Brevet FR2559005A1 — publié le 19850802

La présente invention concerne la transmission simultanée de signaux électriques échangés entre deux emplacements. Plus précisément, elle concerne la transmission de signaux électriques, par exemple de commande et de mesure, entre deux ensembles tels qu'un ensemble de commande et un ensemble de manoeuvre. Un exemple non limitatif auquel s'applique l'invention est la transmission simultanée de signaux électriques entre un ensemble de commande et un robot. On sait que la commande d'un ensemble à distance peut nécessiter l'échange de nombreux signaux de commande et de mesure notamment, pouvant atteindre plusieurs dizaines et même plusieurs centaines. La transmission simultanée de ces signaux entre deux emplacements nécessite donc la disposition d'un très grand nombre de conducteurs. Habituellement, cette transmission, sur des longueurs de quelques mètres â quelques centaines de mètres, est réalisée par des conducteurs séparés transmettant chacun un seul signal. En conséquence, le système de transmission est très lourd, encombrant et surtout très coûteux, et les connexions et réparations sont délicates. L'invention concerne un dispositif de transmission du type considéré qui permet des connexions simples et rapides, qui a un faible encombrement, qui simplifie la manutention, et qu est pratiquement insensible aux perturbations électriques. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de transmission qui est totalement transparent aux signaux électriques échangés et qui permet la transmission d'un très grand nombre de signaux. Ces caractéristiques sont obtenues par mise en oeuvre d'une fibre optique qui transmet des courants de données série formés pal multiplexage des signaux d'entrée série, ces signaux étant ensuite démultiplexés avant utilisation. Ainsi, l'invention concerne un dispositif de transmission simultanée de plusieurs signaux électriques échangés entre deux emplacements, par mise en oeuvre d'au moins une fibre optique, caractérisé en ce qu'il comporte deux dispo sitifs de raccordement destinés à être placés chacun à l'un des deux emplacements et reliés par au moins une fibre optique, chacun des dispositifs de raccordement comprenant - un premier ensemble d'organes de connexion destiné à recevoir des premiers signaux électriques, - un premier circuit d'interface relié aux organes de connexion du premier ensemble afin qu'il reçoive les premiers signaux électriques et qu'il les mette sous forme de premiers signaux de données, - un circuit d'émission relié au premier circuit d'interface et à au moins une fibre optique, ce circuit d'émission étant destiné à recevoir en parallèle les signaux de données du premier circuit d'interface, à former un courant de données série découpé en tranches comprenant chacune des données représentatives de tous les premiers signaux de données et ayant toutes la même structure, et à transmettre à la fibre optique des premiers signaux optiques représentatifs du courant de données série, - un circuit de réception relié à au moins une fibre optique et destiné à recevoir des signaux optiques représentatifs d'un courant de données série et à les transformer en signaux électriques correspondants, à découper le courant de données série en tranches de même structure et à former des seconds signaux parallèles de données comprenant chacun une partie de chaque tranche, - un second circuit d'interface destiné à recevoir les seconds signaux de données et à les transformer en seconds signaux électriques, et - un second ensemble d'organes de connexion, destiné à recevoir les seconds signaux électriques. Les signaux optiques échangés entre le circuit d'émission du premier dispositif de raccordement et le circuit de réception du second dispositif de raccordement, et les signaux optiques échangés entre le circuit d'émission du second dispositif de raccordement et le circuit de réception du premier dispositif de raccordement peuvent être échangés par une même fibre optique bidirectionnelle. Dans une variante, ils sont échangés par deux fibres optiques distinctes. Il est avantageux que le circuit d'émission et le circuit de réception comportent chacun une horloge, chaque tranche comportant un signal d'horloge si bien que le circuit d'émission d'un dispositif de raccordement et le circuit correspondant de réception de l'autre dispositif de raccordement sont synchronisés. Dans un mode de réalisation avantageux, les deux dispositifs de raccordement sont tels que chaque organe de connexion du second ensemble d'organes de connexion d'un dispositif de raccordement correspond à un organe de connexion du premier ensemble d'organes de connexion de l'autre dispositif de raccordement. Le circuit d'émission comporte avantageusement des circuits tampons, un circuit de mise sous forme série, un circuit émetteur et un circuit logique de commande. Le circuit de réception comporte avantageusement un circuit récepteur, un circuit de mise sous forme parallèle d'un courant série, des circuits tampons et un circuit logique de commande. Ainsi, les