Brevet FR2545952A1 — publié le 19841116

- L'invention est relative à un dispositif pour transmettre par voie électromagnétique dans un milieu perturbé un événement à définir au moins par le temps te auquel il s'est produit. Lorsqu'il s'agit de transmettre, lors de courses sportives par exemple, des événements survenant en divers endroits décentralisés en direction d'un lieu central de gestion, on dispose généralement de deux moyens connus: la transmission par câbles ou la transmission par voie électromagnétique. Un exemple du premier cas est exposé dans le brevet CH 621 915 o des organes périphériques sont reliés par l'intermédiaire d'un module électronique à un organe central de contrôle de fonctionnement et d'exploitation des informations par l'intermédiaire d'un câble bi- filaire commun et unique L'idée exprimée dans le brevet cité permet d'éviter un câblage lourd et très cher, surtout dans les installa- tions volantes Dans le cas cependant o une grande distance sépare les évènements à mesurer du lieu central de gestion courses de ski ou d'orientation par exemple il peut être avantageux de transmet- tre lesdits événements par voie électromagnétique (ondes hertziennes, lumineuses ou infrarouges) On évite ainsi d'avoir à poser de longues lignes exposées par ailleurs à des coupures accidentelles Même dans un circuit se déroulant dans un cercle relativement étroit, un tel système peut être avantageux puisqu'il supprime tout un temps de pré- paration et de rangement. La liaison radio, connue en soi, n'a cependant pas que des avan- tages Elle est notamment affectée de perturbations qui peuvent être suffisamment importantes pour empêcher une transmission sûre des évè- nements On pense ici particulièrement aux perturbations athmosphéri- ques o à celles provoquées par des émetteurs voisins De telles per- turbations peuvent empêcher la transmission d'un événement qui ne se produit qu'une seule fois On comprendra que si cet événement est -2caractérisé par exemple par le temps d'arrivée d'un coureur, comme on le trouve en chronométrage sportif, ce temps sera irrémédiablement perdu. Pour surmonter cette difficulté, on a proposé de répéter plu- sieurs fois l'envoi du message et ceci suffisamment longtemps pour qu'on soit assuré de sa réception Dans le cas o ce message contient essentiellement le temps auquel se produit l'événement, on va répéter ce temps cinq, dix ou vingt fois, cette valeur restant toujours la même Si par temps, on entend ici le temps donné par une horloge mère qui peut être calée sur l'heure du jour donnée par l'horloge par- lante par exemple située à l'endroit o a lieu l'événement, il sera nécessaire de disposer d'une base de temps extrêmement précise si l'on veut être en mesure, dans une course sportive, de départager les concurrents En effet, le temps mis à parcourir une distance don- née se déduit de la différence existant entre l'heure de départ et l'heure d'arrivée Il s'ensuit que chacun des postes de départ et d'arrivée devront être équipés d'horloges très précises, au besoin synchronisées entre elles. On peut fixer les idées par un exemple Le laps de temps qui sépare le départ du premier coureur de l'arrivée du dernier coureur est, pour une compétition donnée, de deux heures Pendant ces deux heures on souhaite que l'heure donnée par l'horloge du poste de dé- part et l'heure donnée par l'horloge du poste d'arrivée ne divergent pas de plus d'un millième de seconde Dans ces conditions, la pré- cision exigée de chacune des horloges sera de 0,001 24 / 2 0,012 seconde par jour Une telle précision ne peut être atteinte qu'au moyen d'un dispositif sophistiqué et cher qui, de plus, devra être stabilisé en température de 200 C à + 600 C. La présente invention, tout en restant basée sur l'idée de transmission répétée des événements, se propose de remédier aux in- convénients cités ci-dessus en faisant appel aux moyens qui apparais- sent dans les revendications. -3- L'invention sera comprise maintenant à la lumière de la descrip- tion qui suit, donnée à titre d'exemple et illustrée par les dessins dans lesquels La figure 1 montre un schéma de principe de l'émetteur d'évène- ments selon l'invention. La figure 2 montre un schéma de principe du récepteur d'évène- ments émis par l'émetteur de la figure 1. La figure 3 est un diagramme qui fait état des impulsions émi- ses par l'émetteur et qui montre comment sont formées lesdites impul- sions. La figure 4 présente une