieure d'un pylône pour conducteur haute tension, cette figure représentant également partiellement, sous la forme d'un schéma à blocs simplifiés, un exemple de réalisation du dispositif de contrôle installé sur le pylône; la Figure 2 est un schéma à blocs d'un circuit de con trôle intervenant dans le dispositif de la Figure 1; la Figure 3 est un schéma synoptique donnant des détails du circuit de corrélation du système de la Figure 2;; la Figure 4 est un schéma synoptique du circuit de temporisation intervenant dans le système de la Figure 2, la figure montrant également un circuit de contrôle de conducteur; et la Figure 5 est un schéma d'une source de tension de référence associé à un circuit à seuil intervenant dans le système de la Figure 3. Le pylône 1 pour conducteurs haute tension, dont la partie inférieure est représentée schématiquement sur la Figure 1, est soutenu par quatre pieds 2, 3, 4, 5, détermlnantune embase de pylône de forme carrée. Sur les pieds du pylône sont fixés des transformateurs piézoélectrique A, B, C, D, qui sont couplés avec les pieds correspondants du pylône en vue de la transmission d'oscillations et vibrations mécaniques.Les transformateurs piézoélectriques A, B, C et D fournissent les signaux de sortie correspondant aux vibrations ou aux oscillations, par l'interme- diaire des conducteurs 6, 7, 8 et 9, à un circuit de traitement 10 qui produit, lors de l'apparition d'une condition d'alarme, un signal appliqué par l'intermédiaire d'un conducteur 11 à un émetteur 12, de sorte qu'un signal d'avertissement de condition d'alarme est émis par l'intermédiaire d'une antenne 13 et peut être reçu par une centrale de contrôle, non représentée. Le circuit de contrôle du pylone 1 de la Figure 1 a été représenté de façon plus détaillée sur la Figure 2. Chacun des transformateurs A, B, C, D, est associe à un canal de circuits se composant drun amplificateur 15, qui est constitué avantageusement par un amplificateur de charge dans l'exemple représenté, d'un filtre de fréquence 16 et d'un redresseur de précision 17, ces éléments étant branchés en série. Les amplificateurs de charges comportent un couplage de réaction capacitif. Leur tension de sortie est proportionnelle à la charge d'entrée. La grande capacité d'entree provoquée par le couplage de réaction permet d'utiliser, sans altération de la précision de mesure, de longs conducteurs de connexion 6, 7, 8, 9 aboutissant aux transformateurs associés. Les filtres de fréquence 16 sont agencés de manière à ne laisser passer que les éléments de bruit caractéristiques de manipulations s'exerçant sur les pieds du pylône, tandis que des signaux de sortie du transformateur résultant de conditions de service correctes sont arrêtés par. les filtres. Les signaux de tension continue fournis par les circuits redresseurs 17 sont proportionnels au bruit de fond se produisant sur le pied de pylône correspondant. Dans le circuit de corrélation 14, les signaux de- ten- sion continue fournis par les circuits redresseurs 17 sont comparés entre eux et, lorsqu'il s1 établit entre eux des différences correspondant à un degré prédéterminé, le circuit de corrélation fournit par l'intermédiaire d'un conducteur 18 un signal à un circuit de temporisation 19 qui, comme cela a déjà été précisé, est déclenché par un premier signal du circuit de corrélation 14 mais ne fournit cependant de son côté un signal, par l'intermédiaire d'un conducteur 20, au circuit de déclenchement 21 se présentant sous la forme d'un relais qu'après écoulement d'un intervalle de temps déterminé pendant lequel on ne tient pas compte de signaux du circuit de corrélation 14, alors que d'autres signaux du circuit de corrélation sont appliqués au circuit de temporisation 19. On reviendra de façon plus detaillée sur les particularités du circuit de temporisation 19 lors de la description de la structure de la Figure 4. Dans le circuit de corrélation, on peut établir un écart, provoquant un déclenchement d'alarme, entre les signaux de tension continue fournis par les circuits redresseurs 17, par exemple en établissant initialement dans un circuit de sommation une valeur moyenne des signaux de tension continue et en cbmpa- rant, dans un circuit comparateur