signaux électriques de différents types qui peuvent être reçus par le dispositif selon l'invention sont tous mis à un même format numérique afin qu'ils puissent être incorporés au courant de données série. Après transmission et réception puis mise sous forme parallèle, chaque signal de données est remis par le circuit d'interface au niveau de tension, par exemple, qui est convenable. I1 existe ainsi une relation biunivoque entre un organe de connexion du premier ensemble de l'un des dispositifs de raccordement et un organe correspondant de connexion du second ensemble d'organes de connexion du second dispositif de raccordement. Le courant de données série comporte avantageusement un échantillon de chacun des courants de données correspondant aux signaux électriques de tous les organes de connexion successivement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un diagramme synoptique d'un dispositif de transmission simultanée de plusieurs signaux électriques selon l'invention ; la figure 2 est un diagramme synoptique du circuit d'émission d'un dispositif de raccordement d'un dispositif de transmission simultanée selon l'invention ; et la figure 3 est un diagramme synoptique du circuit de réception d'un dispositif de raccordement du dispositif de transmission simultanée selon l'invention. Le dispositif de transmission simultanée de plusieurs signaux électriques entre deux emplacements, réalisé selon l'invention,est représenté sur la figure 1, dans un mode de réalisation particulier. Le dispositif comprend essentiellement deux dispositifs 10, 12-de raccordement, reliés par deux fibres optiques 14, 16. Ces deux fibres sont de type unidirectionnel. Cependant, une seule fibre optique bidirectionnelle peut être utilisée à la place. Chaque dispositif de raccordement 10, 12 comporte d'abord un premier ensemble 18 d'organes de connexion, par exemple de simples broches de connecteur ou de simples cosses à souder. Chaque organe de connexion est relié à un circuit 22 d'interface, la référence 20 désignant des fils représentant la transmission en parallèle des signaux électriques. Ces signaux électriques peuvent être de différents types, certains, par exemple, correspondant à une tension variant entre 0 et 5 V et d'autres à une tension variant entre O et 30 V, etc. Le rôle du circuit 22 d'interface est de recevoir tous ces signaux électriques différents et de former autant de signaux parallèles de données qui correspondent tous à un même format numérique (par exemple variant entre O et 5 V ou entre O et 1 V). Ces signaux numériques sont transmis en parallèle, comme indiqué par la référence 24, au circuit 26 d'émission, décrit plus en détail en référence à la figure 2. On peut simplement noter que la fonction essentielle de ce circuit 26 est d'abord de former un courant de données série, découpé en tranches, comprenant, dans chaque tranche, un échantillon représentatif de chacun des signaux de données provenant du circuit 22 d'interface. Toutes les tranches ont la même structure.Le circuit 26 a en outre la fonction de transformer le courant série de données ainsi construit en un courant correspondant de données de type optique, si bien que des signaux optiques peuvent être transmis par la fibre i4 (ou 16). Le courant de données série sous forme optique parvient à un circuit 28 de réception. Celui-ci est décrit en détail en référence à la figure 3. Il faut cependant noter que ses principales fonctions sont la mise du courant de données de type optique sous forme électrique, puis le traitement des tranches du courant de données ainsi formé afin qu'il transmette, comme l'indique la référence 30, des signaux parallèles de données, correspondant aux signaux parallèles de données transmis antérieurement par le circuit 22 d'interface au circuit 26 d'émission.Ces signaux parallèles de données sont alors transformés par le circuit 32 d'interface en signaux électriques paralleles 34 qui parviennent à des organes 36 de connexion. Il faut donc noter que, à chaque organe de connexion du premier ensemble 18 correspond un organe de connexion du second ensemble 36, et inversement. Les organes de connexion correspondants des ensembles 18 et 36 ne correspondent pas nécessairement à un même "format", par exemple une même plage de tensions de variation. Le système présente une possibilité de traitement du signal. On note que les deux dispositifs de raccordement 10 et 12 et les deux fibres optiques 14, 16 forment un ensemble symétrique. Cependant, il n'est pas nécessaire que le nombre des signaux parallèles 20 et 34 transmis du dispositif 10 au dispositif 12 soit en nombre égal aux signaux parallèles 20 et 34 transmis du dispositif 12 au dispositif 10. Par exemple, dans l'application à la transmission de signaux entre une installation centrale de commande et un robot mobile, le nombre de signaux de commande peut être supérieur ou inférieur au nombre de signaux de mesure. En outre, des signaux de diverses sortes peuvent aussi être échangés, par exemple des signaux de validation, d'erreur,etc. La description de la structure du