Brevet FR2556535A1 — publié le 19850614

La présente invention se rapporte à des bus de télé- matique. L'invention a trait plus particulièrement à des bus de données optiques fonctionnant en multiplex et à la surveillance de transducteurs électro-optiques utilisés pour communiquer avec le bus. Un exemple de la technologie actuelle des bus de don- nées fonctionnant en multiplex utilisant des conducteurs électriques est le bus bipolaire utilisant le code de Man- chester qui est bien connu dans la technique. Bien que le système fonctionne convenablement dans des systèmes dont les débitsde donnéespeuvent atteindre jusqu'à 10 M/z, des efforts doivent être faits pour garantir ses performances dans certains milieux tels que les aérodynes. Certains des problèmes rencontrés sont les boucles avec la masse, le bruit, rayonné et induit, les variations d'amplitude et le coût et le poids qu'entrainent le couplage de différents dispositifs au faisceau de câbles. Pour éviter certains de ces problèmes, on a mis au point des bus optiques fonction- nant en multiplex. Le bus optique réduit considérablement le bruit, la diaphonie et les boucles avec la masse. D'autres avantages sont,notamment, l'immunité contre les connexions intermittentes et les courts-circuits, la capacité d'isoler électriquement des systèmes redondants interconnectés et la sécurité dans les milieux explosifs. Bien que les premières applications des bus optiques fonctionnant en multiplex aient essayé d'imiter la conception des bus classiques, tels que le MIL-STD- 1553, les applications ultérieures ont cherché à utiliser la plus grande largeur de bande, le plus faible poids et le cot virtuellement plus bas de la techno- logie électro-optique. Les systèmes de transmission électro-optiques con- tiennent trois blocs de base. 1) un émetteur qui convertit des signaux électriques en lumière. Les signaux peuvent être à des niveaux logiques différents pour lestransmissions numériques. 2) Un câble optique qui transmet les signaux lumineux de divers circuits émetteurs à divers circuits récepteurs. 3) Un récepteur qui convertit la lumière du cable en si- gnaux électriques qui peuvent être à divers niveaux lo- giques pour les transmission numériques. Il est souhaitable que le système soit constamment sur- veillé,en particulier,au niveau de l'6metteur,afin de déter- miner si les signaux sont correctement émis par l'émetteur. Ceci permettrait l'isolement des défauts entre les circuits et alerterait un ordinateur interne ou autre contrôleur de façon à signaler une panne dans la transmission. Typiquement, l'émetteur est une diode électroluminescente (DEL) ou une diode laser excitée par un amplificateur de commande. Les principaux modes de panne de la diode et de l'amplificateur de commandesont le circuit ouvert et le court-circuit. La présente invention a pour objet un circuit qui est capable de surveiller les conditions du circuit qui apparaissent entre l'amplificateur de commande et la diode pendant que l'émetteur est en fonctionnement. Par conséquent, l'un des buts de la présente invention est de réaliser un type de transmission de données entre des systèmes et composants électroniques plus efficace et ayant un meilleur rendement que les types connus. Ceci est parti- culièrement important dans les bus de données utilisés dans les aérodynes qui comportent de nombreux systèmes électro- niques à bord. Il est,en outre, souhaitable de réaliser un système de transmission, tel qu'un bus de données optiques, qui permette d'utiliser un débit de données plus élevé que le bus électrique fonctionnant en multiplex comportant une paire de fils utilisant le code de Manchester et dans lequel la fiabilité de la transmission par l'intermédiaire du bus de données soit assurée. Un autre but de l'invention est de réaliser un système d'isolement des défauts conçu pour être utilisé avec des émetteurs associés à un bus de données op- tique. Conformément à la présente invention, un circuit conçu pour surveiller les signaux de sortie d'un émetteur électro- optique est connecté à l'entrée électrique d'un élément émetteur afin de détecter les transitions de tension qui se produisent au cours de la transmission de données lorsque l'émetteur fonctionne correctement. Les