Brevet FR2612026A1 — publié le 19880909

-- 1-- DISPOSITIF INDUCTIF D'ECHANGE RAPIDE DE DONNEES ENTRE DEUX SUPPORTS. La présente invention concerne un dispositif d'échange rapide de données entre deux supports, notamment entre un poste fixe et un support déplaçable, par transmission induc- tive de signaux logiques. Un tel dispositif est utilisable spécialement dans des systèmes d'automatisation de proces- sus industriels. Pour effectuer une transmission inductive de signaux logi- ques, entre un support de données déplaçable et un poste fixe de lecture et d'écriture, il est connu d'utiliser: - un circuit résonnant relié à une source.d'énergie et comportant au moins une bobine de transmission magnétique- ment accouplable à une bobine correspondante du support et enroulée sur un barreau de ferrite à forte perméabilité, et une capacité accordant ledit circuit sur une fréquence déterminée; - un circuit d'émission et un circuit de réception de signaux logiques électriquement reliés à la bobine de transmission de manière que celle-ci soit parcourue par un courant haute fréquence modulable par lesdits signaux; - 2 - - un circuit logique de gestion de l'échange, susceptible d'être relié, d'une part, aux circuits d'émission et de réception et, d'autre part, à un système d'exploitation; le circuit résonnant peut présenter une seule bobine de transmission fonctionnant en émission et en réception ou deux bobines de transmission dont l'une fonctionne en émission et l'autre en réception. On a observé que la présence de pièces métalliques au voisi- nage du support mobile entraîne des perturbations qui ris- quent d'altérer l'échange de données, entre le poste fixe et le support mobile. De plus, la dispersion des valeurs des composants du circuit d'émission, notamment des condensa- teurs de ce circuit, peut également causer un désaccord du circuit résonnant et par suite l'apparition de signaux perturbants produisant une confusion avec les signaux utiles. Enfin, les variations de température subies par le dispositif, en particulier par le barreau de ferrite, risquent aussi d'altérer l'échange de données. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients des dispositifs connus d'échange inductif de données et cela à l'aide de moyens simples. Elle a pour autre but d'assurer un échange rapide et fiable de données par voie inductive entre un support mobile et un poste fixe de lecture-écriture en milieu industriel. L'invention concerne un dispositif du type décrit dans le préambule, comprenant: - un circuit d'accord automatique destiné à maintenir la fréquence du circuit résonnant à une valeur nominale et comportant un organe comparateur, cet organe comparant un signal représentatif de la fréquence du circuit à une valeur de consigne et délivrant en fonction de leur écart un signal d'erreur; et - 3 - - un moyen d'accord recevant ledit signal d'erreur et asso- cié au circuit résonnant pour faire revenir la fréquence de ce dernier à sa valeur nominale. L'échange de données entre le support par exemple mobile et le poste de lecture-écriture par exemple fixe qui contient le circuit résonnant, les circuits d'émission et de récep- tion et le circuit logique de gestion est dès lors amélioré. On peut par voie de conséquence effectuer sans inconvénient un échange rapide et fiable de données avec un système d'exploitation tel qu'un automate programmable ou autre système de gestion d'un processus industriel. De préférence, le moyen d'accord comprend une bobine d'accord associée au circuit magnétique de la bobine de transmission et parcourue par un courant continu image du signal d'erreur. Le courant continu peut être généré par un amplificateur d'asservissement relié à un comparateur de phase. On réalise ainsi de manière simple l'accord automati- que recherché, par superposition d'un champ magnétique continu de correction du champ magnétique haute fréquence. Dans un mode de réalisation extrêmement simple, le circuit magnétique est avantageusement commun à la bobine de trans- mission et à la bobine d'accord et comporte pour la bobine de transmission un barreau de ferrite ou analogue et pour la bobine d'accord un noyau en U en fer doux ou analogue; les extrémités des branches du noyau en U adjacentes au barreau sont de préférence entourées par des bagues électriquement conductrices formant un écran pour le champ magnétique à haute fréquence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation non limitatif. - 4 - La figure 1 est un schéma synoptique illustrant une forme d'exécution d'un dispositif d'échange de données en milieu industriel conforme à l'invention; La figure 2 est un schéma synoptique représentant les circuits d'émission, de réception et d'accord du dispositif de la figure 1; La figure 3 montre un mode de réalisation préférentiel du moyen d'accord automatique. Le dispositif 10 d'échange de données de la figure 1 compor- te un poste 11 de lecture-écriture et un support de données 12 lié à un mobile, par exemple à une palette portant un produit en cours de traitement dans un processus de fabrica- tion. Il va de soi que le support 12 peut également être porté par une personne ou un animal. L'échange de données doit s'effectuer par transmission inductive bidirectionnelle de signaux