dispositif de transmission simultanée selon l'invention représenté sur la figure 1 montre clairement quel est son fonctionnement et on ne le décrit donc pas en détail. On considère donc maintenant plus en détail la constitution du circuit 26 d'émission et du circuit 28 de réception. Le circuit d'émission représenté sur la figure 2 permet plus d'opérations que celles qu'on a indiquées schématiquement en référence à la figure 1. Ses éléments essentiels sont d'abord des registres tampons 38 destinés à recevoir les données, c'est-à-dire les signaux de données provenant du circuit d'interface. Ces signaux sont transmis en parallèle au circuit 40 de mise sous forme série qui constitue le courant de données série et le transmet à un émetteur 42. Celui-ci forme les signaux optiques transmis en 44 à une fibre optique. Ce circuit d'démission permet d'autres fonctions car des commandes convenables permettent la sélection d'un certain nombre seulement d'organes de connexion et un fonctionnement soit automatique, soit sur commande. A cet effet, le circuit 26 comporte des registres tampons 46 de commande, alimentant un décompteur 48 de commande (muni d'un dispositif manuel de commande 50), alimentant lui-même un registre 52 de commande. Dans la réalisation pratique, le circuit 40 de mise sous forme série est constitué par un circuit intégré du type DP 8342 de la Société National Semiconductor.Ce circuit a pour fonction de générer le protocole de transmission, mais à lui seul il ne répond pas aux besoins du présent système, et le registre de commande 52, qui lui est adjoint permet de modifier ce protocole, en le complétant par introduction, après les signaux de séquence, de violation du code et de synchronisation, c'est-à-dire-en début de message, un octet de commande, ce qui permet d'adresser plusieurs cartes d'interface. Un circuit 54 détermine la fin du mode commandé. Des registres tampons 56 reçoivent un signal de sélection de champ, c'est-à-dire de sélection du nombre d'octets par message. Les signaux parviennent à un décompteur de champ 58 (muni d'un dispositif manuel de commande 60), relié à des registres tampons d'adresse 62 et à un circuit 64 indiquant la fin du champ. Les différents signaux des circuits 54, 58 et 64 parviennent à un circuit logique de commande 66 qui échange des signaux avec une horloge 68 et avec le circuit 40 de mise sous forme série. Le circuit 28 de réception comporte des éléments analogues à ceux du circuit 26 d'émission, c'est-à-dire destinés à permettre le fonctionnement en mode automatique ou commandé comme décrit pour le circuit d'émission. Plus précisément, le circuit 28 de réception comporte un récepteur 70 destiné à transformer les signaux optiques reçus en signaux électriques qui sont alors transmis à un circuit 72 de mise sous forme parallèle du courant de données série. Ce circuit 72 alimente des registres tampons 74 de données, destinés à alimenter le circuit d'interface. L'ensemble du fonctionnement de ce circuit 28 est géré par un circuit logique de commande 76. Celui-ci commande un détecteur de commande 78 et des registres tampons 80 de commande dont le rôle est complémentaire de celui des circuits 46 et 48 du circuit 26 d'émission. En outre, le circuit logique 76 alimente un compteur de champ 82 et des registres tampons d'adresse 84, dont le rôle est complémentaire de celui des circuits 56 et 62 du circuit 26 d'émission. En outre, le circuit 28 comporte une horloge 86. Un circuit 88 de détection de défaut permet la validation de la transmission et des circuits tampons d'erreur 90 permettent l'indication de telles erreurs. Bien qu'on ait décrit un certain nombre de fonctions auxiliaires, il faut noter que les seuls éléments essentiels des circuits 26 et 28 sont les registres tampons 38, le circuit 40 de mise en série et l'émetteur 42 du circuit d'émission 26, ainsi que le récepteur 70, le circuit 70 de mise en parallèle et les registres tampons 74 du circuit de réception 28, avec les horloges 68 et 86. Cependant, les autres éléments décrits sont utiles car ils permettent notamment l'utilisation de deux modes de fonctionnement, un mode automatique dans lequel les informations sont transmises en continu d'une manière transparente à l'utilisateur, et un mode de commande dans lequel l'utilisateur choisit les informations à transmettre et le moment de leur émission. Le dispositif de transmission simultanée décrit précédemment met ainsi en oeuvre un protocole de transmission qui est entièrement géré par les circuits logiques internes. En particulier, la validité des messages transmis est automatiquement contrôlée. L'ensemble forme ainsi un tout qui ne nécessite aucune compétence en électronique d'un utilisateur éventuel puisque celui-ci se contente de raccorder les organes correspondants de connexion des deux dispositifs de raccordement. Toutes les opérations sont réalisées automatiquement. Le nombre de signaux qui peuvent être transmis est très important. Par exemple, chaque ensemble d'organes- de connexion peut comporter 2048 organes. La transmission dans les