branché en aval, les différents signaux de sortie des circuits redresseurs 17, soit les uns avec les autres, soit simultanément avec cette valeur moyenne. Une telle structure de circuit convient également pour d'autres nombres de pieds soutenant un dispositif à protéger, pour d'autres nombres de transformateurs associés et pour d'autres nombres de canaux de circuits reliés auxdits transformateurs. Dans le mode de réalisation du circuit de corrélation 14 qui a été représenté sur la Figure 3, il est prévu un circuit d'établissement de différence contenant un amplificateur opérationnel 22 et qui effectue la soustraction de la différence des signaux de tension continue produits par la paire de transformateurs associés à des pieds du pylône qui sont placés dans des positions diagonalement opposées, et de la différencedessignaux de tension continue produits par l'autre paire de transformateurs. Lorsque les signaux de tension continue apparaissant a la sortie des circùits redresseurs 17 sont égaux, la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel 22 prend une valeur de référence nulle.Lorsque les résistances figurées sur les dessins sont égales, on obtient pour un amplificateur opérationnel idéal un effet d'antisynchronisme infiniment grand. Pour que l'effet d'antisynchronisme, seulement de valeur finie, de l'amplificateur opérationnel non idéal puisse être compensé, la résistance 23 installée en pieds de pylône est agencée sous forme d'un potentiomètre. I1 est prévu en série avec l'amplificateur opérationnel 22 un circuit à seuil 24 qui fournit au conducteur 18, dans le cas d'écarts négatifs ou positifs du signal de sortie de l'amplificateur opérationnel 22 par rapport a la valeur de référence nulle, dans un domaine de tolérances déterminé, un signal de sortie. Comme valeurs de seuil, on établit dans le circuit 24 des valeurs de crête pour lesquelles il est encore possible d'effectuer une nette distinction entre des signaux utiles et des signaux parasites. La génération des valeurs de seuil sera expliquée dans la suite en référence a la Figure 5. Sur la Figure 4, on a représenté un mode de réalisation pratique du circuit de temporisation 19. Le circuit de temporisation contient un étage basculant 25 activé par un signal fourni par le conducteur 18 et dont le signal de sortie excite un circuit de minutage T1. A l'aide du circuit de minutage, on peut sélectionner un temps mort déterminé dans plusieurs étages. Pendant ce temps mort, le circuit de temporisation est empêché d'appliquer un signal au conducteur 20 et tous les signaux d'entrée transmis par le conducteur 18 ne sont pas pris en considération pendant ce temps mort. A la fin du temps mort, le circuit de minutage T1 excite un autre circuit de minutage T2 dont l'intervalle de temps est également réglable dans plusieurs étages. Le circuit de minutage T2 assure la libération d'un circuit a porte 26 pour la transmission des signaux du conducteur 18 pendant l'intervalle prédéterminé par le circuit de minutage T2, de sorte que tous les signaux fournis par le conducteur 18 produisent un déclenchement d'alarme.Cependant, lorsqu'aucun signal n'est produit dans le conducteur 18 pendant l'intervalle de temps déterminé par le. circuit de minutage T2, il se produit à la fin de l'intervalle de temps précité un retour du circuit basculant 25 dans la condition initiale sous l'action du circuit RC 27. Pour que le signal de retour dans la condition initiale du circuit basculant 25 puisse passer, un signal fourni éventuellement par le conducteur 18 est arrêté pendant une courte durée à l'aide du circuit à porte 28 prévu à l'entrée. Cependant, si un signal est transmis par l'intermédiaire du conducteur 18 pendant l'intervalle de temps prédéterminé par le circuit de minutage T2, le circuit de minutage T3 est alors déclenché et un signal d'alarme est appliqué au-conducteur 20 pendant un intervalle de temps prédéterminé et il est transmis au relais 21. A la fin de l'intervalle de temps déterminé par le circuit de minutage T3, une impulsion de retour dans la condition initiale est produite pour le circuit de minutage T2 à l'aide d'un circuit de minutage T4. L'ensemble des circuits est à nouveau amené dans une condition