Brevet FR2563863A1 — publié le 19851108

-- 1 -- DISPOSITIF DESTINE AU CONTROLE ET A LA SYNTONISATION DE CAPTEURS DE MESURE DANS DES MINES SOUTERRAINES. La présente invention concerne un dispositif destiné au contrôle et à la syntonisation de capteurs de mesure et de systèmes de transmis- sion dans des mines souterraines, dans lesquels des appareils de mesure fixes constituant des émetteurs sont reliés à un système de transmission à fréquence acoustique, et dans lequel les signaux destinés à une zone située en surface sont transmis à des récepteurs installés dans ladite zone. La transmission de valeurs de mesure, d'informations d'état, etc. dans des mines souterraines est usuellement réalisée par l'intermédiaire de systèmes travaillant en fréquence acoustique. Les capteurs de mesure délivrent alors en règle générale un signal de courant indépendant de la charge (0 à 1 mA) ou modulé en fréquence (5 à 15 Hz), qui est ensuite transmis, par l'intermédiaire de composants à fréquence acoustique spé- cialisés, jusqu'à une zone située en surface (par exemple, un service de contrôle de la mine). Jusqu'à présent, le contr8le ainsi que la syntoni- sation de la transmission du coté réception n'étaient possibles qu'en liaison avec les capteurs de mesure correspondants. Des difficultés sur- gissent alors fréquemment à propos des échanges d'informations entre le service de surveillance des appareils (au fond) et le service des élec- triciens (contr8le en surface), la précision des relevés obtenue, en par- ticulier dans le cas de dispositifs de mesure de ventilation (dispositifs de mesure des gaz, dispositifs de mesure de la vitesse de la ventilation) étant relativement faible. Le temps nécessairement consacré à cette opé- ration est particulièrement long, puisque la simulation des mesures né- cessaires à la syntonisation est souvent réalisée au moyen d'une injec- tion d'un gaz d'essai. De même, il est en général impossible d'obtenir un prognostic rapide quant au bon fonctionnement de la transmission en fré- quence acoustique. La présente invention s'est fixé pour but de réaliser d'une ma- nière plus rapide, plus fiable et plus simple le contrSle et la syntoni- sation des capteurs de mesure et des systèmes de transmission utilisés dans des installations souterraines. 2 2- Pour atteindre ce but, l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un générateur de signaux à sécurité interne apte à être relié au système de transmission en fréquence acoustique, sous la forme d'un géné- rateur de signaux de fréquence et d'intensité commutable par paliers en lieu et place d'appareils de mesure fixes. Le générateur de signaux à sécurité interne proposé permet une simulation des signaux de mesure usuels dans des installations souterrai- nes. Ledit générateur possède une sortie commutable à volonté (0 à 1 mA ou 5 à 15 Hz). Un commutateur rotatif permet de sélectionner cinq paramè- tres de signal définis de manière fixe. La mise en oeuvre de l'appareil permet de supprimer les opérations de règlage, qui exigent beaucoup de temps, sur les capteurs de mesure (par exemple, injection d'un gaz d'es- sai) en vue de la syntonisation du dispositif de transmission. La commu- nication d'informations entre le service de surveillance des appareils et le service de contrôle en surface est ainsi rendue optimale, puisque seuls des signaux prédéterminés sont utilisés pour la syntonisation. La présence d'erreurs dans la transmission sont en outre détectées de maniè- re rapide et fiable. En vue des opérations de contrôle et de syntonisation, le généra- teur de signaux d'intensité et de fréquence est raccordé aux systèmes de transmission en fréquence acoustique en lieu et place des appareils de mesure fixes. Le mode de fonctionnement, en générateur de signaux de fré- quence ou en générateur de signaux de courant, est sélectionné au moyen d'un commutateur rotatif, l'adaptation de la sortie du générateur à l'ap- pareil de mesure à contrôler étant effectuée au moyen d'un second commu- tateur rotatif. La plage de mesure peut alors être simulée, au moyen de ce commutateur rotatif, par l'intermédiaire de cinq valeurs fixes prédé- terminées. Des éléments de batterie, un fusible de protection et deux résis- tances sont disposés et encapsulés dans un couvercle de bottier, qui est relié de manière étanche et amovible avec le bottier proprement dit. Les résistances et le fusible de protection assurent une sécurité interne pour le courant de sortie. Lorsque le commutateur est dans la position "charge/arrêt", les éléments de batterie rechargeables