Brevet FR2574196A1 — publié le 19860606

La présente invention concerne un dispositif pour l'alimentation à distance d'éléments de mesure et de regulation tels que des actionneurs ou des capteurs émetteurs. Un tel dispositif permet en particulier d'alimenter à distance des capteurs de température de façon à ce qu'ils reçoivent l'énergie nécessaire à l'émission de l'information captée, que cette information soit logique ou analogique, mais il permet aussi d'agir à distance sur des actionneurs, par exemple des vannes d'arrêt ou de réglage. Un tel dispositif trouve une application particulièrement intéressante pour le pilotage de boucles de circulation de fluides et dans les installations de chauffage à eau chaude dans lesquelles une chaudière alimente une série de radiateurs car il permet de placer dans chaque pièce un capteur de température - température de l'eau de chauffage ou de la pièce - ou d'associer à chaque radiateur une vanne de réglage. De telles installations sont déjà connues mais elles nécessitent en général une alimentation électrique individuelle pour les actionneurs et aussi une alimentation électrique individuelle pour les capteurs qui doivent transmettre l'information à une unité centrale de régulation ou commande. De plus, ces installations classiques nécessitent la présence de fils conducteurs permettant le transfert des informations entre l'unité centrale et les capteurs émetteurs et/ou les actionneurs. Le dispositif selon l'invention est utilisable aussi pour d'autres installations que les installations de chauffage. Par exemple, il peut être utilisé pour la surveillance de conduites enterrées ou aériennes telles que des gazoducs. Pour la surveillance des gazoducs, il a été proposé lors du congrès de l'Association Technique de l'industrie du gaz de 1981 ("Automatisation de la protection cathodique des gazoducs enterrés", J.A. LARROUSSE) d'utiliser le gazoduc comme conducteur coaxial pour le transfert de l'information relative au gazoduc. Selon cette réalisation, chaque capteur, est auto-alimenté et émet, à des temps prédéterminés, des signaux logiques de bon fonctionnement. De façon a atteindre ces buts, l'invention prévoit un dispositif d'alimentation à distance d'éléments de régulation disposés le long d'un circuit fermé électriquement conducteur, comportant - une unité centrale disposant d'une alimentation élec trique autonome permettant de fournir audit circuit fermé une quantité d'énergie électrique prédéterminée et d'envoyer dans ledit circuit fermé des signaux d'adressage, - au moins un élément énergétiquement passif positionné le long de ce circuit fermé et muni d'un circuit lui permettant de recevoir et d'accumuler l'énergie fournie audit circuit et d'un circuit de reconnaissance des signaux d'adressage. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, au moins un des éléments passifs comporte un dispositif lui permettant d'envoyer un signal dans ledit circuit fermé. De préférence l'unité centrale comporte alors un moyen d'analyse dudit signal. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité centrale et les éléments énergétiquement passifs sont reliés au dit circuit électriquement conducteur par des couplages électromagnétiques. On a représenté sur la figure 1 une installation de chauffage central munie d'un dispositif selon l'invention. L'installation comporte une canalisation métallique (1) une unité centrale (4) et deux éléments passifs (2) et (3). La canalisation(l) est constituée par le circuit de circulation d'eau de chauffage entre la chaudière et les différents radiateurs. Les éléments passifs (2) et (3) sont des capteurs émetteurs qui captent la température à proximité de la canalisation, par exemple la température ambiante d'une pièce. L'unité centrale (4) et les éléments passifs (2) et (3) sont reliés à la canalisation (1) par des couplages électromagnétiques (5), (6) et (7) constitués par des transformateurs comportant chacun un circuit magnétique, sur lequel sont enroulés un circuit émetteur et un circuit récepteur et à l'intérieur duquel passe la canalisation (1). L'unité centrale (4) est représentée sur la figure 2. Elle comporte une carte pilote (10) ,un ensemble de commutation (il), un ensemble d'analyse du signal (9-) et un circuit de visualisation (23), un enroulement d'émis sion (14) et un enroulement de réception (16). L'ensemble de commutation (11) commandé par la sortie logique (20) de la carte 10 permet de générer un courant d'émission dans l'enroulement (14) ou de mettre en contact l'enroulement de réception (16) et le circuit d'analyse du signal 19). Le capteur émetteur (3) est représenté sur la figure (3), étant entendu que le capteur (4) est identique dans le cas de l'installation représentée figure 1. Il comporte un enroulement de réception (100), un circuit (101) de réception du signal et de stockage de l'énergie, un circuit bloqueur régulateur (102), un circuit (103) de mise en forme, un ensemble (104) de