Brevet FR2619947A1 — publié le 19890303

Le dispositif électronique objet de la présente invention, est destiné à assurer l'émission automatique de signaux sonores à bord des navires en mer par mauvaise visibilité, conformément à la règlementation maritime du Règlement International de 1972 pour prévenir les abordages en mer Les signaux normalisés, issues du code morse comprennent huit séquences sonores à savoir a) Navire à propulsion mécanique ayant de l'erre : son prolongé toute les deux minutes, - lettre T b) Navire à propulsion mécanique stoppé sans erre : deux sons prolon gés sépares par un intervalle de deux secondes environ, à des in tervalles de deux minutes, - - lettre M c) Navire non maître de sa manoeuvre, navire à voile, navire en pêche, navire remorquant : trois sons successifs, à savoir, un son prolon gé, suivi de deux sons brefs avec un intervalle de deux minu tes, - . . lettre B d) Navire remorqué : quatre sons consécutifs, à savoir un son prolon gé suivi de trois sons brefs avec un intervalle de deux minu tes, e . . . lettre B e) Navire au mouillage : trois sons consécutifs, à savoir un son bref suivi d'un son prolongé et d'un son bref avec un intervalle d'une minute, . - . lettre R f) Navire échoué : quatre sons consécutifs, à savoir un son bref suivi de trois sons prolongés avec un intervalle d'une minu te, . - - - lettre J g) Bateau pilote ayant de lierre : conne a) suivi d'un signal dtiden- tification consistant en quatre sons brefs, avec un intervalle de deux minutes, - / . .. . T et H h) Bateau pilote stoppé : comme b) suivi d'un signal d'identification consistant en quatre sons brefs, avec un intervalle de deux minu tes, - - / . . . . M et H L'expression "son bref" désigne un son d'une durée d'environ une seconde, ltexpression "son prolongé" désigne un son d'une durée de quatre a six secondes Les appareils de signalisation sonore fabriqués actuellement pour les navires en mer : pêche, servitude, plaisance, sont essentiellement des dispositifs d'émission de signaux sonores mise en oeuvre manuellement, à svoir :Corne, " BLASON ", Siflet électromagnétique ou pneumatique mis en marche manuellement par pression sur un interrupteur-poussoir fugitif ; avertisseur de brume fonctionnant manuellement à partir de gaz liquéfié fourni par une cartouche amovible ; corne de brume plastique ou métallique fonctionnant " à la bouche " L'invention présentée est caractérisée par le fait que la production des signaux sonores est entièrement automatique et la répétition des séquences choisies par ltopérateur navigant, conforme aux intervalles prescrits par la règlementation . Le dispositif selon l'invention permet de libérer entièrement le personnel de bord de la contrainte d'avoir à actionner toutes les minutes ou deux minutes les appareils de signalisation sonore, durant la conduite du navire par visibilité réduite ; cet avantage permet d'améliorer la sécurité, l'homme ainsi libéré de cette sujetion étant plus apte à assurer la veille visuelle et auditive appropriée conformément à la règle 5 " VEILLE tt du Règlement International de 1972 . Le dispositif comporte en outre la possibilité d'émettre un signal de " détresse " consistant à produire un son continu Le dispositif objet de l'invention est un système électronique entièrement statique - hormis le relais électromagnétique de commande de l'avertisseur sonore - réalisé à l'aide de circuits intégrés logiques et de semi-conducteurs discrets L'utilisation du dispositif ne doit pas apporter de gêne ou perturber le fonctionnement des récepteurs de bord, c'est la raison pour laquelle la réalisation utilise exclusivement des circuits logiques, sans multiplexage,de technologie MOS (de l'anglais " Métal Oxyde Semi-conductor ") ne délivrant aucun bruit parasite, ou émission de fronts raides dans les circuits d'alimentation.D'autre part, l'immunité au bruit ( 2,4 V pour 8 Volts de tention d'alimentation) des circuits NOS comparé aux circuits de la famille TTL (o,4 Voltsj permet le fonction nenlent de lséquipement malgré un environnement sévère à bord des navires, dû aux multiples perturbations d'origine électrique et radioélectrique champs électromagnétiques intenses provoqués par les émetteurs de bord HF, VHF, Radar, Sondeurs. Le dispositif objet de la présente invention se compose de blocs fonctionnels modulaires distincts réalisés à l'aide de cartes de circuits imprimés, le schéma synoptique de la figure 2 enumère et explique succinc tement le rôle de chaque s modules Module Alimentation (10) Le module alimentation (10) permet à partir du courant continu du bord, 12 ou 24 Volts nominal, d'obtenir deux tensions constantes de 8 volts et 12 Volts destinées à alimenter les circuits électroniques et le relais électromagnétique de commande Nodule Horloge (1 ) Le module horloge (1), constitue une base de temps.La période des impulsions dthorloge fournie la durée élémentaire de la manipulation, qui est la durée du " point " correspondant au son " bref Module Séquenceur (2 ) Le module horloge commande un séquenceur (2) constitué de trois compteursdécodeurs décimaux fournissant un cycle, caractérisé par un déplacement d'un niveau logique 1 (+ 8 Volts) successivement sur 23 sorties Les états hauts (+ 8 Volts) disponibles successivement aux différentes sorties des compteursdécodeurs aboutissent sur une matrice de pro grammation à diodes, permettant de sélectionner par un simple commutateur rotatif (3), huits séquences de manipulation. Une fois démarré, le cycle se poursuit automatiquement jusqu'à la fin, auparavant, lors de la mise en route de lTéquipement, un dispositif aura effectué la remise à zéro (RiZ) du séquenceur de façon à ce que ce dernier débute son cycle de fonctionnement d'une manière cohérente. Nodule Temporisateur (4) Le module temporisateur (4) commande la répétition du cycle de manipulation du séquenceur et défini l'intervalle de temps entre deux séquences consécutives. Cet intervalle est de 1 ou 2 minutes sélectionnable par un simple inverseur manuel (5) à la disposition de ltexploitant. Module Amplificateur Courant continu (6) Les signaux (états hauts) de sortie du séquenceur sont très fai bayes, intensité disponible d'environ 2 milliampères, et ne peuvent pas commander directement l'avertisseur sonore, en conséquence, un amplifica t!1r d courant continu (6) est nécessaire pour augmenter la puissance des sinaus géneres, pour que ceux-ci soient d'une intensité compatible avec le courant d'excitation du relais électromagnétique (7) commandant l'avertisseur ( Le relais électromagnétique de commande (7) assure un isolement galvaruque et permet une utilisation universelle Avertisseur (8) L'avertisseur (8) émet les signaux phoiques correspondant à la séquence de manipulation choisie, avec une intensité ainimuni de 120 db à 1 mètre de l'axe de l'avertisseur, et d'une fréquence adaptée au type de navire équipé (entre 250 et 700 Hz pour un navire de longueur inférieure à 75 mètres) L'avertisseur sonore est un dispositif classique : trompe, sifflet, " Klason " alimenté soit par un courant continu ou alternatif, soit fonctionnant avec un électro-compresseur pour les avertisseurs de grandes puissances . L'équipement permet en outre de générer à la demande une séquence en mode semi-automatique, par simple pression fugitive sur un contacteurpoussoir (9), d'autre part une position de " signal de détresse " est prévue par la mise en marche de lrinterrupteur (11) qui commande l'exci- tation du relais de commande (7) EXPOSE RETAILLE NODULE ALIMENTATION (FIGURE 3) L'Alimentation du dispositif s'effectue à partir des batteries de bord du navire, 12 ou 24 Volts de tension naminale. Le module alimentation (Fig 3) permet d'obtenir une tension constante de 8 Volts pour les circuits intégrés, et de 12 Volts pour les circuits à composants discrets, ainsi que l'alimentation du relais électromagnétique (7). La règulation de tension est effectuée par des régulateurs monolithiques à circuits intégrés, REG 1, et REG 2, ce dispositif permet un fonctionnement correct des circuits électroniques avec une tension d'entrée qui peut varier entre 12 et 32 Volts Deux diodes D1 et D2 insérées en série dans le + alimentation,évitent tout risque de dommage en cas d'erreur de polarité dans le raccordement extérieur sur la source d'alimentation du bord Les selfs de choc Li, 12 ainsi que les condensateurs C1, C2, C3 sont des éléments de filtrage et de découplage pour éviter toute entrée de signaux indésirables du type Haute Fréquence, dans le circuit d'ali mcntation . HODERE HORLOGE (FIGURE 48 Le circuit d'horloge est élaboré à partir d'un circuit intégré C.MOS du type CD 4093 B, 4 NANT TRICHER à 2 entrées, CI 1 La base de temps est constituée par les portes NAND 3 et 4 montées en multivibrateur, la fréquence d'horloge est déterminée par R2, P1, C1, C2 Le potentiomètre P1 permet d'étalonner l'horloge ; compte tenu de la valeur des composants utilisés, l'horloge délivre des impulsions rectangulaire d'une durée d'une seconde . A la sortie du multivibrateur, la