Brevet FR2626699A1 — publié le 19890804

L'invention concerne la technique de transmission de signaux électriques, et plus particulièrement des systèmes de transmission et de réception de signaux de télécommande. L'invention peut être utilisée dans des systèmes de télécommande sans fil d'objets mobiles en vision directe. A l'heure actuelle, dans la plupart des cas, on utilise, pour la commande sans fil, une voie radio. Il existe un dispositif de radiocommande FSG 2500 ("GlUckauf", no 8, 1967, K. Weber et autres "Tnstallation portative de télécommande de machines d'extraction par voie de radiocommunication", pages 16 à 21) qui comporte un pupitre de commande portable et, installés sur une machine d'extraction, une antenne de réception, un récepteur radio, un décodeur et un relais exécutif. La particularité du dispositif connu de radiocommande est la vulnérabilité de la voie radio aux parasites électromagnétiques dus aux circuits électriques d'alimentation, aux appareils de démarrage et de réglage, au soudage électrique, ainsi qu'a l'influence qu'a, sur la propagation des ondes radio, la présence d'écrans métalliques, de masses conductrices, ce qui est surtout observé au travail dans un tunnel, un atelier, une mine. Lorsque l'antenne émettrice du pupitre portable est disposée dans le capot protecteur, les ondes radio peuvent nuire à l'organisme humain. Si les conditions de propagation des ondes radio sont favorables, par exemple, en présence de guides d'ondes, on peut perdre de vue la machine commandée, la commande se propageant à une distance de quelques centaines de mètres, le contr8le visuel de l'arrêt de la machine commandée devient donc impossible, ce qui peut être dangereux pour le personnel de service. Ces dernières années, on utilise de plus en plus, pour la télécommande sans fil aux distances jusqu'à à 50 m, une voie infra-rouge de télécommunication. La plus proche de l'idée de la solution technique selon l'invention est celle d'un système de transmission et de réception de signaux de télécommande à l'aide d'un rayonnement infra-rouge (FR, B, 2337386). Le système connu comporte un pupitre de commande portable destiné à convertir l'information sur l'état des organes de commande en un signal portant des instructions de commande et à transmettre ce signal, organes agencés de façon à pouvoir 8tre montés sur l'objet commandé, un récepteur des instructions de commande, un sélecteur d'impulsions de synchronisation dont l'entrée est raccordée à la sortie du récepteur d'instructions de commande, un générateur d'impulsions, un distributeur d'impulsions, dont l'entrée de remise à zéro est raccordée à la sortie du sélecteur d'impulsions de synchronisation et à l'entrée de remise à séro du générateur d'impulsions, dont la sortie est raccordée à l'entrée d'horloge du distributeur d'impulsions, un bloc de registres qui a ses entrées de synchronisation électriquement reliées aux sorties du distributeur d'impulsions, ses sorties branchées sur les entrées d'un bloc d'éléments exécutifs, et son entrée d'information branchée sur la sortie du récepteur d'instructions de commande. Le système connu utilise un pupitre portable avec une voie de télécommunication infra-rouge. la voie infra-rouge de communication n'est pas soumise à des parasites électromagnétiques à une fréquence radio, permet, en règle générale, une commande en vision directe de l'objet commandé et les masses conductrices n'influent pas sur les conditions de passage du rayonnement infra-rouge. Le rayonnement infra-rouge ne nuit pas à l'organisme humain. Le système connu est bon marché et facile à fabriquer, mais a des particularités inhérentes aux voies de communication infra-rouge. Un rayonnement infra-rouge se propage d'une facon rectiligne, se réfléchissant sur les surfaces de divers corps. En général, le coefficient de réflexion est dans les limites de 0,1 à 0,6, en fonction de la matière de la surface de l'obstacle. Outre cela, un rayonnement infra-rouge se dissipe sur des particules de poussière et de fumée suspendues dans l'air. C'est pourquoi le