variante qui indique comment sont transmis plusieurs évènements à partir du même émetteur - La figure 1 est un schéma de principe de l'émetteur selon l'in- vention Cet émetteur se trouve situé généralement à proximité de l'évènement qui, lorsqu'il se produit au temps te qu'il s'agit de dé- terminer, ferme l'interrupteur 1 On prévoit autant d'émetteurs que de points de mesure et, s'il s'agit d'une compétition sportive, on équipera au moins la ligne de départ et la ligne d'arrivée d'un tel dispositif L'interrupteur 1 peut se présenter sous la forme d'une barrière lumineuse ou d'un portillon électromécanique L'impulsion électrique émise par l'interrupteur 1 fait basculer le flip-flop 2 qui présente alors un niveau 1 à sa sortie Q La porte ET 3 reçoit sur sa première entrée le signal de sortie d'une base de temps 4 et sur sa seconde entrée le signal issu de la sortie Q du flip-flop 2 de telle sorte que le signal de la base de temps 4 peut passer la porte ET 3 quand la sortie Q se trouve au niveau 1 Les impulsions d'horlo- ge CP en provenance de la base de temps 4 et présentes à la sortie de la porte ET commandent à leur tour un compteur 5 qui délivre à sa sortie 7 des secondes impulsions espacées les unes des autres par des périodes prédéterminées et égales Ti fixées par le compteur 5 Ainsi ces secondes impulsions représentent une répétition de la première -4- impulsion déclenchée par l'évènement et se trouvent définies dans le temps par les intervalles A T 1, l S T 2, * ti Ti, * * l In qui les séparent de la première impulsion. Dans un exemple pratique, la fréquence de la base de temps a été choisie à 10 k Hz La première des secondes impulsions qui suit la première impulsion de déclenchement est espacée de cette dernière d'un dixième de seconde Les secondes impulsions sont également espa- cées entre elles d'un dixième de seconde Dans ce cas, le compteur 5 émettra sur sa sortie 7 une impulsion sur 1000 reçues à son entrée CP Ainsi, dans cet exemple, l'évènement qui s'est produit à la fer- meture de l'interrupteur 1 va être répété tous les dixièmes de secon- de Comme l'expérience montre qu'une perturbation électromagnétique ne dure que quelques dixièmes de seconde, on peut penser que pendant une transmission qui dure une seconde, l'une au moins des dix im- pulsions émises sera prise en compte par le récepteur Aussi, dans l'exemple choisi, le compteur 5 produira-t-il, après avoir émis dix impulsions, un ordre de remise à zéro par sa sortie 6 qui agira sur le compteur lui-même et sur le flip-flop 2 De ce fait, la sortie Q passera à zéro et bloquera la porte ET 3. Le diagramme de la figure 3 explique graphiquement comment est organisé ce qui a été décrit plus haut Les signaux de la base de temps 4 sont représentés sur la ligne 9 du diagramme L'évènement fermant l'interrupteur 1 est représenté par le flanc de montée de l'impulsion 8 représentée à la ligne 10 du diagramme A ce moment, la sortie Q du flip- flop 2 passe à l'état 1 et s'y maintient pendant une période prédéterminée TE, ce que montre la ligne 11 du diagramme Les impulsions de la base de temps 4 passent alors la porte ET 3 et sont représentées à la ligne 12 Les impulsions de la ligne 12 et l'état 1 de la sortie Q du flip-flop 2 montré sur la ligne 11 sont maintenus jusqu'à l'arrivée du flanc de montée de l'impulsion 16 (représentée à la ligne 13) qui est le signal de remise à zéro issu de la ligne 6 de la figure 1 Ces impulsions attaquent le compteur 5 qui est arran- gé pour ne produire sur sa sortie 7 que quelques-unes de celles-ci 15 à périodes prédéterminées et égales Ti pour obtenir au bout du compte TE = N Ti comme le montre la ligne 14. Comme on suppose le canal de transmission affecté de parasites, il est clair qu'à réception du signal de la ligne 14, il va manquer une ou plusieurs impulsions 15 de telle sorte que le récepteur sera incapable de discerner si la première impulsion reçue est celle se produisant à 6 Tl ou à A T 2 ou encore à A Ti après le signal émis par l'évènement Il est donc nécessaire d'affecter chacune des impul- sions 15 d'un signe distinctif permettant de la situer temporellement par rapport à l'événement Cette affectation est mise en oeuvre par le codeur 20 représenté en figure 1 Ce codeur va par exemple doter d'un numéro d'ordre chaque impulsion 15 reçue à son entrée, numéro d'ordre codé en binaire Ainsi, grâce à ce système, l'identification de chaque impulsion permet de savoir quel intervalle de