porte NAND 2, montée en trigger ae Schmitt, permet la verticalisation des fronts montants et descendant des crenaux dthorloge de façon à obtenir un fonctionnement satisfaisant des compteurs du séquenceur (2) placé en aval . Un circuit de visualisation des impulsions d'horloge est constitué par la porte NAND 1 faisant office d'ampli-séparateur pour attaquer le transistor de commande T1, la diode électroluminescente DEL 1 insérée dans le circuit collecteur clignotte au rythme des crénaux montants de période 1 seconde. La résistance R7 limite le courant dans la diode à 17 Ma HODULE SEQUENCEUR (FIGURES 5 et 6) Le séquenceur se compose de trois compteursdécodeurs décimaux du type C.NOS CD 4017(12)commandés par deux bascules RS réalisées avec deux opérateurs inverseur NOR du type C.MOS CD 4001 B, CI 4 (13). Description et analyse du fonctionnement du séquenceur (FIG 5 et 6): Afin d' éviter toute aberration lors de la mise sous tension du dispositif, un circuit de remise à zéro automatique, RAZ, a été prévu Dès l'application de la tension d'ali entation de 8 Volts sur le circuit, le condensateur C2 se charge à travers R7, il en résulte une brève impulsion positive sur l'armature négative du condensateur, cette impulsion positive est appliquée simultanément à l'entrée RAZ des trois compteurs CI 1, CI 2, CI 3, par les diodes D4, D5, D6 .Simultanément à la remise à zéro des trois compteurs, les bascules RS 1 et 2 vont neutraliser les compteurs 2 et 3 suivant le processus suivant : à la mise sous tension, une impulsion positive est crée par le condensateur C1 et la résistance R3, cet ensemble place les bascules dans une certaine configuration, à savoir, la broche 4 de la basucle RS 1 et la broche 11 de la bascule RS 2 au niveau logique 1 soit + 8 Volts, ce qui bloque les compteurs CT 2 et Cl 3. A présent, seul un niveau logique 1 appliqué sur les secondes en trees broches 6 et 12 des bascules, peut faire changer l'état logique des sortie 4 et 11 Le compteur CI 1 ayant sa broche RAZ au niveau logique O par la résistance R8 n'est pas bloqué, en conséquence, celui-ci recevant les crénaux disponibles sur son entrée horloge H, les prend en compte et avance au rythme des fronts montants, toute les secondes Le niveau logique 1 se déplace donc de proche en proche de la sortie 1 à 8 pour arriver enfin au niveau de la sortie n 9 tl , à cet instant précis, deux processus se déclanchent a) la sortie 't 9 " va appliquer un niveau logique 1 à entrée validation V et bloque ainsi le compteur. b) simultanément, le niveau logique 1 de la sortie " 9 " est appliqué par la diode D1 à la seconde entrée 6 de la bascule RS 1 ce qui provoque le changement d'état de la sortie 4 qui passe donc à l'état bas O Volt . L'entrée RAZ du compteur CI 12 étant maintenant à l'état bas par la résistance R4, il se débloque et avance au rythme des crénaux d'horlo- ge de la sortie " 1 " à la sortie " 8 ", lorsque le niveau 1 arrive sur la sortie " 9 " , le même processus stétabli suivant le déroulement décrit cidessus : le compteur CI2 se bloque par l'application du niveau logique 1 sur son entrée RAZ et le niveau logique 1 appliqué sur l'entrée 12 de la bascule RS 2, débloque le compteur CI 3 par mise au niveau logique O de son entrée RAZ par la résistance R6 Le troisième compteur effectue donc son cycle de n 1 n à n 8 It arrive à " 9 " , le compteur se bloque par application du niveau logique 1 sur l'entrée validation V A cet instant, tous les trois compteurs sont bloqués sur le position " 9 ". En définitive, il s'est produit un cycle par compteur, et un seul, ceci de façon tout à fait automatique après la mise sous tension du module séquenceur . Les impulsions d'horloge étant produites avec une durée d'l seconde, il en résulte que les niveaux reçus sur chaque sorties des trois compteurs auront cette même valeur, compte tenu du plan de cablage élaboré sur le schéma électrique de la figure 5, nous obtiendrons 23 niveaux hauts successifs d'une durée de 23 secondes, sorties A à U A partir de ces 23 niveaux hauts cycliques, une matrice à diodes (14), permet de progranmrgn'importe quelle lettre de l'alphabet morse, à savoir - 1 diode en service = 1 seconde soit un " son bref - 5 diodes en service = 5 secondes soit un " son prolongé " - absence de diode = silence d'1 1 seconde Nota : les diodes de programmation sont nécessaires et évitent d'en- tuels " envois " de niveau logique 1 vers les sorties qui se trouvent au niveau logique O ce qui entrainerait la destruction des circuits intégrés