transitions de ten- sion détectées sont utilisées comme signaux de comptage par un compteur. Le compteur est remis à zéro au début d'un évè- nement à surveiller. Si le nombre des transitions de tbn- sion dépasse une fréquence prédéterminée, le compteur atteint un nombre maximal, ce qui indique que l'émetteur est actif et transmet des signaux optiques. L'indication peut être un signal de sortie discret ou ce peut être un signal interne indiquant l'état du système. Les avantages de l'invention sont,notamment,la capacité de contrôler efficacement le circuit de transmission de don- nées électro-optiques et la capacité de déterminer le fonc- tionnement correct du circuit indépendamment du format pa- ticulier des données qui sont transmises. Ceci permet de réa- liser un isolement des défauts grace auquel une panne de la transmission électro-optique est séparée d'une panne résul- tante d'une génération erronée des données. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront b la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel: la Figure unique est un schéma-bloc du circuit de sur- veillance d'unbus de données optique contruit conformément au mode de réalisation préféré de l'invention. Comme représenté sur le dessin auquel on se référera, un circuit émetteur électro-optique Iest contrôlé par un circuit 2 de surveillance d'émetteur optique. Dans l'émet- teur 1, l'émission de signaux de transmission de données optiques est effectuée par traitement des données à trans- mettre au moyen d'un circuit électronique de traitement électronique de traitement 11 est amplifié par un amplifica- teur de commande 13 qui pilote un élément électrolumines- cent, tel qu'une diode électroluminescente (DEL) 15 ou une diode laser. La diode DEL 15 répond aux signaux de l'ampli- ficateur de commande 13 afin de produire un signal de sor- tie qui est modulé par le signal du circuit électronique de traitement 11. Par conséquent, l'élément 15 peut être un type quelconque d'élément de circuit qui est capable d'émettre un signal de sortie optique modulé aux débits des signaux émis. Le signal optique est appliqué à un bus de données optique 17 en vue de sa transmission à d'autres éléments (non représentés) avec des signaux émis par des émetteurs différents (non représentés). Les signaux de l'am- plificateur de commande 13 traversent une résistance 19 avant d'être reçus par la diode DEL 15 afin que les niveaux d'intensité appliqués à la diode DEL 15 soient convenable- ment atténués. Les niveaux de tension appliques à l'amplifi- cateur de commande 13 et à la résistance 19et à la diode DEL sont représentatifs du signal modulé appliqué-à la diode DEL 15 et sont également représentatifs du signal de sortie optique de la diode DEL 15, en admettant que la diode DEL 15 soit en fonctionnement. La diode DEL 15, comme la plupart des diodes et émetteurs de signaux, a tendance à entrer dans une condition de circuit ouvert et de court-circuit lorsqu'elle tombe en panne. De même, si le circuit électronique de trai- tement 11 ou l'amplificateur de commande 13 tombe en panne, le signal de sortie de l'amplificateur de commande 13,tel que présenté à la diode DEL 15,a tendance à présenter ou à imiter une condition de circuit ouvert ou de court-circuit à la sortie de l'amplificateur de commande 13. La diode DEL 15 a une électrode connectée à la résistance 19 au point "A" du circuit. L'autre électrode de la diode DEL est polarisée à un niveau prédéterminé Vs (polarisation directe de la ten- sion +V3). Si la tension de fonctionnement de la diode DEL est désignée VDEL, la tension VA au point "A" du circuit apparaîtra comme suit: Dispositif en panne Mode de panne VA Amplificateur Circuit Court- DEL 15 de commande 13 ouvert circuit x x VS X X VS X X 0 X X VS VDEL -- (pas de panne) -- varie à la fréquence de modulation On peut constater à l'examen de ce tableau que la va- leur de VA n'est pas à elle seule suffisante pour déterminer si la diode DEL 15 ou l'amplificateur de commande 13 four- nit des signaux appropriés. D'autre part, lorsque la diode DEL 15 transmet des signaux appropriés au bus de données optiques 17,la tension au point A change à une fréquence donnée entre les crêtes et creux de tension. Par conséquent, pendant