temps A Ti la sépare du flanc de montée de la première impulsion 8 provoquée par l'événement On dispose donc à la sortie du codeur 20 non seulement du train d'impulsions 15 mais des intervalles A Ti qui vont permet- tre, comme on le verra plus loin, d'attribuer un temps te à l'évène- ment qui vient de se passer On fait remarquer que d'autres systèmes pourraient être choisis pour distinguer entre elles chacune des im- pulsions 15 Par exemple on pourrait avoir pour chacune des impul- sions une largeur différente ou encore les affecter chacune d'un si- gnal basse fréquence différent. Le dispositif émetteur de la figure 1 est complété encore d'un système émetteur 21 dont la porteuse est rayonnée par l'antenne 23 On notera que la porteuse se situera généralement dans des ban- des s'étendant de 180 à 470 M Hz ou encore dans la "citizen-band" ( 27 M Hz) La porteuse de l'émetteur est modulée par le signal issu du codeur 20. On a insisté jusqu'ici sur la transmission d'évènements au moins définis par les temps auxquels ils se produisent Il se pourrait ce- pendant qu'on veuille profiter de cette transmission pour adjoindre aux impulsions émises d'autres données comme par exemple le numéro de dossard d'un coureur et le lieu o se trouve ce même coureur -6- (départ, poste intermédiaire, arrivée) On peut donc en complément adjoindre un dispositif d'adressage 24 qui peut être un clavier à touches dont les données sont alors transmises au codeur 20. La figure 2 est un schéma de principe du récepteur d'événements émis par l'émetteur dont il a été question à propos de la figure 1. Les ondes électromagnétiques sont captées par l'antenne 25 et le ré- cepteur proprement dit 26 qui porte à sa sortie 36 un signal démo- dulé Ce signal est introduit dans un décodeur 27 qui, d'une part, sélectionne parmi tous les signaux reçus la première impulsion non perturbée (et portant par conséquent une information complète) et, d'autre part, attribue à ladite impulsion une valeur d'intervalle f Ti en réponse au signe distinctif qu'elle porte Cette valeur est transmise à une unité arithmétique 30 par la ligne 29 De plus, on s'arrange pour empêcher la transmission d'autres valeurs d'inter- valles qui pourraient suivre la première valeur considérée comme va- lide La même unité arithmétique 30 reçoit par la ligne 28 le signal d'une horloge mère 35 donnant par exemple l'heure du jour courante th Connaissant maintenant é quelle heure du jour th l'intervalle de temps à Ti a été transmis, on peut calculer l'heure du jour te à laquelle s'est produit l'évènement en effectuant au moyen de l'unité arithmétique 30 la soustraction: te = th Ti Un premier avantage important peut être retiré du dispositif qui vient d'être décrit: celui d'assurer une sécurité parfaite à la transmission de l'évènement qui, rappelons-le, n'a lieu qu'une seule fois Ainsi, la répétition de la donnée issue de l'évènement permet- tra au moins à l'une des impulsions transmises de parvenir au récep- teur, impulsion qui une fois décodée indiquera avec précision l'heure du jour de l'évènement. Un second avantage non moins important réside dans l'utilisation de matériels bien moins sophistiqués et donc bien meilleur marché, comme cela va être expliqué maintenant. -7- Contrairement à ce qui a été mentionné dans le préambule o il était envisagé de transmettre l'heure du jour directement d'horloges placées au lieu de I'évènement, on vient de décrire un système qui, selon l'invention, met en oeuvre une seule horloge précise située au poste récepteur de tous les évènements provenant de postes émetteurs périphériques Ici, chacun des postes émetteurs est équipé d'une base de temps qui n'a pas besoin d'être très précise. Pour prendre un exemple, on utilisera comme base de temps 4 (voir figure 1) un simple oscillateur à quartz non thermocompensé Un tel oscillateur est très bon marché et sa dérive est de l'ordre 100, secondes/jour Or, dans un exemple cité plus haut, on a expliqué que le temps de transmission d'un événement peut durer environ une secon- de Si pendant un jour ( 86 '400 secondes) la dérive de l'oscillateur est de 100 secondes, cette même dérive ne sera que de 100 / 86 '400, soit 0, 0012 seconde sur la période considérée de 1 seconde Ainsi, si la première impulsion valide reçue par le récepteur est la dixième d'un train d'impulsions espacées chacune d'un dixième de seconde, l'erreur commise ne dépassera pas le millième de seconde Cette er- reur