Brevet FR2612353A1 — publié le 19880916

DISPOSITIFS DE TRANSMISSION BIDIRECTIONNELLE ENTRE BUS DE DONNEES APPLICABLES NOTAMMENT AUX VEHICULES ACCOUPLES La présente invention a pour objet des dispositifs de transmission d'informations sur un bus bidirectionnel et sans contact et, en particulier, pour la transmission de données entre véhicules accouplés tels que tracteurs et remorques, ou semi-remorques, trains de chemin de fer, etc... Le problème des liaisons et, en particulier, des liaisons électriques et électroniques entre vehicules accouplés est bien connu de l'art antérieur et a été résolu jusqu'à présent par des accouplements électriques associés ou non aux moyens d'accouplements mecaniques. Le plus souvent, ces accouplements électriques sont réalisés à l'aide de cables et d'éléments males et femelles nécessitant un montage manuel. Or, le développement des véhicules accouplés et l'automatisation progressive des systèmes d'accouplements commandés directement depuis la cabine de pilotage, imposent la nécessité de moyens de transmission électriques ou électroniques à accouplement également automatique ou évitant les éléments mécaniques de l'accouplement électrique et les inconvénients que cela peut entratner (usures, faux contacts, oxydation, mauvaise transmission des signaux, etc...). Par ailleurs, le développement de l'informa- tique de bord amenant les données de mesure et de contrôle à un ou plusieurs calculateurs et renvoyant les ordres et commandes aux divers organes d'exécution (freins, signalisation, etc...), il devient imperatif de transmettre les données sans risque d'erreurs.On remarquera que, sur ce point, la transmission et le traitement de données numérisées apportent une amélioration par rapport aux données analogiques beaucoup plus sensibles aux erreurs, déviations, distorsions, parasites et autres perturbations. On remarquera également que la multiplication des données transmises se traduit actuellement dans de nombreux cas par des faisceaux de cables dont le nombre croissant augmente d'autant les problèmes d'accouplement et les risques d'erreurs. La présente invention a donc pour but de permettre la transmission bidirectionnelle de données circulant dans des bus bidirectionnels et ceci sans nécessiter de contacts électromécaniques entre éléments à accoupler. Qui plus est, le fait de transmettre bidirectionnellement toutes données par la voie la plus simple possible ne peut qu'entraîner de nombreux avantages. La transmission de données sur un bus bidirectionnel étant effectuée sans contact se fait donc à travers un milieu qui peut se réduire, par exemple, à une simple lame d'air. Pour un ou plusieurs bus bidirectionnels, l'équipement conforme à l'invention comprend deux parties symétriques émettriceslréceptrices de données comprenant chacune essentiellement au moins (a) un bus de données; (b) un dispositif de détermination du sens de transmission des informa. tions et donc, sélectivement, les données correspondant à l'émission ou à la réception; (c) un dispositif d'adaptation des signaux au mode de transmission, tel qu'un modulateur-démodulateur; (d) un récepteur et un émetteur proprement dits qui coopèrent respective= ment avec l'émetteur et le récepteur de la partie symétrique. On notera que les dispositifs de détermination de sens de transmission jouent un rôle important. En effet, dans tout système classique à calculateur central, le bus transmet à la fois les données revues par le calculateur pour etre mises en mémoire et/ou traitées et les données émises par le calculateur. L'utilisation de ce montage classique dans un système conforme à l'invention entraînerait nécessairement un rebouclage. Il faut donc rompre la boucle et inhiber l'émission pendant la réception et réciproquement. Dans ce qui suit, pour illustrer l'invention, on se référera à un ensemble automobile du type semi-remorque comprenant un tracteur et une remorque. A l'heure actuelle, sur ce genre de matériel, on utilise plusieurs calculateurs. Un premier est placé sur la remorque et est essentiellement chargé de