logiques entre une bobine de transmission 13 du poste 11 et une bobine de transmission 14 du support 12 de manière à lire et écrire des données dans celui-ci. Les bobines de transmission 13,14 sont des bobines d'émission- réception, mais l'une ou l'autre pourrait être remplacée par une bobine d'émission et une bobine de réception. Le support comprend des circuits d'émission et de réception accouplables à un circuit résonnant dont fait partie la bobine 14; il comprend aussi une logique interposée entre les circuits d'émission et de réception et une mémoire de données ou autre organe numérique de mémorisation à lecture et écriture, ainsi qu'une alimentation. L'alimentation peut être autonome; elle utilise présentement l'énergie reçue du poste 11 via la liaison inductive. Le poste de lecture-écriture est relié par l'intermédiaire de lignes d'émission et de réception à un contrôleur ou un interface 15 lui-même relié via un bus 16 à un système d'exploitation 17 par exemple constitué par un automate programmable. Une source d'énergie 18 alimente l'interface , le poste de lecture-écriture 11 et, via la liaison inductive, le support de données 14. Le contrôleur 15 est un circuit logique de gestion de l'échange. Il dialogue avec le système d'exploitation, de manière d'une part à interpréter les ordres donnés par celui-ci et à les transmettre au support mobile 12 par l'intermédiaire du poste de lecture-écriture 11, d'autre part à répondre au système d'exploitation en fonction des données lues dans le support 12 par le poste 11. Le contrô- leur 15 réitère les messages en cas d'erreur de transmis- sion. Certains des organes présentement décrits comme appar- tenant au poste 11 peuvent être disposés dans le contrôleur 15. Comme on le voit plus en détail sur la figure 2, le poste de lecture-écriture 11 comprend un circuit résonnant 20, un circuit d'émission 21 et un circuit de réception 22 pour les signaux logiques échangés avec le support mobile 12, ainsi qu'une alimentation 23 reliée à la source d'énergie 18 alimentant les divers circuits. Le circuit résonnant 20 comprend la bobine 13 et au moins une capacité 19 et il est relié par des conducteurs 24,25 aux circuits respectifs 21,22. Selon l'invention, le poste 11 présente un circuit d'accord automatique 26. Le circuit d'accord 26 est destiné à maintenir la fréquence du circuit résonnant à une valeur nominale et il est relié par une liaison 27 à un moyen d'accord 28 comprenant une bobine 29 associée au circuit magnétique 30 de la bobine de transmis- sion 13. Le circuit d'accord 26 comporte une logique de déphasage 31 reliée à une première entrée 32 d'un comparateur de phase 33 dont une deuxième entrée 34 est reliée à la bobine 13 par - 6 - exemple via le conducteur 25. Une logique de modulation 36 fait partie du circuit d'émission 21. La sortie 35 de la logique 36 est reliée à un amplificateur d'émission 37 dont la sortie est reliée au conducteur 24. La sortie continue du comparateur de phase 33 est reliée à un amplificateur d'asservissement 38 dont la sortie est couplée au circuit résonnant 20 via le conducteur 27. Il convient de noter que le poste de lecture-écriture ll présente de plus une horloge formée d'un oscillateur à quartz 39 relié à un diviseur de fréquence 40 dont les sorties 41,42 pilotent respectivement la logique de modula- tion 36 et la logique de déphasage 31. Dans une variante illustrée en tirets sur la figure 2, l'horloge peut être constituée par un générateur de fréquence 43 inclus dans le contrôleur et relié à la bobine 13 par l'intermédiaire d'un dispositif 44 de mesure de la fréquence reçue et d'une mémoire 45, afin de s'adapter à la fréquence du support. La figure 3 illustre un mode de réalisation préféré du moyen d'accord 28 relié par la liaison 27 au circuit d'accord 26. La bobine 29 du moyen d'accord 28 est enroulée sur un noyau constitué par un élément 50 en U en fer doux ou analogue, tandis que la bobine 13 du circuit résonnant est enroulée sur un barreau de ferrite 51. Les extrémités des branches de l'élément en U 50 sont adjacentes au barreau 51 de manière à fermer le circuit magnétique 30 et sont entourées par des bagues 52,53 électriquement conductrices, par exemple en cuivre, et formant un écran pour le champ magnétique haute fréquence. La logique de déphasage 31 comprend un circuit déphaseur qui permet d'ajuster la valeur de consigne appliquée à l'entrée 32 du comparateur de phase 33, de façon que le signal de sortie du comparateur soit nul en cas d'accord. Le dispositif représenté sur les figures fonctionne de la manière suivante lorsque le support mobile 12 est arrêté ou -7- passe au voisinage du poste 11. Lorsque le fonctionnement en émission est ordonné par le contrôleur 15, le système d'exploitation 17 émet des instructions via le bus 16. Le contrôleur 15 émet alors vers la borne E du poste de lectu- re-écriture 11 une suite de signaux logiques. Ces signaux sont traités par la logique de modulation 36 pour moduler une fréquence porteuse par exemple de fréquence nominale F = 895 kHz délivrée par la sortie 41 du diviseur de fré- quence 40; la porteuse modulée est amplifiée par l'amplifi- cateur 37 et le circuit résonnant 20 génère un champ magné- tique modulé à haute fréquence. Le couplage magnétique