CD 4017 B. Le schéma aectrique de la figure 6 représente le cablage du pro grammateur à diodes, cette matrice comporte 76 diodes et permet d'élaborer la manipulation des 8 séquences disponibles, un commutateur rotatif (3) sélectionne les huits séquences. Les signaux correspondant aux Séquences seront disponibles sur la sortie A La figure 7 représente le diagramme du programmateur à diodes,sous une forme permettant une compréhension plus aisée de la programmation un point représente une diode en service, donc un niveau logique 1 ; l'absence de diode correspond à aucun état logique disponible. La lettre R : . - . est donc programmé comme suit 1 diode en service en sortie 2 de CI 1 Repère B = 1 point d'1" absence de diode en sortie 3 de CI 1 = silence d'l" 5 diodes en service en sortie 4-5-6-7-8 de CI 1 Repère F,A,C,D,E = 1 Trait de 5" absence de diode en sortie O de CI 2 = silence d'1" 1 diode en service en sortie 1 de CI 2 Repère H = 1 point dol1" nous aurons donc bien un signal correspondant à la lettre R sous la forme d'un état logique 1 en sortie A lorsque le commutateur rotatif (3) sera positionné sur la position 7 . Nous avons vu ci-dessus qu'après avoir effectué un cycle complet, les 3 compteurs (12) étaient bloqués sur la position " 9 ", le rôle du module temporisateur (4) à pour rôle de réactiver le séquenceur pour la reprise automatique de la manipulation, ce qui se produit lorsqu'après 1 ou 2 minutes (suivant la position de l'inverseur Inv. 5), le niveau logique 1 appliqué en T sur les 3 RAZ, figure 5, disparait, à ce moment précis,le processus de reprise de la manipulation se renouvelle, la remise à zéro des compteurs (12) étant alors effective . MODULE TEMPORISATEUR (FIGURE 8) Le module temporisateur est constitué par un circuit intégré de technologie C.MOS type CD 4060 ils), suivi d'un amplificateur à courant continu Le circuit CD 4000 B CI 1 (15) intégra un oscillateur et 14 diviseurs par 2 montées en série Les valeurs des résistancesR1, R2, P1 et du condensateur C3, conditionnent la période des oscillations de base, dans le cas présent cette dernière.est règlée pour 7,3242187 ps, soit 136ri33 Hz, à l'aide de la re- sistance ajustable R1 . A la sortie Q12 de CI1, on recueille ainsi un créneau de niveau bas suivi d'un créneau de niveau haut d'égale durée à savoir : 7,3242 X 2"12 soit en secondes, 0,0073242 X 4096 = = 30 secondes la sortie Q13 délivrera des créneaux de : 7,3242 X 2'13 soit 0,0073242 X 8192 = = 60 secondes nous aurons en définitive deux cycles disponibles de 1 et 2 minutes générés par les sorties Q12 et Q13 . Une remise à zéro de circuit CI 1 est prévu à la mise sous tension par D1, C2 et R3 . Le circuit C.MOS CD 4060 B ntest pas capable aux niveaux de ses sorties diviseurs Q12 et Q13 de délivrer un courant supérieur à 2 ou 3 milliampères en conservant la tension nominale des niveaux hauts générés - 8 V, ce faible courant n'autorise pas la commande de réactivation simultanée des trois compteurs (12) du séquenceur (2) placé en aval, c'est la raison pour laquelle un amplificateur à courant continu a été prévu . Cet amplificateur classique est constitué par les transistors T1 et T2, la tension de commande de RAZ est disponible au niveau du collecteur de T2 avec une tension d'environ 11,4 Volts compte tenu de la chute de tension de 0,6 V entre émetteur et collecteur de T2 . L'inverseur Inv. (5) plac6 sur la face avant du coffret électronisélectionne la durée de l'intervalle entre deux séquences, 1 ou 2 minutes. MODULE AMPLIFICATEUR A COURANT CONTINU ET RELAIS (FIGURE 9) Les états hauts correspondant aux signaux générés par le séquenceur de manipulation ne peuvent délivrer qu'un courant de quelques eilliampères, 2 à 3, cette faible intensité est incompatible avec la puissance nécessaire pour exciter le relais électromagnétique de commande de l'avertisseur sonore, aussi m amplificateur est-il nécessaire L'amplificateur est réalisé avec deux transistors NPN T1 et T2 montés en Darlington, dans le circuit collecteur de T2 se trouve l'inductance du relais électromagnétique de commande RL1, la diode D, montée en parallèle sur le bobinage à pour but d'éliminer les effets de surtension de st induction au moment de la coupure.L'amplificateur est alimenté à partir du courant régulé de 12 Veltes via le relais RL1 (7), cette disposition évite d'avoir à remplacer le relais par un modèle 25 Velts lorsque le navire est pourvu de batteries d'accumulateurs 24 Volts de tension nominale Avertisseur (8) L'avertisseur (8) et les signaux