Brevet FR2541473A1 — publié le 19840824

Dispositif universel d'entrées-sorties. La présente invention concerne des dispositifs d'entrées- sorties et notamment de tels dispositifs pouvant relier un poste central à une multiplicité de différents postes périphériques. Les commandes universelles ont de nombreuses applications. Des applications particulièrement importantes concernent aujourd'hui les commandes d'énergie, de conditionnement d'air, d'éclairage et de traitement Du fait du coût toujours croissant du combustible, il devient de plus en plus né- cessaire d'économiser l'énergie dans les bâtiments commer- ciaux, industriels et publics Ces économies s'effectuent en réglant l'éclairage, la chaleur, la ventilation et le conditionnement d'air dans différentes zones du bâtiment uni- quement à la demande Dans ce but, des capteurs sont répartis partout dans le bâtiment et déterminent les conditions am- biantes des zones particulières dans celui-ci Il est éga- lement installé à l'intérieur de ces zones des dispositifs pour régler l'éclairage dans la zone et des dispositifs pour fournir la chaleur et l'air de conditionnement Du fait que ces zones sont réparties à travers le bâtiment, il est généralement prévu une commande centrale raccordée par des câbles aux capteurs et aux dispositifs à commander dans les différentes zones réparties Jusqu'ici, ces systèmes étaient réalisés sur mesure et utilisaient, dans les postes périphériques,un assemblage à la manière d'un puzzle de ces dispositifs Une telle installation est non seulement coû- teuse, mais également difficile à dépanner et à surveiller. C'est un but général de l'invention de procurer un dispo- sitif d'entréessorties amélioré pouvant être utilisé de façon universelle dans une installation à zones multiples. De façon résumée, l'invention propose un dispositif universel d'entrées-sorties ayant une source réglable d'énergie élec- trique comportant au moins une source pilote avec une borne de sortie et une borne de retour Il est également prévu des moyens de mesure de l'énergie électrique, compor- tant au moins un capteur d'énergie ayant une borne d'entrée raccordée à la borne de sortie de la source réglable d'énergie électrique En outre, il existe au moins une ligne ayant un premier conducteur et un deuxième conducteur dont les premières extrémités sont raccordées respectivement à la borne de sortie et à la borne de retour de la source pilote. A l'autre extrémité de ces conducteurs est raccor- dé au moins un dispositif de contrôle d'intégrité, ayant une diode zener raccordée respectivement aux deuxièmes extrémités du premier et du deuxième conducteur Le dispositif de con- trôle a également une première borne raccordée à l'une des deuxièmes extrémités, une deuxième borne raccordée par des mo- yens de conduction unidirectionnelle à cette deuxième extrémi- té, et une troisième borne raccordée paruine résistance éga- lement à cette deuxième extrémité de la ligne Peuvent être raccordés à ces bornes du dispositif de contrôle d'intégrité, soit des dispositifs pour recevoir l'énergie électrique soit sous forme numérique,soit sous forme analogique, soit des dispositifs qui renvoient des informations aux capteurs d'énergie. L'invention sera-mieux comprise à là lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: la figure 1 est un schéma-bloc du dispositif pour mettre en oeuvre l'invention; et la figure 2 montre des dispositifs qui peuvent être raccor- dés au dispositif de la figure 1. La figure 1 montre une logique de commande CL qui peut être couplée à une multiplicité de dispositifs extérieurs par l'intermédiaire d'un circuit universel d'entrées-sorties selon l'invention La logique de commande CL est raccordée par un câble à lignes multiples et par un convertisseur numérique/analogique D/A à un multiplexeur de sortie OMX. La logique de commande CL-peut envoyer une valeur numérique représentant, par exemple, une tension analogique, à l'entrée du convertisseur numérique/analogique D/A qui, à son tour, envoie un niveau de tension analogique à l'entrée du multi- plexeur de sortie OMX En même