l'acquisition des paramètres (charge transportée évaluée par la mesure de pression dans les suspensions, pression de gonflage des pneumatiques; selon les marchandises transportées, température, humidité dans la remorque, etc...). Le second calculateur, également monté sur la remorque, assure les calculs par exemple pour la commande de la lanternerie. Le tracteur est équipe d'un calculateur central assurant essentiellement la fonction "conduite" du véhicule. Ce type d'installation nécessite, pour la transmission d'informations entre tracteur et remorque, une quarantaine de fils de transmission (si l'on n'a pas recours au multiplexage), deux fils d'alimentation et, dans le cas du multiplexage, deux bus série, un bus interne à la fonction "conduite' et un bus "système" pour la fonction gestion. Ces bus transportent des informations à bas niveau de tension et faible courant. Or, au niveau de la sellette assurant l'accouplement tracteur-remorque, l'environnement est très sale (graisse, poussière, intempéries) et le matériel est soumis à des vibrations importantes, d'ou mauvaise transmission à bas niveau. Il en va pratiquement de meme dans tous les cas, avec ou sans multiplexage. Qui plus est, dans le cas d'un attelage automatique, les connecteurs doivent se positionner face à face avec une grande précision et présenter des protections contre les perturbations précitées. Dans le cas des ensembles semi-remorques, on concoit donc l'intéret tout particulier d'un couplage électrique sans connexion directe entre tracteur et remorque. Les circuits qui vont etre décrits ci-dessous à titre d'exemple peuvent, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, etre noyés dans une résine protectrice, ce qui permet une communication sans contact électrique direct, sans grande précision mécanique, mais fonctionnant correctement, quels que soient les salissures, vibrations et déplacements absolus ou relatifs. Les dispositifs conformes a l'invention s'appliquent quels que soient le nombre des calculateurs et leurs dispositions. On peut travailler avec un calculateur central unique monté sur le tracteur ou avec plusieurs calculateurs comme indiqué plus haut. Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques et les avantages de la présente invention, on va en décrire un mode de réalisation étant bien entendu que celui-ci n'est pas limitatif quant à son mode de mise en oeuvre et aux applications qu'on peut en faire. On se référera à - la figure 1 qui représente, schématiquement, le diagramme-bloc de l'un des deux ensembles symétriques constitutifs d'un dispositif de transmission de données conforme à l'in vention; - la figure 2 est un ensemble de chronogrammes de signaux du circuit de la figure 1. Dans cet exemple, on se réfère, à titre illustratif, à un bus bidirectionnel de type RS 485 de SAE. On notera que les dispositifs conformes å l'invention sont utilisables sur tout bus présentant deux états - un état Hbasse impédance" à niveau "O" ou "l"; - un état "haute impédance" ci-après dénommé HZ à niveau "1" ou "0" obtenu par exemple par des résistances connectées à une alimentation ou à la masse (montages à résistance dite de "pull-up" ou de "pull down"). Par ailleurs, tout dispositif conforme à l'invention doit inclure un interface permettant le passage des niveaux électriques spécifiques du bus bidirectionnel aux niveaux logiques habituels et inversement. Dans le cas du bus RS 485 la solution adéquate illustrée, à titre d'exemple, par la figure, fait appel à l'interface de type DS 3695 dont le synoptique est représenté sur cette même figure. Sur ce synoptique, les diverses dénominations symboliques ont la signification suivante DO/RI : en liaison avec le bus bidirectionnel, "sortie de données, entrée de réception" (data output/receiver input); : 6P/FI : en liaison avec le bus bidirectionnel, inverse de DO/RI; :W- : "autorisation de transmettre les données recues sur le bus" (receiver enable) quand l'état logique est "O"; . RO : "sortie de récepteur" (receiver output); dans le cas où WE est nul, les données recues