entre la bobine 13 du poste fixe et la bobine 14 du support mobile 12 détermine dans le circuit résonnant dudit support une porteuse modulée convenablement démodulée et traitée par le support 12 pour mémoriser dans celui-ci les données souhai- tées. Lorsque le fonctionnement en mode réception est ordonné par le contrôleur 15, le champ magnétique à haute fréquence apparaissant par suite de la proximité du support 12 induit dans la bobine 13 un courant qui est démodulé et traité par le circuit 22 pour générer à la borne R du poste 11 une suite de signaux logiques retransmise par le contrôleur 15 au système d'exploitation 17. Si la fréquence du circuit résonnant 20 s'écarte de la valeur nominale F, le signal à l'entrée 34 du comparateur de phase 33 s'écarte du déphasage fixe fourni à l'entrée 32 par le déphaseur de la logique 31. Il en résulte à la sortie du comparateur un signal continu d'erreur amplifié par l'ampli- ficateur 38 pour alimenter la bobine d'accord 29; cette dernière induit un champ magnétique continu dans le noyau en fer doux 50. Ce champ magnétique continu peut ainsi être superposé au champ alternatif dans le barreau 30 et au voisinage de celui-ci, de sorte que la fréquence du circuit résonnant est ramenée à sa valeur nominale. - 8 - Dans un autre mode de réalisation non représenté de l'inven- tion, on substitue au comparateur de phase un comparateur de fréquence qui compare la fréquence du circuit résonnant à une fréquence de consigne. -9- Revendications 1. Dispositif d'échange de données entre un poste (11) de lectureécriture et un support (12) de données déplaçable par transmission inductive de signaux logiques, le disposi- tif comprenant: - un circuit résonnant (20) relié à une source d'énergie (18) et comportant au moins une bobine de transmission (13) magnétiquement accouplable à une bobine correspon- dante (14) du support et enroulée sur un barreau à forte perméabilité, et une capacité accordant ledit circuit sur une fréquence déterminée; - - un circuit d'émission (21) et un circuit de réception (22) de signaux électriquement reliés à la bobine de transmis- sion de manière que le courant haute fréquence parcourant celle-ci soit modulable par lesdits signaux; - un circuit logique (15) de gestion de l'échange, suscepti- ble d'être relié, d'une part, aux circuits d'émission et de réception et, d'autre part, à un système d'exploitation (17), caractérisé par: - un circuit d'accord automatique (26) destiné à maintenir la fréquence du circuit résonnant à une valeur nominale (F) et comportant un organe comparateur (33), cet organe comparant un signal représentatif de la fréquence du circuit à une valeur de consigne et délivrant en fonction de leur écart un signal d'erreur; - un moyen d'accord (28) recevant ledit signal d'erreur pour faire revenir la fréquence du circuit résonnant à sa valeur nominale (F). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen d'accord (28) comprend une bobine d'accord (29) associée au circuit magnétique (30) de la bobine de transmission (13) et parcourue par un - 10 - courant continu image du signal d'erreur, de manière à superposer au champ magnétique haute fréquence un champ magnétique continu de correction. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le circuit magnétique (30) est commun à la bobine de transmission (13) et à la bobine d'accord (29). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le circuit magnétique commun (30) comporte: - pour la bobine de transmission (13) un noyau constitué par un barreau (51) de ferrite ou analogue; -pour la bobine d'accord (29) un noyau constitué par un élément en U (50) en fer doux ou analogue; - les extrémités des branches de l'élément en U étant adjacentes au barreau. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les extrémités des branches de l'élément en U (50) adjacentes au barreau (51) sont entou- rées par des bagues (52,53) électriquement conductrices formant un écran pour le champ magnétique à haute fréquence. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que l'organe comparateur (33) du circuit d'accord (26) comprend un comparateur de phase dont une première entrée (32) reçoit la valeur de consigne et dont une deuxième entrée (34) est reliée au circuit réson- nant (20), tandis qu'un amplificateur d'asservissement (38) amplifie le signal de sortie du comparateur, le signal amplifié étant appliqué à la bobine d'accord (29). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la première entrée (32) du comparateur (33) est reliée à une logique de déphasage (31) 6 1 2025 - 11 - qui présente un circuit déphaseur permettant d'ajuster la valeur de consigne pour que le signal de sortie du compara- teur de phase soit nul en cas d'accord. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'un générateur de fréquence (39; 43) est relié par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence (40), d'une part, à la logique de déphasage (31) du circuit d'accord (26) et, d'autre part, à une logique de modulation (36) du circuit d'émission (21). 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le générateur de fréquence (43) est relié à la bobine de transmission (13) via un dispositif (44) de mesure de la fréquence de réception et une mémoire (45).