temps, la logique de commande CL envoie un signal d'adresse, par l'intermédiaire des lignes de sélection de sorties OSL, à l'entrée de commande du multi- plexeur OMX En réponse à ce signal, le multiplexeur OMX raccorde sa borne d'entrée à l'une de ses bornes de sortie. En même temps, la logique de commande CL envoie un signal d'adresse sur les lignes de sélection d'entrées ISL à l'en- trée d'adressage du multiplexeur d'entrée IMX En réponse à ce signal, le multiplexeur IMX raccorde l'une de ses lignes d'entrées à l'entrée du convertisseur analogique/numérique A/D, dont la sortie est un câble de lignes DIM A ce moment, la logique de commande CL est raccordée à un dispositif particulier de façon à pouvoir lui envoyer des signaux numériques et en recevoir. De façon plus particulière, chacune des lignes de sortie du multiplexeur de sortie OMX est raccordée à son propre ampli- ficateur d'échantillonnage et de maintien SHN La sortie de cet amplificateur SHN est raccordée à l'entrée d'un pilote de courant CDN qui a une borne de sortie CDO et une borne de retour CDR La borne de sortie CDO et la borne de retour CDR sont raccordées aux premières extrémités d'une ligne LN dont les secondes bornes sont raccordées à un circuit de contrôle d'intégrité ITCN Ce circuit ITCN est raccordé à un dispositif extérieur périphérique, comme il apparaîtra ci-après En outre, la borne de sortie CDO du pilote de courant CDN est raccordée à la borne d'entrée Ilvi XN du mul-i tiplexeur d'entrée IMX De cette manière, un dispositif extérieur particulier N est raccordé à la logique de com- mande CL On doit réaliser que la lettre N représente un dispositif extérieur en général et ses raccordements En conséquence, s'il y a quarante-huit dispositifs extérieurs, le multiplexeur OMX aura quarantehuit bornes de sortie raccordées chacune par son amplificateur d'échantillonnage et de maintien correspondant et par un pilote de courant à un circuit de contrôle d'intrégrité particulier En outre, la borne de sortie du pilote de courant particulier est également raccordée à une borne d'entrée associée du multi- plexeur IMX. Un circuit de contrôle d'intégrité a une première borne et une deuxième borne raccordées, par sa ligne associée LN, à la borne de sortie et à la borne de retour de son pilote de courant associé CDN Une diode de Zener ZR est montée entre les bornes Tl et T 2 * Trois bornes TA, TB et TC sont raccor- dées à -la borne Tl La borne TA est raccordée directement à la borne Tl; la borne TB est raccordée par l'intermédiaire de la diode XT et la troisième borne TC est raccordée par l'intermédiaire de la résistance RS L'une des bornes TA, TB et TC sera utilisée pour être raccordée au dispositif extérieur. La borne à utiliser est fonction du dispositif exté- rieur Par exemple, la figure 2 A représente des types de dispositifs pouvant être raccordés à la borne TA Un dispo- sitif est un dispositif analogique, tel qu'un moteur à vitesse variable, Un autre dispositif est un dispositif numérique, tel qu'un relais ou un solénoïde La borne TB est habituellement raccordée à une source de tension va- riable, telle que représentée schématiquement sur la figure 2 B De telles sources de tension variable sont généralement du type analogique La figure 2 C montre les dispositifs nor- malement raccordés à la borne T C Ce sont des dispositifs passifs, qui peuvent être numériques comme représenté par le jeu de contacts CT ou analogiques comme représenté par la résistance variable VR On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil. Lors d'une opération de sortie, c'est-à-dire lorsque des signaux sont amenés de la logique de commande CL à un dispo- sitif extérieur, la logique de commande CL envoie un signal d'adressage sur la ligne du câble OSL qui choisit une sor- tie particulière du multiplexeur de sortie OMX En même temps, la logique de commande envoie un mot numérique au convertisseur numérique/analogique D/A qui le transforme en un signal analogique amené à l'entrée du multiplexeur de sortie OMX La sortie du multiplexeur est envoyée, par l'in- termédiaire du circuit d'échantillonnage