Brevet FR2607297A1 — publié le 19880527

"Appareil pour le relevé à distance de compteurs ou analogues" La présente invention est relative à un appareil permettant d'assurer à distance le relevé de mesures s'inscrivant sur un compteur enregistreur, notamment du genre de ceux utilisés pour mesurer la consommation en énergie électrique d'une installation et en particulier, quoique non exclusivement, d'une habitation domestique. Les compteurs électriques qui mesurent la consommation en énergie électrique de locaux d'habitation ou autres, nécessitent à intervalles déterminés, un relevé des informations enregistrées afin de permettre un contrôle et ordInairement une facturation à 1 'usage. I1 est donc généralement nécessaire de prévoir le déplacement d'un employé quI, systématiquement, note les chiffres indiqués par le compteur, puis de comptabiliser ensuite la différence mesurée avec le précédent relevé pour connaitre la consommation effective et en déduire, selon les tarifs en vigueur, le coût à facturer.On conçoit donc immédiatement l'intérêt d'un appareil qui permette d'effectuer de tels relevés automatiquement et à distance, par le canal d'une simple ligne téléphonIque, sans nécessiter aucune intervention directe de l'usager et surtout sans avoir à déplacer un préposé chargé de procéder à ces relevés. On a par ailleurs envisagé de réaliser des compteurs qui comportent, de façon intégrée aux organes de comptage proprement dits, un système propre à émettre des impulsions de comptage, envoyées directement sur le réseau de distribution, ces impulsions pouvant être ultérieurement traitées pour déterminer la consommation en énergie à relever. Toutefois, ces compteurs sont actuellement réser yés à des installations professionnelles et surtout représentent un court de fabrication et de gestion élevé. Par ailleurs, l'utilisation éventuelle de ces appareils pour le relevé de compteurs à usage domestique impliquerait des investissements considérables, en raison du remplacement nécessaire des systèmes actuellement utilisés, non adaptés ni adaptables. La présente invention vise donc un appareil de relevé à distance qui évite ces inconvénients, en présentant notamment une possibilité d'adaptation immédiate à un réseau de communication public en particulier à une simple ligne téléphonique, de façon à fournir à la demande sur celle-ci, le cas échéant sur une ligne spécialisée, une information codée représentative de la quantité d'énergie consommée, correspondant aux chiffres inscrits sur le compteur ainsi interrogé.En particulier, à partir d'un poste local ou d'une commande centralisée, l'appareil peut être rendu "appe-ant" sur la ligne à des périodes fixes ou variables et fournir à un récepteur, par exemple la mémoire d'un ordinateur, information relevée à chaque interrogation du compteur, le récepteur pouvant ainsi aisément traiter successivement un nombre déterminé de tels compteurs distincts situés dans des locaux différents, ceci par simples appels successifs des numéros des lignes correspondantes et selon toute organisation ou sectorisation désirée. L'invention vise également à la réalisation d'un appareil de faible prix de revient, qui n' exige pour son fonctionnement qu'une consommation électrique minimale, soit facile à installer, ne demande pratiquement aucune maintenance avec cependant une durée de vie importante, et puisse aisément s'adapter aux compteurs domestiques ou autres actuellement existant, sans gêner ou modifier l'accès et la lecture de ceux-ci, et enfin soit inviolable de manière à permettre l'acquisition et la transmission d'informations sûres et fiables exactement représentatives des relevés effectués. A cet effet, l'appareil considéré se caractérise en ce qu'il comporte un capteur, apte à fournir des impulsions successives dont chacune est représentative d'une unité donnée de consommation d'énergie, un ensemble de comptage stockant lesdites impulsions successives pour conserver en mémoire un signal binaire codé représentatif de la valeur mesurée de la consommation enregistrée par le compteur, correspondant au cumul des impulsions fournies par le capteur, un circuit d'interface raccordé à une ligne téléphonique et fournissant à l'ensemble de comptage un signal de détection de sonnerie, émis sur la ligne à partir d'un poste d'interrogation situé à distance et recevant en retour un signal de connexion de l'ensemble de comptage actionnant un relais de ligne à travers un transformateur adaptateur d'isolement et un modulateur transformant le signal codé représentant l'information stockée dans l'ensemble comptage en des signaux de lecture transmis sur la ligne et reçus par le poste d'interrogation. Selon une caractéristique particulière de invention, notamment mise en oeuvre dans l'application de celle-ci à la lecture d'un compteur de consommation