Brevet FR2608336A1 — publié le 19880617

PROCEDE DE TRANSMISSION DE SIGNAUX ET DISPOSITIF UTILISE POUR CETTE TRANSMISSION La présente invention se rapporte a un procede de transmission de signaux a un appareil situe soit dans le sol soit sur le sol ou dans un autre milieu solide ou liquide. En particulier, la presente invention concerne un tel procede sans devoir faire appel a un conducteur électrique. La présente invention se rapporte egalement a un appareil approprie pour realiser le procede de l'invention. I1 est actuellement difficile et généralement impossible d'envoyer des ordres a un appareil enfoui dans le sol ou meme situé a 1 extrémité d'un train de tiges de forage, a moins que cet appareil ne soit relie a la surface du sol par un conducteur electrique, ce qui n'est pas toujours souhaitable ou facile a realiser. En prenant l'exemple du forage, les tiges sont vissées, toujours dans le meme sens, il est donc en pratique impossible de relier un appareil situe a 1' extrémité du train de tige a un operateur situé en surface, du fait de la torsion du fil, de la nécessité de l'enfiler dans le train de tige et de le faire sortir de la sondeuse en surface. Afin de remedier a ces inconvénients, il a déja éte propose d'utiliser des procédés agissant par ultra-sons a intérieur de la boue de forage ; cependant ce type de procédé est relativement coûteux et n' est applicable qu'en forage a la boue ou a l'eau. Des procédés agissant par ondes électromagnétiques envoyées dans le sol ont également été proposes ; mais ces procédés sont limités par la faible pénétration dans le sol des ondes électromagnétiques, ce qui implique nécessairement des appareillages de fortes puissances si l'on veut transmettre a une profondeur raisonnable. Vu les nombreuses applications possibles, il serait souhaitable de pouvoir disposer d'un procédé et d'un appareillage capables de transmettre des signaux a des appareils enfouis ou non dans le sol et ce sans nécessiter de conducteur électrique. Le procede de la presente invention a pour but de remedier aux inconvénients mentionnes cidessus. La présente invention a pour objet un procede permettant de transmettre des signaux a un appareil enfoui ou non dans le sol sans utiliser de conducteur electrique entre l'appareil emetteur et l'appareil recepteur. La presente invention a également pour objet un procédé de transmission de signaux utilisant les procédes utilises en géoélectrique continue ou bisse fréquence. ta présente invention a également pour objet un tel procédé qui permet d'atteindre des appareils enfouis dans le sol a grande profondeur sans nécessiter l'utilisation de puissance importante. La présente invention a également pour objet un procédé qui permette de transmettre de l'énergie électrique a un appareil enfoui dans le milieu. Le procede de la présente invention pour la transmission d'énergie électrique et de signaux a un appareil enfoui ou non dans le sol ou dans un milieu solide ou liquide sans utiliser de conducteur electrique entre les appareils de transmission, est caractérisé en ce qu'il consiste a - utiliser au moins deux dipoles électriques, l'un émetteur et relie a un generateur de tension continue ou alternative, et au moins un autre récepteur enfoui ou non dans le sol, et connecté å un appareil en attente d'un ordre. - envoyer au moyen du dipole emetteur, un courant electrique dans le milieu généré par le generateur de tension. - detecter ce courant au moyen du dipôle récepteur. - actionner au depart de ce dipole recepteur une commande électrique solidaire de l'appareil en attente d'ordres. Be procédé de l'invention est egalement décrit a l'aide des Figures annexées, dans lesquelles la Figure 1 représente une application du procédé de l'invention a la commande d'un appareil enfoui dans le sol, ou posé sur le sol, la Figure 2 représente une application du procédé de l'invention å la commande d'un appareil situé au bout d'un train de tiges. la Figure 3 représente une réalisation du procédé de l'invention dans le cas d'un appareil pose sur le sol ou enfoui dans le sol. En se référant a la Figure 1, on utilise le procédé de l'invention pour transmettre des ordres a un appareil(2) enfoui dans le sol. Au moyen de deux électrodes A et B, on constitue un dipôle émetteur (1). On le raccorde a un générateur de tension En travaillant sur différentes fréquences, le diple recepteur (2) actionne la commande solidaire de l'appareil (6) en attente d'ordre, associée aux électrodes P et Q, ce qui permet de faire effectuer par l'appareil (6) les actions souhaitees. A titre d'exemples de commande, on peut notamment utiliser un relais, ou les differentes voies d'un bus de commande ou de données liees à un microprocesseur. On dispose ainsi d'un moyen de donner plusieurs ordres a un appareil enterre dans le sol, avec un dispositif d'une puissance qui ne depasse généralement pas quelques watt. Pour envoyer un courant dans le sol, on a simplement raccorde le dipôle emetteur (I) a un générateur de tension (5) continue ou alternative. Lorsque l'on emet en surface une tension soit positive, soit negative soit nulle, ou differentes frequences, le dipole recepteur (2) effectue la conversion de signal et transmet les ordes a l'appareil C6) en attendre d'ordre ou d'information. On peut évidemment utiliser tout générateur de tension pour le raccordement au dipole émetteur. Selon un mode d' exécution simple du procédé de l'invention, on envoie un ordre d'ouverture de relais par une emission de courant continu polarisé dans un sens et sa fermeture par une coupure de courant. Un deuxième relais commandant une autre fonction peut etre commandé par une polarisation inverse. En se référant a la Figure 2, on utilise le procédé de l'invention pour transmettre des ordres a un appareil (2) situé au bout d'un train de tiges. Dans ce cas, le systeme est simplifié puisque l'on dispose