sur le bus sont présentes sur RO. Si WE est à +5 V (selon le présente exemple), RO est à l'état de haute impédance; DI : "entrée des données logiques" (data input); . DE : "autorisation d'imposer sur le bus les données issues de DI" (data enable); si DE est à +5 V, le bus est en l'état que présente DI; si DE est à O V, le bus est à l'état "haute impé dance". On reviendra, ci-après, sur l'utilisation de cet interface dans le cadre du présent exemple de réalisation. Le dispositif conforme à l'invention assure la transmission des données entre le bus bidirectionnel (RS 485) et éléments d'émission EM et de réception REC coopérant, respectivement, avec les éléments équivalents de réception et d'émission du dispositif symétrique. En supposant, par exemple, le cas du tracteur semi-remorque, l'un des dispositifs (abri de la figure par exemple) est monté sur le tracteur, l'autre sur la semi-remorque. Ces deux dispositifs sont alors montés au voisinage imnédiat de la sellette d'accouplement de facon que les éléments d'émission des deux dispositifs soient en regard des éléments de réception assurant, ainsi, la transmission unidirectionnelle sur une voie emission-réception dans un sens et dans l'autre. La demande de brevet déposée ce jour par la demanderesse et intitulée "Dispositif de transmission d'informations" concerne des dispositions essentiellement mécaniques applicables dans le cas présente. Pour la réalisation de ces éléments de réception et d'émission, on utilise, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, des pots de ferrite, ce qui localise l'émission dans les dimensions géométriques du pot. On ne risque donc pas de perturber d'autres transmissions bien que les paires de dispositifs émission/réception ainsi associées ne soient pas en contact direct et admettent un jeu, ce qui est la base de l'intérêt de l'invention et assure la transmission en dépit des mouvements relatifs lies à ceux des deux éléments de véhicule (ici tracteur et remorque) et des différentes pollutions (graisse, poussière, eau, etc...). Ce système présente, également, l'avantage de rejeter des parasites à la reception, notamment en choisissant les pots de ferrite convenant de la facon la plus adéquate à la fréquence porteuse utilisée. L'élément récepteur REC est suivi d'un ensemble amplificateur filtrage AMPL-.FILTR. et d'un système de détection de niveau DETECT.NIV. à la sortie duquel les signaux recus Tx sont envoyés, d'une part à l'entrée DE de l'interface et, d'autre part, à celle RE par l'intermédiaire d'un dispositif temporisateur TEMPO. Les entrées DO/RI et DO/RI du DS 3695 sont connectées aux entrées INFO et INFO inverses l'une de l'autre du bus RS 485 par I'intermédiaire d'un ensemble tel celui de resistances et de capacités représenté à la figure et monté entre la masse et l'alimentation +5 V à travers une diode. Cet ensemble assure le filtrage et impose les états logiques 1 sur INFO et O sur INFO quand on est à l'état 3 que l'on definira plus loin. Par ailleurs, l'entrée DI de l'interface est, ici, mise à la masse et l'entrée RO est reliée, d'une part à l'alimentation à +5 V par l'intermédiaire d'une résistance et, d'autre part, à l'entrée d'une porte OU dont l'autre entrée est pilotée par un générateur de fréquence porteuse GEN.FREQ. La sortie inverse de la porte OU est reliée à la base d'un transistor dont le collecteur est alimenté à +5 V et l'émetteur relié, d'une part à la masse à travers une résistance et, d'autre part à l'élément d'émission EM par l'intermédiaire d'une capacité. Le tableau logique du fonctionnement de l'interface est le suivant 8 ! ! ! ! ! i ETAT ! Tx ! TX/DE ! RE ! RO ! RX ! DO/RI ! INFO ! DO/RI ! rRFD I x I I I I I ! I ! (1) ! O I 1 ! 1 HZ 1! O ! O ! 1 ! 1 ! ! t ! ! ! ! ! ! ! (2) ! 1 ! O ! O ! 1 ! 1 ! HZ ! 1 ! HZ ! O ! I I I I ! ! I (3) ! 1 I O ! 0 ! 