reconnaissance et enfin, le circuit (105) d'émission associé à l'enroulement (122) d'émission. Le dispositif fonctionne selon un cycle comportant trois séquences 1 02 3 reprEsentées sur la figure 4a. Les séquences sont décomposées en temps de charge Tc, temps d'attente TA, temps de reconnaissance TR, , temps d'émission T E et temps de charge TDI comme représenté figure 4b. La sortie (20) de la carte (10) délivre un signal à deux niveaux comme représenté sur la figure 4 C. Au début d'un cycle, la sortie (20) est à la valeur zéro et permet ainsi la mise en service du circuit d'aiguillage (42) qui met en contact l'oscillateur (30) et l'enroulement (14) (figure 2). L'oscillateur (30) génère un signal carré de fréquence 50 KHz et d'amplitude 80 V crete à crète sur l'enroulement d'émission (14) de façon à induire dans la canalisation (1) un courant qui est transmis jusqu'à l'enroulement récepteur (100) où est alors induit un courant de même fréquence et dont l'amplitude est fonction de la nature du Couplage électromagnétique, du matériau de la conduite... Ce signal est redressé par le pont du circuit (101) (figure 5) et l'énergie est stocke dans la capacité (132) qui est calibrée de façon à pouvoir alimenter tout le montage pendant ltemission. Ce même signal est mis en forme par l'intermédiaire du circuit (103) et envoyé à l'entrée du monostable (134) du circuit (104). A la fin du temps dé charge Tc, la sortie (20) de la carte (10) passe à l'état 1 et y reste pendant la durée de Ta ce qui déclenche le circuit (42) qui maintenant commute l'enroulement (16) et le circuit (9) d'analyse. L'intervalle de temps T, permet le fonctionnement du circuit (102) bloqueur régulateur qui comporte deux transistors (136) et (137) montés "tête bêche1 en série avec la capacité (132). Les transistors (136) et (137) sont rendus conducteurs, lorsque la tension aux bornes de la capacité (132) est suffisante, par amorçage de la diode Zener (138), dont la valeur détermine le seuil de déclenchement 15V. Lorsque la tension aux bornes de la capacité (132) est trop faible (par exemple inférieure à 5V, le transistor à effet de champ (139) courcircuite la jonction émetteur-base du transistor (136) et bloque les 2 transistors (136) et (137). Le transistor (139) a une tension de seuil faible. Pour amorcer de nouveau le montage il faut que la tension aux bornes de la capacité (132) atteigne de nouveau 15V. A la sortie du régulateur (140) on obtient une tension constante d'amplitude 5V qui alimente les deux monostables (134) et (145). Le circuit bloqueur régulateur (102) permet ainsi de ne pas alimenter les circuits à partir d'une tension trop faible en offrant une très grande impédance pour ces tensions, par exemple pour les moments où un autre récep teur/émetteur émet vers l'unité centrale. Le monostable (134) détecte, par l'intermédiaire du circuit (103), la fin du temps de chargement et son déclenchement commande la charge des compteurs (144) et (143). Le système dérivateur constitué par la capacité (141) et la résistance (142) envoie une impulsion d'initialisation sur les entrées des compteurs (143) et (144) A l'expiration du temps d'attente T A du récepteur, la sortie (20) de la carte pilote (10) passe à l'état zéro, ce qui fait commuter le circuit de mise en contact (42) et permet à l'oscillateur (30) d'envoyer un signal d'adressage. Cet adressage est déterminé par le nombre d'impulsions que l'unité centrale envoie vers l'enroulement (100) du capteur-émetteur (3). Comme on considère que le capteurémetteur (3) compte avec moins de 8 impulsions d'erreur, on le fait fonctionner en diviseur par 16, et on prévoit à l'émission 8 impulsions supplémentaires permettant de se placer au milieu de la plage de basculement des compteurs. On augmente ainsi la sécurité de comptage. L'adressage du nièce capteur se fait donc par envoi de (n x 16) + 8 impulsions. L'émission du signal d'adressage est interrompue lorsque le compte correspondant au capteur émetteur adressé est atteint. La durée de cette séquence est calibrée par un monostable dans la carte pilote 10. La durée de ce monostable est supérieure au temps nécessaire pour faire passer le nombre maximal d'impulsions de reconnaissance. Le signal arrive par l'intermédiaire de l'enroulement (100). Pour chaque capteur émetteur concerné, le premier compteur (144) est prépositionné à la valeur 15 et le second (143) à la valeur correspondant à son numéro d'identification. A la fin de son temps de temporisation, le monostable (134), déclenche le second monostable (145) et valide l'entrée des compteurs (144) et (143). Le compteur (143) envoie un signal, en fin de comptage qui permet au capteur (3) d'envoyer ou non un signal de reconnaissance. Pendant la durée du monostable (145) le compteur (144) compte toutes les impulsions arrivant sur la bobine récep- trice. Si l'unité centrale veut sélectionner le premier capteur, elle envoit 16 + 8 impulsions. A la seizième impulsion, le compteur (144) devient transparent et envoie une impulsion sur le compteur (143). Quand le compteur (143) a compté le nombre d'impulsions pour lequel il a été réglé, c'est-à-dire quand le capteur (3) a été reconnu, le compteur (143) devient transparent et le circuit (105) délivre des signaux de fréquence différente selon la valeur de la température au niveau d'un thermocontact (147). Le circuit (105) comporte pour cela deux résistances (148) et (149) qui sont soit en parallèle soit isolées selon la position dudit thermocontact. Le signal est amplifié par le circuit (160). Une capacité (161) permet d'en éliminer la composante continue afin de ne pas saturer la bobine émettrice (122). De façon à éviter tout risque d'interférence entre ces ensembles émetteur (122) et récepteur (100), un transistor (183) permet de les isoler. Le capteur (3) comporte en plus un circuit d'auto-protection qui permet de bloquer l'entrée du monostable (134) afin qu'il ne confonde pas les signaux émis par l'unité centrale et ceux émis par le capteur émetteur (3). Ce circuit est constitué par un inverseur (164) et une porte ET (125) disposés en série entre la sortie du circuit d'émission (105) et l'entrée du monostable (134), la seconde entrée de la porte ET étant reliée au circuit (103) de mise en forme du signal. Le signal émis est transmis par couplage électromagnétique entre l'enroulement (122) et la conduite (1) jusqu'à la bobine réceptrice (16) de l'unité centrale. La sortie (20) de la carte pilote (10) est alors à 1, ce qui permet au circuit d'aiguillage (42) d'envoyer le signal sur le circuit (9) d'analyse du signal, qui comporte un amplificateur (307), un compteur (308) déclenché par un monostable (309) piloté par la sortie (320) de la carte pilote. Cette sortie passe au niveau 1 au début du temps d'émission de l'émetteur. L'ordre marche-arrêt donné par l'unité centrale est mémorisé dans la mémoire (321) qui est initialisée pendant le temps de reconnaissance par la sortie (322) de la carte (10). Ensuite- il est transmis au circuit de visualisation et de commande (23). Le dispositif ainsi décrit permet de faire une mesure de la température sous forme binaire en utilisant un signal d'émission vers l'unité centrale pouvant présenter uniquement deux fréquences reconnaissables mais il est bien évident que l'on peut prévoir toute disposition permettant d'effectuer des mesures analogiques. De même, le dispositif illustré peut être utilise pour commander des actionneurs, par exemple des vannes d'ouverture ou fermeture, ou des vannes de réglage. Il suffit en effet de remplacer le circuit émetteur (105) par le circuit approprié et, dans- le cas d'une vanne de commande, d'en asservir le fonctionnement à un signal émis par l'unité centrale. L'intérêt d'une telle réalisation réside dans la télé-commande, sélective, d'organes de commande, ces organes étant télé-alimentés, et susceptibles d'envoyer un signal d'indication de fonctionnement. Enfin, une autre variante de réalisation peut être constituée par un dispositif dans lequel le circuit de charge est en aval du circuit de reconnaissance on obtient alors un système selon lequel. la téldalimentation est sélective. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'alimentation à distance d'éléments de régulation disposés le long d'un circuit fermé électri quement conducteur, caractérisé en ce qu'il comporte - une unité centrale munie de moyens lui permettant de fournir audit circuit fermé une quantité d'énergie électrique prédéterminée et d'envoyer des signaux d'adressage dans ledit circuit-fermé, - un ou plusieurs éléments énergétiquement passifs, disposés le long de ce circuit fermé, chacun desdits éléments étant muni d'un circuit lui permettant de recevoir et d'accumuler l'énergie fournie audit circuit fermé et chacun étant aussi muni d'un circuit de reconnaissance desdits signaux d'adresssage. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que au moins un desdits éléments passifs comporte un moyen d'émission lui permettant d'envoyer un signal dans ledit circuit fermé. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité centrale comporte un circuit d'analyse dudit signal. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérise en ce que l'unité centrale comporte un circuit d'aiguillage susceptible de mettre en contact, d'une part un oscil lateur et un enroulement d'émission, d'autre part un enroulement de réception et un circuit d'analyse du signal. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité centrale comporte une carte pilote qui alimente l'oscillateur et qui comporte une sortie bistable qui commande ledit circuit de mise en contact. 6 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément comporte un enroulement de réception du signal et un enroulement d'émission, lesdits enroulements étant reliés entre eux par l'intermédiaire d'un circuit de réception du signal et de stockage de l'énergie, et par un circuit de reconnaissance du signal.