d'une électrode privilegiee : le train de tige luiTneme (4). I1 suffit alors d'isoler électriquement de la partie supérieure (4.1), la partie inferieure (4.2) du train de tiges contenant l'appareil (6) et son dipode récepteur (2). Pour ce faire, on place un materiau isolant (3) entre les deux parties du train de tiges. Quels que soient les modes d'exécution du procede de l'invention, on peut utiliser des transformateurs frequence-tension lies chacun a une voie d'un bus d'un circuit contenant unmicroprocesseur, pour travailler en parallele sur un bus de donnees et de commandes, chaque frequence correspondant a une ligne de bus dans la configuration utilise. Ainsi, en travaillant avec 8 fréquences, on peut commander un microprocesseur 8 bits standard. En utilisant le meme procede, on peut reenvoyer ensuite des ordres vers le dipôle primitivement émetteur a condition de disposer d'une source d'énergie raccordee a 18 appareil. Generalement cette source d'énergie sera située dans l'appareil raccordé au dipôle primitivement recepteur. Toujours en utilisant le meme procédé, on peut charger un accumulateur solidaire de l'appareil associe au dipole recepteur en utilisant un deuxieme dipôle recepteur servant å charger cet accumulateur. L'appareil dispose donc d' énergie pour renvoyer des informations vers le dipôle primitivement émetteur. Toujours en utilisant le meme procédé, on peut utiliser un milieu autre que le sol comme milieu de transmission par exemple le béton, une digue, un remblai, un mur, l'eau et en général tout solide ou liquide. Une des caractéristiques du procédé de l'invention réside dans le fait qu'il n'est ni limite en distance ni en profondeur; l'intensité du courant dans le sol reste toujours supérieure a quelques milliamperes meme avec des tensions démission faibles. I1 suffit d'adapter la tension d'emission et la géométrie des dipôles pour recuperer du signal. Le procédé, du moins dans sa fonction transmission de données dans les sols est limite en debit. En effet, pour s'affranchir des courants vagabonds dans le sol, on a intérêt a envoyer des trains de fréquences plutôt que des fréquences isoles, ce qui limite le debit d'information. La profondeur, qui limite la transmission des signaux hautes frequences, limitera également la quantité de lignes de bus que l'on pourra commander. L'invention porte egalement sur un dispositif destiné a réaliser le procédé de l'invention. Un appareil simple est représenté en Figure 3. En se referant a cette Pigure, on montre en partie émetteur (1) un generateur de tension (2) relie a un générateur de fréquence (3), travaillant sur plusieurs fréquences, lui-meme relie a un generateur d'ordres commande par microprocesseur (4), deux électrodes SA et 5B plantées dans le sol (6). Bien que le procédé de 1' invention soit decrit å 1' aide de modes d'exécution particuliers, il est entendu que des modifications peuvent y etre apportées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. L'appareil recepteur (7) est constitue de 2 électrodes 8A et 8B formant dipôle, reliees a un transformateur frequence-tension (9) alimente par un générateur de tension (11). A chaque frequence d'entree captée par le transformateur frequence-tension correspond une ligne de sortie sur laquelle est connectée une ampoule témoin qui s'allume quand la fréquence sur laquelle est calée la ligne de sortir, est émise par le dipôle emetteur et perçue par le dipole récepteur. REVENDICATIONS 1) Procede pour la transmission d'énergie électrique et de signaux a un appareil enfoui ou non dans un milieu comme le sol sans utiliser de conducteur electrique entre les appareils de transmission, caracterise en ce qu'il consiste a - utiliser au moins deutdipoles électriques, l'un emetteur et relie a un generateur de tension continue ou alternative, et le ou les autresrecepteurs, enfouis ou non dans ce milieu, et relié a un appareil en attente d'ordre - envoyer au moyen du dipôle émetteur, un courant électrique dans ce milieu, généré par le générateur de tension ;; - detecter ce courant au moyen du ou des dipôles recepteurs - actionner au depart de ce dipole recepteur, une commande électrique solidaire de l'appareil en attente d'ordre. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que, le dipole primitivement emetteur et le dipôle primitivement recepteur deviennent respectivement le dipole récepteur et le dipôle emetteur pour autant que chaque dipole soit relié a un générateur de tension. 3) Procédé de transmission d'énergie électrique à un accumulateur en vue de le charger, sans utiliser de conducteur électrique entre les appareils de transmission, caractérisé en ce qu'il consiste a - utiliser deux dipôles, émetteur relie a un générateur de tension, un ou plusieurs récepteurs relies a l'accumulateur - envoyer au moyen du dipôle emetteur, un courant dans le milieu généré au moyen du generateur de tension X - detecter ce courant au moyen du ou des dipôles récepteurs - charger l'accumulateur. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le milieu de transmission est différent du sol, et constitue par un solide ou un liquide quelconque. 5) Dispositif pour une mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérise en ce que la commande électrique solidaire de l'appareil est soit un relais ou les differentes voies d'un bus de commandes ou de données. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' il comprend un convertisseur frequence-tension pour actionner l'une ou l'autre voie du bus de commandes ou de donnees. 7) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dipôle émetteur est raccord a un générateur de tension et que les électrodes du dipôle recepteur sont placees sur des équipotentielles differentes. 8) Procédé selon la revendication 4, caracterise en ce que le milieu de transmission est constitué par du béton, du remblai, une digue, un mur, l'eau.