diminuera bien sûr si l'impulsion prise en compte précède la dixième impulsion. Il est donc clair que la transmission répétée d'un événement au moyen d'impulsions portant la référence de l'écart qui les sépare de l'événement lui-même non seulement assure une transmission en tou- te sécurité mais encore autorise l'utilisation d'un appareillage peu coûteux Si l'utilisation d'un tel dispositif est particulièrement bienvenue pour le chronométrage d'évènements sportifs, il est évident qu'elle peut être envisagée toutes les fois o il s'agit d'identifier dans le temps un événement quel qu'il soit. On mentionnera aussi que pendant la période prédéterminée TE (figure 3) on pourrait transmettre plusieurs événements au lieu d'un seul Cette situation apparaît dans la figure 4 Ici les événements 31, 32 et 33 sont répétés de la même façon que cela a été décrit plus haut Pour éviter des chevauchements possibles, on s'arrange -8- pour décaler les impulsions de répétition l'une par rapport à l'au- tre Dans l'exemple montré au graphique, il est évident que si l'on ne prenait pas de précaution et si l'on répétait chacun des trois évènements tous les dixièmes de seconde la deuxième répétition de l'évènement 32 (= 32 '') coïnciderait avec la première répétition de l'évènement 33 (= 33 ') Pour remédier c cet inconvénient, on a répété l'évènement 33 pour la première fois seulement 0,125 seconde après son avènement Ceci nécessite naturellement un codage et un décodage supplémentaire mais qui ne présentent pas de difficulté si l'on suit l'idée générale énoncée selon la présente invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour transmettre par voie électromagnétique dans un milieu perturbé un évènement à définir au moins par le temps te auquel il s'est produit, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen émetteur apte à transmettre un train d'impulsions consécutif audit événement ( 8), chacune des impulsions dudit train étant affec- tée d'un signe distinctif permettant de la situer temporellement ( a Ti) par rapport audit évènement, et un moyen récepteur apte à détecter la première impulsion non perturbée dudit train qui, en considération du temps th existant au moment de cette détection, permet de restituer la valeur du temps te auquel s'est produit ledit événement. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen émetteur comporte un capteur ( 1) susceptible de produire une première impulsion électrique ( 8) déclenchée par ledit évènement, une base de temps ( 4) déclenchée par ladite première impulsion, un compteur ( 5) apte à compter les signaux émis par la base de temps pour produire, pendant une première période prédéterminée (TE) des secondes impulsions électriques ( 15) séparées entre elles par des secondes périodes prédéterminées et égales (Ti), un codeur ( 20) pour attribuer à chacune des secondes impulsions au moins un signe dis- tinctif, notamment un numéro d'ordre, selon l'intervalle ( Ti) qui les sépare de ladite première impulsion et un émetteur ( 21) pour transmettre des ondes électromagnétiques modulées par le signal issu dudit codeur, et que le moyen récepteur comporte un récepteur propre- ment dit ( 26) pour recevoir lesdites ondes électromagnétiques, un dé- codeur ( 27) arrangé pour sélectionner la première desdites secondes impulsions non perturbée reçue du récepteur et lui attribuer une va- leur d'intervalle ( A Ti) répondant au signe distinctif porté, une horloge ( 35) apte à donner le temps th et une unité arithmétique ( 30) pour opérer la soustraction th a Ti = te, te représentant le temps auquel s'est produit ledit évènement. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait - que la précision de la base de temps ( 4) est meilleure que 100 secon- des par 24 heures. 4 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le codeur ( 20) est apte en outre à attribuer à chacune des secon- des impulsions une adresse ( 24) déterminée. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la première période prédéterminée (TE) pendant laquelle sont pro- l O duites les secondes impulsions est de 1 seconde et que les secondes périodes prédéterminées et égales (Ti) qui séparent lesdites secondes impulsions entre elles sont de 0,1 seconde. 6 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le temps th donné par l'horloge ( 35) est celui de l'heure du jour. 7 Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6 pour la transmission d'événements sportifs.