prête pour le service. Le codage de temps pouvant être effectué dans les circuits de minutage T1 et T2 offre la possibilité-de choisir différemment le comportement temporel des circuits d'un pylône à un autre et de le rendre ainsi inutilisable par des personnes non autorisées. Après que, comme indiqué sur les Figures 1 et 2, l'émet- teur 12 a émis, lors de l'excitation du circuit de déclenchement 21, des signaux de haute fréquence par l'intermédiaire de l'antenne 13 directement sur le pylône haute tension considéré, c'est-à-dire à une distance assez proche des autres parties du circuit, il existe le risque que les signaux de haute tension produisent alors un nouveau déclenchement. Pour éviter cet inconvénient, on choisit pour le temps mort du circuit de minutage T1 une durée plus grande que la durée du signal d'alarme définie par le circuit de minutage T3, ce qui permet d'éviter un maintien automatique de l'alarme. I1 est à noter à cet endroit que, dans un mode de réalisation simplifié par rapport à celui décrit ci-dessus, il est également possible de supprimer le circuit de corrélation 14 de telle sorte que le circuit de temporisation 19 effectue, en liaison avec les filtres de fréquence 16, un contrôle en deux étapes des signaux de sortie des transformateurs. On peut obtenir une insensibilité du circuit de contrôle décrit ci-dessus par rapport à des variations de la tension d'alimentation en utilisant la source de tension de référence représentée sur la Figure 5, qui peut faire partie du circuit à seuil 24 de la Figure 3 et qui fournit également la tension représentant le point artificiel de référence nul, auquel est reliée la résistance de pieds de pylône 23 de la Figure 3. La source de tension de référence de la Figure 5 comporte, du côté d'entrée d'un amplificateur opérationnel 32, un circuit diviseur de tension 33 qui est soumis à une tension d'alimentation et dont la prise de potentiomètre 34 est reliée à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 32. La sortie de l'amplificateur opérationnel est reliée en retour à l'entrée négative de l'amplificateur. La tension d'alimentation est en outre appliquée à un circuit-série de structure symétrique se composant de deux résistances 35 et 36 et de diodes Zener 37 et 38 entre celles-ci, le point-milieu du circuit-série étant relié à la sortie de l'amplificateur opérationnel 32 et représentant un point de zéro artificiel ou bien un point de tension de référence nul.Ce point de zéro artificiel constitue, drune part, le point de jonction du potentiomètre 23 du circuit de corrélation 14 de la Figure 3 et, d'autre part, le niveau de référence nul par rapport auquel la tolérance d'écart de la sortie de l'amplificateur opérationnel 22 est mesurée vers le haut ou vers le bas. Les valeurs de seuil sont prédéterminées par les diodes Zener 37 et 38 en relation avec les résistances 39,40 pouvant être modifiées pour le réglage et elles sont dis ponibles par l'intermédiaire des conducteurs 41 et 42 correspondant aux circuits comparateurs ,du circuit à seuil 24. On se rend compte que les tensions de crete apparaissant dans les conducteurs 41 et 42 restent constantes indépendamment des variations de la tension d'alimentation par rapport à la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel 32. Pour protéger les conducteurs d'alimentation des transformateurs A, B, C et D contre des coupures, ces conducteurs, ou bien des conducteurs associés qui sont disposés de préférence en parallèle et non visibles, font partie d'un circuit de con trôle représenté en 29 sur la Figure 3 et qui fournit, par l'intermédiaire d'un circuit à porte 30 et du conducteur 20, un signal au relais 21 lorsqu'un dés conducteurs de connexion des transformateurs est coupé. REVENDICATIONS 1.