et de maintien SHN, au pilote de courant CDN, d'o elle est amenée au circuit de contrôle d'intégrité ITCN du dispositif extérieur associé. En même temps, l'intégrité de cette ligne est contrôlée, du fait que la sortie du pilote de courant CDN est raccordée à l'entrée correspondante IMXN du multiplexeur d'entrée IMX. Le multiplexeur d'entrée IMX envoie ce signal au convertis- seur analogique/numérique A/D qui le transforme en une valeur numérique A l'intérieur de certaines tolérances, la valeur numérique amenée de la logique de commande sur les lignes DOC doit concorder avec la valeur numérique reçue par la logique de commande sur les lignes du câble DIM, On doit noter que, si le dispositif est un dispositif numérique, la logique de commande envoie, soit un nombre numérique très grand, soit un nombre numérique très petit, établissant les deux condi- tions marche-arrêt On doit également noter que les amplifi- cateurs d'échantillonnage et de maintien et les pilotes de courant sont utilisés de telle sorte que des signaux continus puissent être envoyés aux dispositifs, en n'utilisant seu- ment qu'un convertisseur numérique/analogique Cependant, il sera nécessaire de "rafraîchir" périodiquement les amplifi- cateurs d'échantillonnage et de maintien. Pour des conditions d'entrée, c'est-à-dire lorsque la logi- que de commande échantillonne l'état des dispositifs exté- rieurs, le pilote de commande du dispositif à échantillonner est effectivement coupé et seul le multiplexeur d'entrée et le convertisseur analogique/numérique sont en fonctionnement; Ceci arrive lorsque le dispositif de contrôle peut "auto- engendrer" une tension ou un courant Si le dispositif à contrôler est un dispositif passif, le pilote de courant est réglé de telle sorte qu'une tension d'entrée connue donne une condition de sortie connue. Le circuit de contrôle d'intégrité fonctionne comme suit: si le dispositif extérieur sous contrôle est un dispositif qui doit être excité- en tension, il est raccordé à la borne TA La tension de la diode de Zener est choisie pour être au- dessus de la tension d'excitation normale de ce dispositif, mais bien en dessous de la tension d'alimentation du système. -Par exemple, si la tension normale attendue entre les bornes Tl et T 2 est par exemple comprise entre O et 10 volts, et si la tension d'alimentation est 15 volts, la tension de la diode de Zener peut être choisie à 12 volts Pendant le con- trôle, la tension à la borne Tl est amenée au multiplexeur d'entrée Si le circuit et le dispositif sont intacts, la tension attendue sera lue Si le dispositif est en court- circuit ou même si les lignes allant au circuit de contrôle sont en courtcircuit, la tension mesurée sera zéro Si le circuit raccordé est ouvert, on lira la tension de la diode de Zener Du fait que cette tension de la diode est au-dessus de la tension maximale normale, il sera indiqué une panne. Si la ligne LN est en circuit ouvert, on lira la tension d'alimentation Pour des dispositifs d'entrée, c'est-à-dire lorsque le dispositif extérieur renvoie un signal à la logi- que de commande, on doit connaître le type du dispositif. Si le dispositif est un dispositif qui auto-engendre une tension, par exemple comme sur la figure 2 B, il est raccordé à la borne TB Lors du contrôle, le pilote de courant CDN est amené momentanément à un maximum et la diode XT est polarisée en retour, isolant effectivement la source de ten- sion d'entrée du circuit mesuré Si le circuit de contrôle d'intégrité ITCN est intact, la tension mesurée sera la ten- sion de la diode de Zener Si le circuit raccordé est ouvert, on lira la tension d'alimentation Pour des circuits d'en- trée de tension non auto-engendrée, comme on le voit sur la figure 2 C, le raccordement se fait à la borne TC Dans des conditions normales, le pilote de courant CDN est réglé pour fournir le courant comme décrit ci- dessus Pendant le contrôle, le pilote de courant est momentanément amené à sa sortie maximale La résistance RS a une valeur telle que, mê- me si le circuit d'entrée à mesurer est amené à la condition de courtcircuit, le