fibres optiques peut s'effectuer à raison de 3,5 Mbit/s. La distance maximale qui peut séparer les deux dispositifs de raccordement peut avantageusement être comprise entre quelques mètres et quelques centaines de mètres ou quelques kilomètres. Le dispositif de transmission simultanee selon l'invention présente de nombreux avantages. D'abord, grâce à l'utilisation de fibres optiques, il est totalement insensible aux parasites. Cette caractéristique est importante car on constate en pratique que les signaux de mesure transmis par des conducteurs électriques sont souvent perturbés par des sources de bruit. Ensuite, grâce à l'utilisation d'une seule fibre optique ou de deux seulement, l'encombrement de la ligne reliant les deux dispositifs de raccordement est extrêmement faible. Les organes de connexion peuvent être de tout type voulu et peuvent être notamment simples et à raccordement rapide. Le dispositif peut être utilisé quelles que soient les conditions ambiantes, même lorsque la température est faible ou élevée ou en présence de milieux hostiles. En outre, grâce à la transmission suivant un protocole, les signaux tranmis ne peuvent pas être lus facilement par des personnes non autorisées. Cependant, la caractéristique sans doute la plus importance du dispositif de transmission simultanée selon l'invention est qu'il est totalement transparent et peut être utilisé pratiquement de la même manière qu'un organe prolongateur à conducteurs multiples. I1 est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission simultanée de plusieurs signaux électriques entre deux emplacements, par mise en oeuvre d'au moins une fibre optique, caractérisé en ce qu'il comporte deux dispositifs de raccordement (10,12) destinés à être placés chacun à l'un des deux emplacements et reliés par au moins une fibre optique (14,16), chacun des dispositifs de raccordement comprenant - un premier ensemble (18) d'organes de connexion destiné à recevoir des premiers signaux électriques, - un premier circuit d'interface (22) relié aux organes de connexion du premier ensemble afin qu'il reçoive les premiers signaux électriques et les mette sous forme de premiers signaux de données, - un circuit d'émission (26) relié au premier circuit d'interface et à au moins une fibre optique, ce circuit d'émission étant destiné à recevoir en parallèle les signaux de données du premier circuit d'interface, à former un courant de données série découpé en tranches comprenant chacune des données représentatives de tous les premiers signaux de données, et ayant toutes la même structure, et à transmettre à la fibre optique des premiers signaux optiques représentatifs du courant de données série, - un circuit de réception (28) relié à au moins une fibre optique et destiné à recevoir des signaux optiques représentatifs d'un courant de données série et à les transformer en signaux électriques correspondants, à découper le courant de données série en tranches de même structure, et à former des seconds signaux parallèles de données comprenant chacun une partie de chaque tranche, - un second circuit d'interface (32) destiné à recevoir les seconds signaux de données et à les transformer en seconds signaux électriques, et - un second ensemble (36) d'organes de connexion destiné à recevoir les seconds signaux électriques. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'émission (26) et le circuit de réception (28) sont reliés à une même fibre optique. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'émission (26) et le circuit de réception (28) sont reliés à deux fibres optiques différentes (14,16). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit d'émission (26) et le circuit de réception (28) comportent chacun une horloge (68,86), et chaque tranche comporte un signal d'horloge afin que le circuit d'émission (26) d'un dispositif de raccordement (10,12) et le circuit de réception (28) de l'autre dispositif de raccordement (12,10) soient synchronisés. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dispositifs de raccordement (10,12) sont tels que chaque organe de connexion du second ensemble (36) d'organes de connexion d'un dispositif de raccordement correspond à un organe de connexion du premier ensemble (18) d'organes de connexion de l'autre dispositif de raccordement. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit d'émission (26) comporte des registres tampons (38), un circuit (40) de mise en série, un émetteur (42) de signaux optiques, et un circuit logique de commande (66). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit (40) de mise en série est associé à un registre de commande (52) qui a pour fonction de modifier le protocole de transmission émis par ce circuit (40) en lui ajoutant un octet de commande. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendi-. cations 1 à 7, caractérisé en ce que le circuit de réception (28) comporte un récepteur (70) de signaux optiques, un circuit (72) de mise de données serie en signaux parallèles de données, des registres tampons (74) et un circuit logique de commande (76).