dispositif photorécepteur est attaqué non seulement par le rayonnement direct, mais également par le rayonnement dissipé. Lors du travail dans un local (chambre, atelier, tunnel), la part de rayonnement dissipé ou réfléchi est grande, c'est pourquoi, à un éloignement de 3 à 6 m, l'opérateur peut effectuer la commande sans tenir compte de l'orientation des émetteurs du pupitre de commande portable, mais à un plus grand éloignement (10 à 20 m), la part du flux réfléchi diminue, alors qu'au travail à l'air libre, la réflexion n'existe plus et l'opérateur doit orienter le pupitre portable dans le sens de l'objet commandé. En tenant compte des prescriptions de la sécurité du travail, le système de télécommande sans fil est organisé de façon que l'objet commandé s'arrête à la perte de la voie de liaison. C'est pourquoi, après le rétablissement de cette voie, il est nécessaire de mettre de nouveau le système en marche. Durant le travail, l'opérateur peut quitter spontanément la zone de commande ou prendre, pendant un court délai de temps, une position à laquelle le flux direct de rayonnement n'atteint plus le dispositif photorécepteur et le signfial réfléchi est trop faible ou absent. Il y aura un arrêt de l'objet commandé, non prévu par l'opérateur. Ceci entraîne une usure accélérée de l'appareillage de démarrage des mécanismes de l'objet commandé, c'est-à- dire réduit la fiabilité fonctionnelle. Donc, le système existant est caractérisé par une faible fiabilité fonctionnelle par suite des arrêts de l'objet commandé en situations normales (sans pannes), ces arrêts étant inattendus pour l'opérateur (ne sont pas autorisés). L'invention vise à créer un système de transmission et de réception de signaux de télécommande qui permettrait d'exclure les arrêts inattendus pour l'opérateur de l'objet commandé à la perte de la voie de liaison, ce qui assurerait l'amélioration de la fiabilité fonctionnelle du système de transmission et de réception de signaux de télécommande. L'idée de l'invention consiste en ce qu'un système de transmission et de réception de signaux de télécommande, qui comporte un pupitre de commande portable destiné à convertir l'information sur la position d'organes de commande en un signal d'instructions de commande et à transmettre ce signal à l'objet commandé, organes agencés de façon à pouvoir être installés sur l'objet commandé, un récepteur d'instructions de commande, un sélecteur d'impulsions de synchronisation dont l'entrée est reliée à la sortie du récepteur d'instructions de commande, un générateur d'impulsions, un distributeur d'impulsions dont l'entrée de remise à zéro est reliée à la sortie du sélecteur d'impulsions de synchronisation et à l'entrée de remise à zéro du générateur d'impulsions dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge du distributeur d'impulsions, un bloc d'éléments exécutifs dont les sorties sont reliées aux circuits de commande de l'objet commandé, un bloc de registres dont les entrées de synchronisation sont électriquement reliées aux sorties du distributeur d'impulsions, dont les sorties sont branchées sur les entrées du bloc d'éléments exécutifs et dont une entrée d'information est branchée sur la sortie du récepteur d'instructions de commande, comporte également, selon l'invention, agencés de façon à pouvoir être montés sur l'objet commandé, un compteur d'impulsions dont l'entrée de remise à zéro est reliée à la sortie du sélecteur d'impulsions de synchronisation et dont l'entrée de comptage est reliée à l'une des sorties du distributeur d'impulsions, un élément à retard dont l'entrée est branchée sur la sortie du compteur d'impulsions et dont la sortie est branchée sur l'entrée de remise à zéro du bloc de registres, un bloc de signalisation dont l'entrée est reliée à la sortie du compteur d'impulsions, un bloc de commutateurs dont les entrées sont reliées aux sorties du distributeur d'impulsions et dont les sorties sont reliées aux entrées respectives de synchronisation du bloc de registres, l'entrée de commande du bloc de commutateurs étant branchée sur la