le fonctionnement correct de la diode DEL 15, la ten- sion V au point A du circuit passe par une valeur de transi- tion à une fréquence déterminée par le débit des données. En déterminant un nombre minimal de transitions par unité de temps, au point "A" du circuit et en vérifiant ce nombre minimal, il est possible de surveiller l'état de la diode DEL et de l'amplificateur de commande 13. Comme on peut le voir sur la Figure, la tension au point A est appliquée à un amplificateur comparateur 25 qui com- pare la tension VA au point A du circuit à une tension de ré- férence VREF. La tension de référence VREF est fixée au mi- lieu de la transition de tension escomptée de la diode DEL 15 au point A du circuit. Par conséquent, chaque fois que la tension au point A du circuit passe par une valeur de transi- tion, 1 'amplificateur comparateur 25 change son signal entre les états "en fonction" (1) et "hors fonction" (0). Le signal de sortie de l'amplificateur comparateur 25 est appliqué à un compteur 27 et est utilisé pour fournir un signal de comp- tage au compteur 27 toutes les deux transitions de la ten- sion VA. Le compteur 27 est mis en fonction par un signal d'hor- loge qui permet à une première porte OU 31 d'appliquer un signal de "mise en fonction" au compteur 27. Lorsqu'un compte maximal prédéterminé a été atteint par le compteur 27, la première porte OU 31 cesse d'appliquer son signal de "mise en fonction" au compteur 27 de sorte que le compteur est en fonction chaque fois que le signal d'horloge est dans un état de bas niveau et que le compte maximal n'a pas été atteint. Une seconde porte OU 32 répond à une impulsion de "début d'événement" ou au signal d'horloge. Le signal de "début d'événement" peut être, par exemple, un signal de synchronisation, un signal du circuit électronique de trai- tement 11, un signal d'un interrupteur actionné manuelle- ment ou tout autre signal approprié. Le compteur 27 est re- mis à zéro lors de la génération du signal de "début d'é- vènement" approprié qui est appliqué au compteur 27 de tran- sitions par la seconde porte OU 32. Etant donné que le si- gnal d'horloge est également appliqué à la seconde porte OU 32, le compteur 27 est remis à zéro chaque fois que le si- gnal d'horloge ou que le signal de "début d'événement" est à un bas niveau. Lorsque le compteur 27 atteint le compte maximal de transitions de l'amplificateur comparateur 25, le compteur 27 applique le compte maximal à une bascule 36 du type D. La bascule 36 du type D fournit une indication que ladiode DEL 15 est en train de fournir un signal modulé pendant une période de temps prédéterminée par le signal d'horloge pour annoncer le fonctionnement correct du circuit émetteur. Les éléments du circuit de surveillance sont bien con- nus des spécialistes de la technique. Dans le mode de réali- sation préféré les éléments sont choisis de la manière sui- vante: L'amplificateur comparateur est un amplificateur 1/4 LM 139 vendu par National Semiconductor, de Santa- Clara, Californie, EUA. Le compteur 27 est un compteur LS 191 vendu par Texas Instruments, Dallas, Texas,EUA. Les portes OU 31, 32 sont toutes deux des portes OU 1/4 LS 32 vendues par Texas Instruments et la bascule 36 du type D est une bascule 1/2 LS 74 vendue également par Texas Instruments. Le signal d'horloge est, de préférence, produit à une fré- quence de 10 Hz de sorte que si le compteur 27 est réglé pour mesurer quinze transitions, les quinze transitions doivent se produire en une période de 50 ms et la bascule 36 de type D maintient son signal "DEL active" pendant une période de 100 ms. Comme on peut le constater, le mode de réalisation dé- crit ci-dessus est un exemple spécifique du concept de l'in- vention pour la surveillance de l'apparition d'événements électriques spécifiques dans le circuit émetteur. Le circuit de surveillance décrit 2 peut être modifié de manière à fournir des informations supplémentaires,telles que les ten- sions à différents points du circuit. L'invention peut être également utilisée pour la surveillance de l'état d'autres éléments électro-optiques dans un système de transmission. La description qui précède ne doit pas être, par conséquent, interprétée comme limitant l'invention à des éléments et