0 I 1 ! HZ ! O ! HZ I 1 I I I I I I Etat (1) Un "O" reçu en INFO-DO/RI doit être transmis. Il correspond b un état prioritaire. La réception est inhibée (RO = HZ), le "O" est imposé sur DO/RI, ce qui se traduit par INFO = 0. Etat (2) T x = 1 en état non prioritaire. La réception fonctionne, les sorties DO/RI et DO/RI vers le bus sont à l'état haute impé dance. Si aucun autre interface qui pourrait être monte en parallèle n'a de "O" à transmettre, INFO = 1 de sorte que RO = 1 et Rx = 1, Rx correspondant à l'entrée de la porte OU en aval de l'alimentation à +5 V. Etat (3) Comme dans le cas précédent, Tx = 1, mais un autre interface impose un "0" sur la ligne (INFO = 0); cela entratne RO = O et Rx = O; le "0" recu est transmis. En fait, le rôle de cet ensemble est de transmettre les signaux reçus au REC et, dès que cesse la transmission, de repasser à l'émission avec le petit décalage nécessaire pour éviter le risque de bouclage auquel il a été fait allusion plus haut. Sur le synoptique de la figure, l'entrée RE de l'amplificateur A1 joue ce rôle de retardateur-décaleur dans le temps. En ce qui concerne l'amplificateur A2 de ce même synoptique, DE autorise le passage des données de DI, c'est-à-dire le "O" (DI étant à la masse) quand la réception est coupée au profit d l'émission. En ce qui concerne la temporisation TEMPO, elle sert à déclarer la mise en réception du circuit en fin d'émission d'un "0" du DE. Ceci permet de ne pas relire le "O" imposé et encore présent du INFO du fait de la constante de temps RC du filtrage assuré entre bus RS 485 et interface DS 3695. A la figure 2, on a représenté des chronogrammes de signaux DE,'KE, DO/RI et RO, afin d'illustrer le rôle du retard. Le signal reçu en DE passe de O à 1 à un instant tl et repasse de 1 à O à l'instant t2. Le signal XE passe de O à 1 avec DE mais revient de 1à O avec le retard Tw par rapport à t2 grâce à TEMPO. En ce qui concerne W/RI, avant tl on se trouve en haute impédance HZ pour passer à O au temps tl et reventr progressivement à la haute impédance à partir de t2, du fait de la constante de temps RC. Avant tl, RO est à +5 V (phase de lecture), entre tl et t2, RO est toujours à +5 V (phase à haute impédance HZ) et le reste après t2 (nouvelle phase de lecture). Mais si l'on n'avait pas de temporisation sur RE (tw = O), on aurait un décrochage de RO à O V (pointillés sur la figure), ce qui serait préjudiciable au bon fonctionnement. Pour ce qui est du couplage inductif, il s'effectue, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, en utilisant une frequence porteuse (par exemple de 250 kHz ou 500 kHz selon la cadence des informations numériques à transmettre) émise par le générateur GEN.FREQ. Cette fréquence n'est appliquée à la bobine d'émission EH que si INFO reçu du bus est un "O" prioritaire. Du coté réception REC, les signaux à fréquence porteuse sont traités en AMPL.FILTR. par exemple par un premier filtrage suivi d'un amplificateur à gain suffisant pour disposer d'une amplitude adéquate au redressement du signal. En comparant le signal redressé en DETECT.NIV. avec une tension de référence, on crée l'état logique correspondant. Si, par exemple "O" est présent sur le bus d'un ensemble tel celui de la figure 1, il engendre une fréquence en EM sur sa bobine d'émission, l'autre ensemble symétrique associé reçoit en REC ce signal à la fréquence porteuse et le transmet à son bus. Si "1" est présent sur le bus du premier ensemble, les systèmes ont à leur état naturel sans émission de part et d'autre. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise des pots de ferrite. Leur intérêt réside dans la localisation de l'émission à la section du pot. On ne risque donc pas de perturber d'autres transmissions, notamment si on utilise plusieurs paires d'ensembles tels que celui de la figure 1. Par ailleurs, comme on l'a déjà souligné, on rejette les parasites à la reception, les pots étant calculés pour travailler de façon optimale à la fréquence porteuse utilisée. On notera que, si dans ce qui précède, on s'est référé aux tracteurs et aux semi-remorques qui constituent un domaine d'application préféré de l'invention, il est évident que sans sortir du cadre de la présente invention de nombreuses autres articulations entre véhicules peuvent faire appel à cette invention tels