électrique comportant un disque métallique denté, tournant dans l'entrefer d'un électro-aimant et comprenant un secteur étroit et opaque, repérant chaque rotation complète du disque correspondant à une unité de consommation d'énergie déterminée, par exemple un nombre entier ou fractionnaire de watt heure par tour (Wh/T), le capteur comporte un photoémetteur, de préférence à rayonnement infrarouge, dont le pinceau lumineux émis est focalisé par une première lentille sur la tranche du disque puis réfléchi par celle-ci à travers une seconde lentille sur un photorécepteur de façon telle qu'il reçoive en permanence une fraction du pinceau lumineux renvoyé par le disque sauf au passage du secteur opaque dans le pinceau émis, le photorécepteur étant monté dans un circuit électrique qui détecte ce passage en fournissant à chaque tour du disque une impulsion de sortie. Avantageusement, l'impulsion de sortie créée par le photorécepteur est filtrée par un filtre passe-bas p puis traverse un détecteur de seuil propre à dIscrImIner les variations de réflexion sur les dents du disque vis-â-vls de celle créée par le passage du secteur opaque, en fournissant à la sortie du capteur des impulsions de comptage de durées et intervalles déterminés. Utilement, le photorécepteur est monté en parallèle sur un voyant lumineux qui s'étreint à chaque tou du disque au passage du secteur opaque, au poInt de focalisation du pinceau lumineux, permettant au nontage le calage mécanique du capteur vis-à-vis du compteur. Les impulsions de comptage fournies par le capteur à chaque rotation complète du disque du compteur sont alors adressées à 1 'ensemble de comptage et stockées en mémoire dans celui-ci après transformation en un signal binaire codé caractérisant en permanence la consommation enregistrée correspondant au cumul des impulsions successives, affecté d'un coefficient approprié, présélectionné. De préférence également et selon une carcatéristique particulière de l'invention, l'ensemble de comptage est muni d'un bouton de réglage et de mise à zéro, permettant d'initialiser les valeurs stockées en mémoire à l'indication lue sur le compteur, notamment sous forme d'une séquence de chiffres. Un dispositif de visualisation, du type récepteur minitel peut avantageusement être raccordé directement sur l'ensemble de comptage, pour afficher à tout moment les valeurs ainsi enregistrées. Selon un agencement préféré de l'invention, l'ensemble de comptage comporte un micro-contrôleur associé à une mémoire de programmation par l'intermédiaire d'une mémoire tampon, les signaux binaires codés délivrés à la sortie de cet ensemble étant directement adressés au modulateur qui délivre sur la ligne téléphonique, à travers le relais de ligne et vers le poste d'interrogation, des signaux caractéristiques de la valeur de la consommation enregistrée. Avantageusement, les signaux sortant du modulateur recevant le signal binaire codé provenant de l'ensemble de comptage et sont émis avec deux fréquences distinctes, correspondant chacun respectivement aux bits zéro et un d signal binaire codé correspondant. D'autres caractéristiques d'un appareIl pour le relevé à distance de compteurs, notamment de compteurs de consommation d'énergie électrique, apparaitront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure l illustre schématiquement le capteur optique permettant de relever les informations de consommation fournies par un compteur à disque rotatif, et du circuit de mise en forme des impulsions de comptage délivrées. La figure 2 est un schéma électrique de l'ensemble de comptage permettant le traitement du signal fourni par le capteur de la figure 1 et sa transmission sur une ligne téléphonique en cas d'interrogation télécommandée, transmise sur cette ligne. Sur la figure 1, la référence l désigne le disque rotatif d'un compteur de consommation d'énergie électrique, notamment du genre de ceux bien connus en usage à ce jour dans des locaux industriels ou des habitations particulières. Le disque l du compteur tourne dans l'entrefer d'un électro-aimant avec une vitesse telle que chaque tour du disque corresponde à une fraction d'une unité de consommation, exprimée en watt-heure ou en un multiple de cette unité. Le disque l présente à sa périphérie une surface crénelée, formée par une succession de dents 2. En outre, il présente dans sa surface et s'étendant jusqu'à sa périphérie, un secteur étroit 3, opaque, permettant le repérage à chaque tour du dIsque d'une position de référence donnée.Sur la figure 1, est également schématisé un écran transparent 4 placé devant le disque rotatif l, cet écran étant généraleent constitué par une vitre disposée sur une face du bottier du compter et permettant d'observer la rotation du disque et, dans les installations classiques, de lire avec un système mécanique