peuvent être mises en charge par l'in- 3 - termédiaire de deux prises de mesure de l'appareil. Deux diodes électro- luminescentes indiquent, pendant le fonctionnement de l'appareil en géné- rateur de signaux de courant ou de fréquence, l'état de charge des appa- reils, l'une des diodes électro-luminescentes indiquant un état "prêt à fonctionner" et la seconde un état "tension insuffisante", de sorte que, dans ce dernier cas, l'appareil doit être mis en charge avant son utili- sation. La sécurité interne de l'appareil est obtenue non seulement par la limitation du courant de court-circuit de la batterie au moyen du fu- sible de protection et des résistances ainsi que de l'encapsulage de l'ensemble du bloc d'alimentation en énergie, mais également par l'encap- sulage des trois diodes électro-luminescentes de l'appareil et par la sé- paration galvanique de la fréquence de sortie du générateur de signaux de fréquence au moyen d'un coupleur optique. En outre, la résistance super- ficielle du boitier en matière plastique est inférieure à 109 Ohm. L'objet de la présente invention résulte non seulement de l'objet des différentes revendications prises individuellement, mais également de la combinaison de ces différentes revendications entre elles. Toutes les indications et caractéristiques mentionnées dans les documents, en parti- culier la configuration spatiale du dispositif telle qu'elle est illus- trée dans les dessins, sont revendiquées comme étant essentielles à l'in- vention, dans la mesure o elles sont nouvelles par rapport à l'état de l'art, que ce soit à titre individuel ou en combinaison. La présente invention va maintenant être décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lequels: - la figure 1 est une vue latérale du bo1tier du générateur de signaux; - la figure 2 est une vue de face du boîtier de la figure 1; - la figure 3 est une vue de face du boîtier de la figure 1 et de la figure 2; - la figure 4 est une vue de dessus du couvercle du bottier avec le bloc d'alimentation en énergie scellé; - la figure 5 est une vue latérale du couvercle de boitier de la figure 4; _4 - - la figure 6 est une vue montrant le câblage du commutateur ro- tatif 3; et - la figure 7 est une vue représentant le schéma fonctionnel du générateur de signaux. Le bottier 1 en matière plastique comporte une plaque frontale 2 sur laquelle sont disposées deux diodes électroluminescentes 5 destinées à indiquer l'état de la batterie (prêt à fonctionner ou à recharger). Au- dessous des deux diodes 5 est disposée une autre diode électro-lumines- cente 6 qui clignote au rythme du signal de fréquence délivré lorsqu'un générateur de signaux de fréquence 13 est mis en service par commutation externe. Un commutateur rotatif 3 permet de sélectionner le mode de fonc- tionnement, à savoir "charge/arrêt" ou bien mise en service du générateur de signaux de fréquence 13 ou d'un générateur de signaux de courant 12. Un commutateur rotatif 4 permet de sélectionner différents para- mètres de signal, en fonction des inscriptions figurant sur la partie in- férieure de la plaque frontale 2. Un circuit électronique 8, illustré plus en détail sur la figure 7, est disposé dans le bottier 1 dont la face frontale 2 porte deux pri- ses de mesure 7 qui permettent soit de mettre en charge un bloc d'alimen- tation en énergie 9 comportant des éléments de batterie 16, soit de déli- vrer des signaux de fréquence ou de courant. Le bottier 1 comporte un couvercle amovible 14 qui est pourvu d'un joint d'étanchéité 18, le couvercle 14 étant fixé au bottier 1 au moyen de boulons traversant des perçages 15. L'ensemble d'un bloc d'ali- mentation 9 encapuslé et placé sur un fond 10 du couvercle 14 du bottier, est ainsi rendu étanche vis-à-vis du boîtier 1 et de l'environnement ex- térieur. Le bloc d'alimentation en énergie 9 disposé sur le fond 10 du couvercle est constitué par des éléments de batterie 16 montés en série, auxquels sont également raccordés en série deux résistances série 17 et un fusible de protection 11. Ces derniers éléments servent à limiter le courant de sortie, pour satisfaire à l'exigence de sécurité interne de l'appareil. Les figures 4 et 5 font apparaître que le fusible de protection -5- 11, les résistances série 17 et les éléments de batterie 16 placés sur le fond 10 du couvercle 14 du boîtier sont intégralement encapsulés dans une résine plastique 19. Seuls des raccords de câble 20 traversent l'encapsu- lage vers l'extérieur. La figure 6, en association avec la figure 7, montre le câblage des prises de mesure 7 avec des