sortie du compteur d'impulsions. L'invention permet d'exclure les arrêts brusques du système de transmission et de réception des signaux de télécommande, ainsi que de réduire l'usure de l'appareillage de régulation et de démarrage et de la commande électromécanique. Outre cela, se trouvent améliorées les conditions de travail de l'opérateur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 représente un schéma structurel d'un système de transmission et de réception de signaux de télécommande, selon l'invention; - la figure 2 représente un schéma fonctionnel d'un pupitre de commande portable, selon l'invention; - la figure 3 représente un schéma fonctionnel d'un récepteur d'instructions de commande, selon l'invention; - la figure 4 représente un schéma de principe électrique d'un générateur d'impulsions, selon l'invention; et la figure 5 représente un schéma de principe électrique du bloc de signalisation, selon l'invention. Le système de transmission et de réception de signaux de télécommande comporte un pupitre de commande portable 1 (figure 1), destiné à convertir l'information sur la position d'organes de commande en un signal d'instructions de commande et à transmettre ce signal à l'objet commandé, adaptés à une installation sur l'objet commandé, un récepteur d'instructions de commande 2, un sélecteur d'impulsions de synchronisation 3, un générateur d'impulsions 4, et, en série, un distributeur d'impulsions 5 avec sorties, un bloc de commutateurs 6, un bloc de registres 7, un bloc de mécanismes exécutifs 8 dont les sorties sont branchées sur l'objet commandé (l'objet commandé n'est pas montré sur le dessin). L'entrée de remise à zéro du générateur d'impulsions 4 est reliée à la sortie du sélecteur d'impulsions de synchronisation 3 et la sortie du générateur 4 est reliée à l'entrée d'horloge du distributeur d'impulsions 5. Le système de transmission et de réception de signaux de télécommande comporte également, agencés de façon à pouvoir être montés sur l'objet commandé, un compteur d'impulsions 9, un élément à retard 10 dont l'entrée est reliée à la sortie du compteur d'impulsions 9, un bloc de signalisation 11 dont l'entrée est reliée à la sortie du compteur d'impulsions 9. L'entrée de remise à zéro du compteur d'impulsions 9 est reliée à la sortie du sélecteur d'impulsions de synchronisation 3 et l'entrée de comptage du compteur d'impulsions 9 est reliée l'.une des sorties du distributeur d'impulsions 5. La sortie de l'élément à retard 10 est branchée sur l'entrée de remise à zéro du bloc de registres 7. L'entrée de commande du bloc de commutateurs est branchée sur la sortie du compteur d'impulsions 9. Les entrées de synchronisation du bloc de registres 7 sont reliées aux sorties respectives du bloc de commutateurs 6 et l'entrée d'information du bloc 7 est branchée sur la sortie du récepteur d'instructions de commande 2. Le sélecteur d'impulsions de synchronisation 3 est réalisé sous la forme d'un ensemble de retard du flanc avant des impulsions, et comprend un condensateur 12 et une résistance 13. Aux bornes de la résistance 13 est branchée une diode 14, dont l'anode est branchée sur le point de connexion d'une borne de la résistance 13 et d'une borne du condensateur 12. Le bloc de commutateurs 6 comporte des résistances 151, 152,..., 15n dont une première borne de chacune est branchée sur la sortie qui lui correspond du distributeur 5, un transistor 16 et des diodes 171, 172, 17n, dont les cathodes sont branchées sur le collecteur du transistor 16, alors que l'anode de chaque diode 171, 172,..., 17n est branchée sur la deuxième borne de la résistance respective 151, 152,..., 15n. L'émetteur du transistor 16 est branché sur un bus commun et la base du transistor 16, qui est l'entrée de commande du bloc de commutateurs 6, est reliée à la sortie du compteur d'impulsions 9. Le bloc de registres 7 comporte des registres 181, 182,..., 18n d'écriture séquentielle. Les entrées de synchronisation des registres 181, 182,..., 18n sont branchées sur les sorties respectives du bloc de commutateurs 6. Les entrées