intégré au compteur, en chiffre représentant le cumul de la consommation enregistrée. Comme déjà indiqué, un tel ensemble nécessite déplacement d'un préposé, qui relève alors visuellement les consommations de chaque compteur. Pour permettre, conformément à l'invention, un relevé à distance dans des conditions de fiabilité totales de la consommation indiquée par une pluralité de tels compteurs au moyen d'une interrogation par une ligne téléphonique, le cas échéant par une ligne spécialisée, on dispose au droit et dans le plan du disque rotatif l, un capteur optique, essentiellement constitué d'un photoémetteur 5, à rayonnement infra-rouge, dont le pinceau lumineux émis est réfléchi à travers l'écran 4 sur les dents 2 de la périphérie du disque 1 pour être renvoyé vers un photo-récepteur 6. Un jeu de deux lentilles 7 et 8 est disposé sur le pinceau lumineux émis puis réfléchi, du photo-émetteur 5 vers le photo-récepteur 6.En outre, un indicateur lumineux 9, constitué par une diode électroluminescente ou autre, est avantageusement associé au capteur de manière à permettre le contrôle de la rotation du disque par vérification du passage du secteur opaque 3 sur le faisceau lumineux, en provoquant une interruption sur le trajet lumineux, et par suite- une extinction de cet indicateur 9. L'ensemble permet également de positionner correctement le capteur lors de son utilisation, en particulier dans son calage vis à vis du disque rotatif. Le photo-émetteur 5, le photo-récepteur 6 et l'indicateur lumineux 9 sont réunis à des bornes de sortie qui relient le montage, pour la borne 10 à ia masse, pour la borne 11 à une source de tension délivrant un courant d'environ 50mA sous 5 Volts continus et pour la borne 12 à un circuit 13 de mise en forme du signal issu du poto- récepteur 6. A la sortie de ce circuit, le signal formé d'impulsions successives à chaque tour du disque, est transmis par un conducteur 14 à l'ensemble de comptage décrit ci-après. L'indicateur lumineux 9 est monté entre la masse et une borne de sortie 15 et est réuni par une connexion 16 à la sortie du circuit 13. Sur la figure enfin, l'ensemble constitué par le compteur et le capteur optique est schématisé globalement sous la référence '7. La figure 2 illustre plus particulièrement la réalisation des moyens qui permettent de traiter et d'exploiter le signal fourni par le capteur optique qui vient d'être décrit. On retrouve sur cette figure l'ensemble 17 et ses quatre bornes de sortie respectivement 10, 11, 12 et 15. Le signal fourni par le photo-récepteur reçu dans le circuit de mise en forme 13 est préalablement filtré à la traversée d'un filtre passe-bas comportant une résistance 18 et un condensateur 19, puis est transmis à un détecteur de seuil 20 qui discrimine les variations du signal issu du photo-récepteur, entre celui dû aux réflections sur les dents 2 ménagées sur la périphérie du disque et celui qui correspond au passage du secteur opaque 3, en réalisant un filtrage de niveau de ce signal. Par le conducteur de sortie 14, celui-ci est ensuite amplifié à travers un montage comportant une résistance 21 et un transistor 22. Le signal final, qui se présente de préférence sous la forme d'une impulsion carre d'amplitude et de durée ainsi prédéterminés, est alors transmis par une connexion 23 vers le dispositif ae traitement. Ce dispositif comporte principalement un ensemble de comptage constitué d'un micro-contrôleur 24, de préférence un micro-processeur à huit bits. Ce microcontrôleur comporte, de façon connue, un dispositif de remise à zéro 25, une horloge 26 fournIssant un signal de référence à 4MHz, une connexion de mise à la terre 27 et une connexion d'alimentation 28 sous 5 Volts continus, comportant un filtre 29, deux transistors 30 et 31 et une résistance 32. Le micro-contrôleur 24 est également associe à un bouton poussoir 33 permettant d'assurer le régalage initial de l'ensemble de comptage à la valeur lue sur le compteur, généralement représentée par une succession de chiffres, en les initialisant un à un par défilement de leur valeur, de O à 9. Un jeu de connexions 34 permet en outre d'introduire dans le micro-contrôleur 24, un coefficient de comptage déterminé selon diverses possibilités de sélection. Chaque impulsion de comptage permet d'incrementer ainsi à chaque fois l'information traitée par le micro-contrôleur, d'une quantité égale au coefficient de comptage sélectionné, en combinaison avec le contenu d'une table de valeurs, stockée dans une mémoire 35, faisant correspondre aux rotations successives du disque une information représentant une quantité déterminée d'énergie consommée. La mémoire 35 comporte une alimentation 36 et une prise de masse 37, la liaison entre le micro-contrôleur 24 et cette mémoire étant schématisée par la connexion 38. Enfin, l'ensemble de comptage