points internes de raccordement P1 - P8. Le générateur de signaux de courant 12 représenté sur la figure 7 est rendu actif par le raccordement du bloc d'alimentation 9 à des points de raccordement B6 et B8. La tension de la batterie est appliquée, par l'intermédiaire d'un stabilisateur de tension 7808 à un amplificateur opérationnel CA 1458, monté en comparateur, dont la sortie est câblée, par l'intermédiaire de diodes Zener, pour indiquer l'état de charge de la batterie. Lorsque la tension de la batterie est inférieure à une tension de référence appliquée au comparateur, la diode électroluminescente supé- rieure 5 est activée, tandis que, lorsqu'elle est supérieure à cette ten- sion de référence, c'est la diode électro-luminescente inférieure 5 qui est activée, en indiquant ainsi la disponibilité de service de l'appa- reil. Le commutateur rotatif 4 permet alors de mettre en série des résis- tances série à l'une des entrées d'un amplificateur opérationnel, l'autre entrée de ce dernier recevant une tension de référence fixe. L'amplifica- teur opérationnel délivre ainsi un signal de courant continu variable par paliers en fonction de la position d'un commutateur rotatif 4, ce signal étant appliqué, par l'intermédiaire d'un transistor, à des points de rac- cordement P3 et P4 et, par l'intermédiaire d'un commutateur rotatif 3, aux prises de mesure 7. Le générateur de signaux de fréquence 13 est essentiellement constitué d'un composant générateur de signaux d'horloge 7555 connu, dont la fréquence est sélectionnée par l'intermédiaire de résistances aptes à être mises en cascade au moyen du commutateur rotatif 4. La sortie du gé-- nerateur de signaux d'horloge est appliquée à l'entrée d'un coupleur op- tique 21 qui assure une séparation galvanique par rapport à des points de sortie Pl et P2. En amenant le commutateur rotatif 3 sur la position de commutation voulue (cf. figure 6), le signal du générateur de fréquences 13 est alors appliqué aux prises de mesure 7. -6 - REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné au contrôle et à la syntonisation de cap- teurs de mesure et de systèmes de transmission dans des mines souterrai- nes, dans lesquels des appareils de mesure fixes sont reliés à un système de transmission en fréquence acoustique, et dans lequel les signaux des- tinés à une zone située en surface sont transmis à des récepteurs instal- lés dans ladite zone, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de signaux à sécurité interne (12,13) apte à être relié au système de trans- mission en fréquence acoustique, sous la forme d'un générateur de signaux de fréquence et d'intensité commutable par paliers en lieu et place d'ap- pareils de mesure fixes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sécurité interne dudit générateur de signaux est atteinte par le fait qu'un montage série, constitué d'éléments de batterie rechargeables (16) associés à des résistances série (17) et à un fusible de protection (11), est encapsulé dans un couvercle (14) de bottier (1), ledit couvercle étant fixé de manière étanche audit boîtier par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité (18). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit générateur de signaux comporte une sortie de courant fixe com- mutable à volonté (0 - 1 mA) ou une sortie de signal de fréquence (5 à 15 Hz), et en ce que plusieurs paramètres de signal pré-déterminés de maniè- re fixe peuvent être sélectionnés par l'intermédiaire de commutateurs ro- tatifs 3,4). 44 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lorsque le commutateur (3) est dans une position "charge/arrêt", les élé- ments de batterie (16) sont aptes à être rechargés par l'intermédiaire de prises de sortie (7) disposées sur le bottier (1). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux diodes électro-luminescentes (5) indiquent, pendant le fonctionne- ment du générateur de signaux (12,13), l'état de fonctionnement de ce dernier, et en ce que l'une de s diodes (5) indique un état de disponi- bilité de service des éléments de batterie (16), l'autre diode (5) indi- quant une sous-tension desdits éléments de batterie. 6. Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que le -7bottier (1) est constitué par une matière plastique ayant une résistance superficielle inférieure à 109 Ohm. 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la sortie de fréquence (P1, P2) du générateur de signaux de fréquence (13) est galvaniquement séparée du potentiel du circuit électronique (8) par l'intermédiaire d'un coupleur optique (21).