que, par exemple, les éléments de trains de chemin fer (motrices et/ou wagons), en particulier dans le cas de rames articu lées, ce qui permet une interchangeabilité des éléments sans intervention sur les connexions lectriques ou électroniques de transmission de données. On remarquera également que ces dispositifs s'appliquent, dans tous les cas de transmission d'information, notamment sous forme numérique, ce qui elimine les erreurs ou imprécisions que peuvent entraîner les informations sous forme analogique. Ceci étend donc le domaine d'application à tout ce qui peut etre transmis sous forme numérique, ce qui peut aujourd'hui inclure, entre autres, en plus des données de mesure, la commande des données vidéo et/ou audio. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de transmission bidirectionnelle entre bus de données, caractérisé par le fait que des ensembles émetteurs EM/récepteurs REC associés à chacun des bus entre lesquels doivent etre transmises les données sont disposés face a face, chaque émetteur EM coopérant avec le récepteur RFC lui faisant face, les deux ensembles coopérant avec un jeu entre eux et comprenant chacun des circuits de séparation des données selon leur sens de transmission, les données INFO, INFO issues d'un bus étant orientées vers l'émetteur EM de l'ensemble correspondant pour transmission au récepteur REC de ensemble situé en face, puis au bus auquel est destiné la transmission des données, la transmission en sens inverse par l'autre émetteur EM et l'autre récepteur REC etant alors interrompu et pouvant reprendre quand cesse la transmission dans le premier sens. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérise par le fait que chaque ensemble émetteur récepteur comprend entre le bus BUS d'une part, et l'émetteur EM et le récepteur REC d'autre part, un circuit de détermination du sens de circulation et de selection des données issues du bus BUS orientées vers l'émission EM et des données issues de la réception REC et orientées vers le bus BUS, un dispositif d'adaptation des signaux au mode de transmission et l'émetteur et le récepteur proprement dits coopérant avec ceux de l'ensemble faisant face. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les émetteurs EM et récepteurs REC sont constitués par des pots de ferrites. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'entre bus BUS et émetteur EM et récepteur REC est prévu un interface assurant la détermination du sens de circulation et la sélection de données dont les signaux de sortie vers l'émission EM, sont associés à la frequence porteuse émise par un génératuer GEN.FREQ. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'entre récepteur REC et bus BUS est prévu un ensemble amplificateur-filtreur suivi d'un détecteur de niveau et de l'interface d'accès au bus BUS. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les signaux de sortie du détecteur de niveau sont transmis à l'interface, d'une part directement pour transmission au bus BUS, d'autre part indirectement a travers un dispositif de temporisation TEMPO, empechant un décrochage de l'interface lors des changements de sens de transmission. 7.- Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que l'interface est organisé autour de deux amplificateurs dont les entres de l'un Al sont reliées aux fils du bus et à la sortie à l'émission EM, l'entrée retard recevant les signaux de temporisateur TEMPO, tandis que l'autre A2 présente une entrée à la masse et les sorties vers les fils du bus BUS inhibant ainsi la réception REC quand fonctionne l'émission EM sous la commande du signal de sortie du détecteur de niveau DETECT. NIV. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'entre chaque bus BUS et son ensemble émetteur/récepteur est intercale un ensemble de filtrage R,C. 9.- Dispositif selon l'une des revendications 1 a 8, caractérisé par le fait qu'ils sont appliqués à la transmission de données entre véhicules accouplés. 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'ils sont appliqués à des ensembles tracteurs/semi-remorques.