comprend un mémoire tampon 39 et un bus de données 40, reliant le micro-contrôleur aux deux mémoires.Une connexion 41 permet par ailleurs de contrôler localement les informations ainsi stockées par l'ensemble de comptage au moyen d'un dispositif de visualisation, par exemple d'un système "Mini tel" s chénat is é sur le dessin sous la référence 42. La liaison à distance entre l'ensemble de comptage ci-dessus et une ligne d'interrogation et d'exploitation notamment du genre d'une ligne téléphonique, est réalisé via une connexion 43 par l'intermédiaIre d'un cIrcuIt d'interface comportant principalement un modulateur 44, un transformateur un adaptateur d'impédance 45, un filtre comprenant un condensateur 46 et une résistance 47, et un commutateur 48, permettant de brancher aux bornes de sortie de l'ensemble la ligne 49. Le modulateur 44 transforme le signal codé binaire reçu de l'ensemble de comptage par la connexion 43 en signaux selon deux fréquences, dont une correspond à un bit égal à O et l'autre à un bit égal à 1. Avantageusement le modulateur utilise une norme de codage pou- la transmission de ces données, par exemple la norme "Vidéotext", permettant ensuite l'affichage direct des données sur un terminal passif ou sa transmission vers un ordinateur couplé par un modem pour un traitement ultérieur. La liaison entre la ligne téléphonique 49 et l'ensemble de comptage en particulier le micro-contrôleur 24 est commandée à distances à travers une connexion 53 par un circuit 51, dont la sortie 52 envoie au microcontrôleur 24 un ordre d'interrogation. De préférence, le circuit 51 reçoit de la ligne 49 un signal de sonnerie, permettant, après détection, la connexion avec le microcontrôleur qui renvoie à travers le modulateur 44, d'abord un ordre de fermeture du commutateur 48 puis l'envoi des signaux représentatifs des informations de consommation stockées en mémoire. Le transformateur 45 est ici un adaptateur d'impédance, permettant l'isolement galvanique vis à vis de la ligne. Le circuit 51 comporte pour la détection de la sonnerie un redresseur et un filtre, et délivre un signal calibré transmis au micro-contrôlelr 24. Le fonctionnement du dispositif se déduit aisément des indications qui précédent : la consommation d'énergie enregistrée par le compteur correspondant à un nombre donné de rotations du disque, se traduit par un nombre correspondant de passages du secteur opaque 3, détectés par le capteur et transmis à l'ensemble de comptage à la sortie du circuit de mise en forme 13 sous forme d'une série d'impulsions. Le micro-contrôleur 24 reçoit ces impulsions et les stocke dans la mémoire 35 sous la forme d'un signal codé binaire, représentatif en permanence de ces informations et donc de la consommation enregistrée. Lorsqu'un opérateur souhaite à distance connaitre la valeur de cette consommation et procéder ainsi au relevé du compteur, par exemple au bout d'une période donnée d'utilisation, il lui suffit d'envoyer sur la ligne téléphonique 49 qui peut notamment être la ligne de l'usager, un signal d'appel correspondant à un numéro affecté à l'ensemble de comptage, en transmettant ainsi sur la connexion 50 vers le circuit 51 un signal de sonnerie qui excite l'entrée 52 du micro-contrôleur 24. Après un nombre de sonneries donné, ce micro-contrôleur envoi t à travers le modulateur 44 un ordre de fermeture du commutateur 48 de la ligne 49 puis, après une temporisation de connexion, émet un signal binaire coédé, correspondant à l'information stockée. Une fois ce signal demodulué, il est transmis sur la ligne, le microcontrôleur déconnectant enfin celle-ci en ouvrant le commutateur jusqu'à nouvel appel. On réalise ainsi un appareil de télérelevés de compteurs ou analogues, particulièrement sûr et d'encombrement très réduit, n' exigeant qu'une maintenance minimale et des réglages initiaux très limités, et enfin apte à utiliser une simple ligne téléphonique, le cas échéant une ligne spécialisée. Cet appareil peut être facilement raccordé à distance à un ensemble de traitement des informations reçues, ces informations pouvant être directement affichées sur un système de visualisation par exemple du genre "Minitel", en fournissant ainsi sous forme lisible en cinq chiffres de la consommation enregistrée par le compteur, donnée en watt-heure par tour ou toute autre unité, d'une maniere identique à celle qui peut être directement lue sur ce compteur. L'appareil peut être rendu "appelant" sur la ligne à la demande ou selon n'importe quelle périodicité souhaitée, le traitement des informations relevées pouvant être automatique, par exemple au moyen d'un ordinateur. De ce fait, le dispositif peut être couplé à un nombre aussi élevé de capteurs qu'on le désire, dont les informations sont ainsi automatiquement gérées pour effectuer simultanément ou successivement le