configurations spécifiques. REVENDICATIONS 1 - Un circuit de surveillance (2) pour un convertisseur de signaux (1) comportant au moins un élément transducteur (15) qui a un niveau de signal de transducteur à une con- nexion électrique (A) qui varie en réponse à la transmis- sion de données par l'intermédiaire de l'élément transduc- teur (15), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens compa- rateurs (25) pour comparer le niveau (VA) du signal de trans- ducteur à un niveau de signal prédéterminé (VREF), lesdits moyens comparateurs (25) produisant un signal de détection de seuil qui change d'état chaque fois que le niveau (VA) du signal du transducteur franchit le niveau de signal prédé- terminé (VREF); des moyens d'horloge produisant des impul- sions de signal d'horloge; un compteur (27) connecté auxdits moyens comparateurs (25) pour recevoir le signal de détec- tion de seuil, le compteur recevant les impulsions de signal d'horloge, le compteur (27) produisant un signal de sortie de confirmation (SORTIE) chaque fois que le rapport des im- pulsions de signal d'horloge aux changements d'état du si- gnal de transition dépasse une valeur prédéterminée. 2 - Circuit de surveillance (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le niveau (VA) du signal de transi- tion qui est appliqué aux moyens comparateurs (25) est un signal à tension variable, et le niveau de signal prédéter- miné (VREF) est une tension de référence. 3 - Circuit de surveillance (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le niveau (VA) de signal de transduc- teur est un niveau de tension présent à la connexion élec- trique (A); et le niveau de signal prédéterminé (VREF) est une tension de référence. 4 - Circuit de surveillance (2) pour un convertisseur élec- tro-optique (1) qui transmet des informations sur un bus de données optique (17), dans lequel un élément transducteur (15) a au moins une connexion électrique (A) et dans lequel la connexion électrique (A) a un niveau (VA) de signal de transducteur qui varie en réponse aux données qui sont four- nies à l'élément transducteur (15), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (25) pour produire un signal de détection de seuil qui change d'état chaque fois que le niveau de si- gnal de transducteur franchit le niveau de signal prédéter- miné; des moyens d'horloge produisant des impulsions de si- gnal d'horloge; un compteur (27) connecté aux moyens (25) générateurs de signal de détection de seuil, le compteur (27) recevant les impulsions de signal d'horloge, le compteur pro- duisant un signal de sortie de confirmation (SORTIE) chaque fois que le rapport des impulsions de signal d'horloge aux changements d'état du signal de transition dépasse une va- leur prédéterminée. - Circuit de surveillance (2) pour un convertisseur élec- tro-optique (1) qui émet des informations sur un bus de don- nées optique (17) dans lequel un élément transducteur (15)- a au moins une connexion électrique (A) et la connexion électrique (A) a un niveau (VA) de signal de transducteur qui varie en réponse à la fourniture de données à l'élé- ment transducteur (15), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (2) pour surveiller des évènements électriques qui se produisent à ladite connexion électrique et pour déterminer si lesdits évènements dépassent une fréquence d'apparition prédéterminée. 6 - Circuit de surveillance (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commutation (36) recevant les impulsions de si- gnal d'horloge et connecté au compteur (27) de façon à re- cevoir le signal de sortie de confirmation (SORTIE), le dispositif de commutation (36) produisant un signal de sor- tie affirmatif (DEL ACTIVE) en réponse au signal de sortie de confirmation (SORTIE) et maintenant le signal affirmatif pendant une période de temps déterminée au moins en partie par les impulsions de signal d'horloge, permettant ainsi aux signaux de sortie de confirmation successifs (SORTIE) de maintenir la production du signal affirmatif (DEL ACTIVE). 7 - Circuit de surveillance (2) selon l'une quelconque des revendications 3, 5 et 6, caractérisé en ce que l'élément transducteur (15) est une diode qui convertit une énergie électrique en une énergie lumineuse.