- Circuit de contrôle pour la protection de dispositifs s'appuyant sur des pieds (2, 3, 4, 5), notamment des pylônes (1) pour conducteurs haute tension, caractérisé en ce qutil est prévu un transformateur (A,B,C,D) fixé sur chaque pied et servant à convertir des vibrations ou des oscillations mécaniques en signaux électriques, en ce qu'il est en outre prévu des filtres de fréquence (16) branchés en série avec les transformateurs respectifs et servant à éliminer par filtrage des plages déterminées de fréquences et, en outre, des redresseurs (17) reliés aux filtres de fréquence respectifs et dont les signaux de sortiE en tension continue sont appliqués à un circuit de corrélation (14) qui compare les signaux de tension continue l'un avec l'auti et qui fournit à sa sortie un signal lorsque les signaux de tensi continue diffèrent entre eux d'un degré prédéterminé, et en ce qu'il est en outre prévu un circuit de déclenchement (21) relié au circuit de corrélation et servant à fournir un signal d'alarme 2.- Circuit de contrôle selon la revendication 1, carac térisé en ce que le circuit de corrélation (14, contient un dispositif de sommation servant à établir une valeur moyenne des signaux de tension continue et relié en série à un circuit de comparaison qui compare temporellement en parallèle ou en série les différents signaux de tension continue avec la valeur moyenne pour engendrer le signal de sortie du circuit de corrélation. 3.- Circuit de contrôle selon la revendication 1, carac térisé en ce que quatre pieds de pylônes (2, 3, 4, 5) délimitant une embase carrée du pylone sont chacun associés a un transformateur (A, B, C,D) et ence que le circuit de corrélation (14) contient un circuit d'établissement de différence qui effectue la soustraction de la différence des signaux de tension continue correspondant a la paire de transformateurs placés sur des pieds diamétralement opposés du pylône par rapport à la différence des signaux de tension continue correspondant à l'autre paire de transformateurs. 4.- Circuit de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de corrélation (14) contient un circuit à seuil (24) qui ne fournit un signal de sortie au circuit de déclenchement (21) que lorsque la dif férence entre les signaux de tension continue dépasse une valeur déterminée de tolérance dans un sens positif ou dans un sens négatif. 5.- Circuit de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les transformateurs (A, B, C, D) sont des transformateurs piezoélectriques et en ce qu'il est prévu à chaque fois entre les transformateurs et les filtres de fréquence (16) des amplificateurs de charges (15). 6.- Circuit de contrôle servant à protéger des pylônes pour conducteurs haute tension qui sont soutenus par plusieurs pieds, notamment selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un circuit de temporisation (19) qui est déclenché par un premier signal indiquant une condition d'alarme, produit respectivement par un ou le transformateur fixé sur chaque pied de pylône et transmis respectivement par l'intermédiaire du ou d'un filtre de fréquence, mais qui ne fournit cependant un signal au circuit de déclenchement que lorsque, au bout d'un intervalle de temps déterminé (tu), pendant .lequel des signaux du circuit de corrélation restent sans effet, d'autres signaux du circuit de corrélation sont encore appliqués au circuit de temporisation (19). 7.- Circuit de contrôle selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de temporisation (19) est branché entre le circuit de déclenchement (21) et le ou un circuit de corrélation (14) et en ce que les signaux indiquant les conditions d'alarme sont les signaux de sortie du circuit de corrélation. 8.- Circuit de contrôle selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'intervalle de temps (T1) pendant lequel des signaux indiquant des conditions d'alarme ne sont pas pris en considération, est choisi plus long qu'un intervalle de temps (T3) pendant lequel, après le déclenchement d'une alarme, des signaux d'alarme de haute fréquence sont émis à l'aide d'un émetteur (12). 9.- Circuit de contrôle selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le circuit de temporisation comprend un circuit basculant (25) commandé par le signal de sortie d'un ou du circuit de corrélation (14), un premier circuit de minutage (T1),notamment réglable et relié au circuit basculant pour déterminer l'intervalle de temps précité et un autre circuit de minutage (T2), notamment réglable et relié au premier circuit de minutage, de façon à déterminer la durée de la période possible de déclenchement du circuit de temporisation à la suite de l'intervalle de temps cité én premier.