phoniques correspondant à la séquence de manipulation choisie, avec une intensité lînjitini de 120 db à 1 mètre de l'axe de l'avertisseur, et d'une fréquence adaptée au type de navire équipé (entre 250 et 700 Hz pour un navire de longueur inférieure à 7j mètres! .L'avertisseur sonore est un dispositif classique : trompe, sifflet, " Klason ", électromagnétique alimenté directement en courant continu, soit par un électro-compresseur pour les avertisseurs de grandes puissances. La tension nominale de l'avertisseur ou de lélectro-compres seur devra être compatible avec l'énergie disponible à bord du navire soit 12 ou 24 Volts CC. L'avertisseur est bien entendu à l'extérieur du coffret électronique du dispositif objet de la présente invention. lNl6KCONNECTION GENERALE (FIGURE 10) La figure 10 représente le schéma électronique d'interconnection générale du dispositif constitué par les modules horloge (1), séquenceur (2) temporisateur (4), amplificateur à courant continu (6), Relais (7), alimentation (10). Les six modules sont réalisés sur carte de circuits imprimés, enficheables pour permettre une maintenance facile et rapide,les modules sont contenus dans un coffret en ABS revêtu d'un blindage à base de nickel contre les perturbations électromagnétiques et les radiofréquences. Les organes d'exploitations sont placés sur la face avant du coffret, nous trouvons : l'intérrupteur marche-arrêt (16), le commutateur rotatif (3) de sélection des séquences de manipulation, l'inverseur (5) qui détermine le temps de répétition des séquences, l'interrupteur poussoir bipolaire fugitif (9) qui permet de générer une séquence immédiatement, en neutralisant le temporisateur. L'interrupteur détresse (11) permet l'excitation du relais RL1 (7) et actionne en permanence l'avertisseur (8). Des voyants de visualisation réalisés à l'aide de diodes électroluminescentes, permettent de contrôler le fonctionnement correct du dispositif : VI atteste par son clignotement à la seconde du bon fonctionnement de l'horloge, V3 visualisé la présence du 12 Volts régulé, V4 du 8 Volts régulé ; le voyant V2 contrtle la sortie des séquences manipulées et s'allume et s'éteint en suivant le rythme des signaux délivrés. Sur l'arrière du coffret, nous trouvons : une borgne masse pour la muse d la masse du dispositif, un connecteur d'entrée de l'énergie de bord 12 ou 24 V, un connecteur de sortie AV - AV alimentant l'avertisseur (). Il es bien entendu que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui constitue seulement un exem auquel de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte de la présente invention par exemple, l'horloge peut etre réali sée avec une stabilisation par Quartz au lieu d'un circuit RC, le nombre des séquences disponibles peuvent etre réduites ; il est possible d'adjoin dre en sus les signaux de manoeuvre et signaux d'avertissement, ainsi que les signaux lumineux correspondants. La présente invention trouve son application à bord des navires en mer, suivant la définition de la règle 3 a du Règlement International de 1972 pour prévenir les abordages en mer REVENDICATIONS 1 Dispositif électronique de sllalisation sor. r capable dlé.met- tre automatiquement et séquenciellement les signaux phoniques règlementaires à bord des navires en mer, caractérisé en ce qu'il comporte une horloge (1) commandant un séquenceur (2) générant huit séquences de Ùani- pulation sélectionnables par un commutateur rotatif (o) et pourvu d'un temporisateur (4) permettant la répétition des séquences avec un intervalle de une ou deux minutes. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est réalisé avec des circuits intégrés de technologie C.MOS et Semi-Conducteurs discrets. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le séquenceur (9) est réalisé par trois compteurs-décodeurs décimaux de type CD 4017 B (12) activé par deux bascules RS (13! A) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la programmation des huits séquences de manipulation est optenue par une matrice à diodes (11) 5) Dispositif selon les revendications 2, 3, l en ce que la réactivation du séquenceur (2) est déterminée par le circuit oscillateurdiviseurs d'un circuit intégré CD 4060 B (15) . 6) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, l, et 5 caractérisé en ce quTil est réalisé à l'aide de blocs fonctionnels modulaires enficheables 7) Dispositif selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un interrupteur (llj commandant la mise en marche d'un signal de détresse