relevé d'autant de compteurs, dans une zone ou un secteur particulier choisi, tel qu'un groupe d'habitations, un quartier, une ville, etc. L'appareil peut sans aucune difficulté s'adapter aux installations déjà existantes, sans avoir à modifier le compteur lui-même, n induit pas de perturbations électromagnétiques et/ou thermiques sur celui-ci et ne modifie pas l'accès et la lisibilité des chiffres affichés. il est aisément démontable, ne demande qu'une consommation réduite, comporte une durée de vie importante et ne présente qu'un faible coût pour sa fabrication, son adaptation et son raccordement au réseau de transmission et à une source d'alimentation. Bien entendu, et comme il résulte deja de ce qui précède, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1.- Appareil pour le relevé à distance de compteurs ou analogues, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (17), apte à fournir des impulsions successives dont chacune est représentative d'une unité donnée de consommation d'énergie, un ensemble de comptage (24-35) stockant lesdites impulsions successives pour conserve en mémoire un signal binaire codé représentatif de la valeur mesurée de la consommation enregistrée par le compteur, correspondant au cumul des impulsions fournies par le capteur, un circuit d'interface raccordé à une ligne téléphonique (49) et fournissant à l'ensemble de comptage un signal de détection de sonnerie, émis sur la ligne à partir d'un poste d'interrogation situé à distance et recevant en retour un signal de connexion de l'ensemble de comptage actionnant un relais de ligne (48) à travers un transformateur adaptateur d'isolement (45) et un modulateur (44) transformant le signal codé représentant l'information stockée dans l'ensemble de comptage en des signaux de lecture transmis sur la ligne et reçus par le poste d'interrogation. 2.- Appareil selon la revendication 1, appliqué à la lecture d'un compteur de consommation électrique comportant un disque métallique denté (1), tournant dans l'entrefer d'un électro-aimant et comprenant un secteur étroit et opaque (3), repérant chaque rotation complète du disque correspondant à une unité de consommation d'énergie déterminée, caractérisé en ce que le capteur comporte un photoémetteur (5) à rayonnement infrarouge, dont le pinceau lumineux émis est focalisé par une première lentille (7) sur la tranche du disque (1) puis réfléchi par celleci à travers une seconde lentille (8) sur un photorécep teur (6) de façon telle qu'il reçoive en permanence une fraction du pinceau lumineux renvoyé par le disque sauf au passage du secteur opaque (3) dans le pinceau émis, le photorécepteur (6) étant monté dans un circuit électrique qui détecte ce passage en fournissant à chaque tour du disque une impulsion de sortie. 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce -que l'impulsion de sortie créée par le photorécepteur (6) est filtrée par un filtre passe-bas (18-19) puis traverse un détecteur de seuil-(20) propre à discriminer les variations de réflexion sur les dents (2) du disque (1) vis à vis de celles créées par le passage du secteur opaque, en fournissant à la sortie du capteur des impulsions de comptage de durées et intervalles déterminées. 4.- Appareil selon l'une des revendications 2 Ou 3, caractérisé en ce que le photorécepteur (6) est monté en parallèle sur un voyant lumineux (9) qui s'éteint à chaque tour du disque (1) au passage du secteur opaque (5) au point de focalisation du pinceau lumineux, permettant au montage le calage mécanique du capteur vls-à-vis du compteur. 5.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ensemble de comptage est muni d'un bouton de réglage et de mise à zéro (33), permettant d'initialiser les valeurs stockées en mémoire à l'indication lue sur le compteur, notamment sous forme d'une séquence de chiffres. 6.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un dispositif de visualisation du genre "Minitel" est raccordé directement sur l'ensemble de comptage pour afficher les valeurs enregistrées. 7.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ensemble de comptage comporte un microcontrôleur (24) associé à une mémoire de programmation (35) par l'intermédiaire d'une mémoire tampon (39), les signaux binaires codés délibrés à la sorite de cet ensemble étant directement adressé au modulateur (44) qui délivre sur la ligne téléphonIque (49), à travers le relais de ligne (48) et vers le poste d'interrogation, des signaux caractéristiques de la valeur de la consommation enregistrée. 8.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les signaux sortant du modulateur (44) recevant le signal binaire codé provenant de l'ensemble de comptage sont émis avec deux fréquences distinctes, correspondant chacune respectivement aux bits zéro et un du signal binaire codé correspondant.