courant traversant la résistance élève la tension aux bornes de la résistance à la tension de Zener. Si les lignes raccordées sont court-circuitées, la tension mesurée sera zéro Si les lignes raccordées sont intactes, on mesurera la tension de Zener 4 Si les lignes raccordées sont ouvertes, on mesurera la tension d'alimentation. Revendications, 1 Dispositif universel d'entrées-sorties, caractérisé en ce qu'il comporte une source réglable d'énergie électrique comportant au moins une source pilote ayant une borne de sortie (CDO) et une borne de retour (CDR) , des moyens de mesure de l'énergie électrique comportant au moins un moyen de mesure d'énergie ayant une borne d'entrée raccordée à la borne de sortie de la source réglable d'éner- gie électrique, au moins une ligne (LN) ayant un premier conducteur et un deuxième conducteur, dont les premières extrémités sont raccordées respectivement à la borne de sortie (CDO) et à la borne de retour (CDR) de cette source pilote, et au moins des moyens de contrôle d'intégrité (ITCN) comportant une diode de Zener (ZR) montée entre les deuxièmes extrémités (Tl, T 2) du premier et du deuxième conducteur respectivement, une première borne (TA) étant raccordée à l'une (Tl) des deuxièmes extrémités, une deu- xième borne (TB) raccordée à cette deuxième extrémité (Tl) par des moyens ode conduction unidirectionnelle (XT), et une troisième borne (TC) raccordée à cette deuxième extrémité (Tl) par des moyens de résistance (RS). 2 Dispositif universel d'entrées-sorties selon la reven- dication 1, dans lequel la source réglable d'énergie élec- trique comporte une multiplicité de ces sources pilotes, caractérisé en ce qu'il y a une multiplicité de moyens de contrôled'intégrité (ITCN) et il y a une multiplicité de lignes, chacune des lignes raccordant un moyen différent parmi la multiplicité de moyens de contrôle d'intégrité à l'une différente de la multiplicité des sources pilotes respectivement. 3 Dispositif universel d'entrées-sorties selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que la source réglable d'énergie électrique comporte une source de tension et un multiplexeur (O^X), qui a une entrée raccordée à la source de tension et une multiplicité de sorties (OMXN), raccordées chacune à l'une des sources pilotes. 4, Dispositif universel d'entrées-sorties selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que chacune des sources pilotes comporte un moyen d'échantillonnage et de maintien (SHN) ayant une entrée raccordée à l'une des sorties du multiplexeu T (OMX) et une sortie, et un pilote de courant (CDN) ayant une entrée raccordée à la sortie de l'amplifica- teur d'échantillonnage et de maintien (SHN) et des sorties raccordées aux bornes de sortie et de retour de la source pilote associée. Dispositif universel d'entrées-sorties selon les reven- dications 3 ou 4, caractérisé en ce que la source de tension comporte une source de valeurs numériques (CL) et un conver- tisseur numérique/analogique (D/A) ayant une entrée raccordée à la source de valeurs numériques et une sortie raccordée à l'entrée du multiplexeur (OMX). 6 Dispositif universel d'entrées-sorties selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce que les moyens d'échantillonnage et de maintien sont périodiquement rafralchis. 7 Dispositif universel d'entrées-sorties selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que les moyens de mesure de l'énêr- gie électrique comportent un autre multiplexeur (IMX) ayant une multiplicité de bornes d'entrée et une sortie, chacune des bornes d'entrée étant raccordée à la borne de sortie d'une différente de la multiplicité de sources pilotes, et des moyens d'utilisation étant raccordés à la sortie du multiplexeur (IMX). 8 Dispositif universel d'entrées-sorties selon la revendi- cation 7, caractérisé en ce que les moyens d'utilisation comportent un convertisseur analogique/numérique {A/D) ayant une entrée raccordée à la sortie du multiplexeur (IMX) et une sortie (DIM), et des moyens d'utilisation numériques (CL) raccordés à la sortie de ce convertisseur analogique/ numérique (A/D).