d'information des registres 181, 182,..., 18 sont réunies et branchées sur l'entrée d'information du bloc de registres 7, branchée sur la sortie du récepteur d'instructions de commande 2. Les entrées de remise à zéro des registres 181, 182,..., 18n sont réunies et branchées sur l'entrée de remise à zéro du bloc de registres 7, reliée à la sortie de l'élément à retard 10. Le bloc d'éléments exécutifs 8 comporte des relais 191, 192,..., 19n, dont les premières bornes des enroulements sont réunies et branchées sur une borne d'une source d'alimentation (non représentée sur le dessin), des transistors 201, 202,..., 20n, dont chaque collecteur est branché sur l'autre borne de l'enroulement du relais respectif 191, 192,..., 19n. La base de chaque transistor 201, 202... 20n, via une résistance 211, 212,... , 21n qui lui correspond, est branchée sur la sortie correspondante du bloc de registres 7. Les contacts 221, 222,..., 22n des relais 191, 192,.. . 19 sont reliés à des circuits de commande 231, 232,..., 23n de l'objet commandé (n'est pas représenté sur le dessin). L'élément à retard 10 comporte un condensateur 24 et une résistance 25. Les flèches A indiquent le sens du rayonnement infra-rouge, les lignes B indiquent le sens de propagation des ondes acoustiques. Le pupitre de commande portable 1 comporte des organes de commande 26 (figure 2), un codeur 27 dont l'entrée est branchée sur la sortie des organes de commande 26, un émetteur 28, un commutateur 29 qui comprend un transistor 30 et une résistance 31. L'une des bornes de la résistance 31 est branchée sur la base du transistor 30 et l'autre est reliée à la sortie du codeur 27. L'émetteur du transistor 30 est relié à un bus commun et le collecteur est relié à l'émetteur de rayonnement infra-rouge 28. Le pupitre de commande portable 1 comporte également un accumulateur 32, un dispositif à seuil 33 et un indicateur 34 reliés à l'émetteur 28, un commutateur formé d'un transistor 36 et d'une résistance 37. L'une des bornes de la résistance 37 est reliée à la base du transistor 36 et son autre borne est branchée sur la sortie du dispositif à seuil 33. L'émetteur du transistor 36 est branché sur le bus commun et son collecteur est relié à l'indicateur 34. Sur l'émetteur de rayonnement infra-rouge 28 est branchée une borne d'une résistance ballast 38, dont l'autre borne est reliée à une borne 39 à laquelle est reliée la cathode d'une diode semi-conductrice de tension de référence 40, dont l'anode est reliée au bus commun. Le récepteur d'instructions de commande 2 comporte, en série, un photorécepteur 41 (figure 3), un filtre passe-bande 42, un atténuateur 43, un amplificateur 44, et un détecteur d'amplitude 45. La sortie de l'amplificateur 44, via un circuit de réaction e6, est branchée sur l'atténuateur 43. Le détecteur d'amplitude 45 comporte une diode 47, dont l'anode est branchée sur la sortie de l'amplificateur 44, et un condensateur 48 relié à la cathode de la diode 47 et au bus commun. Le générateur d'impulsions 4 comporte un résonateur au quartz 49 (figure 4), un diviseur de fréquence 50, des résistances 51, 52 dont les premières bornes sont réunies et reliées au diviseur de fréquence 50. La deuxième borne de la résistance 51 est branchée sur le résonateur 49 et sur le diviseur de fréquence 50. La deuxième borne de la résistance 52 est branchée sur le résonateur à quartz 49 et sur un condensateur 53. Le bloc de signalisation 11 comporte, en série, des circuits NON-ET 54, 55, 56 (figure 5), un amplificateur 57 et un émetteur acoustique 58. La sortie du circuit NON-ET 56, via une résistance 59, est branchée sur l'entrée du circuit NON-ET 54 et, via la résistance 59 et un condensateur 60, sur l'entrée de ce même circuit NON-ET 56. Le système de transmission et de réception de signaux de télécommande fonctionne de la façon suivante. Comme dans la gamme infra-rouge du spectre de fréquences il n'y a pas de bruit, on peut utiliser une simple séparation dans le temps des instructions. Dans des intervalles égaux de temps, par exemple, de 48 ms, sont émises des impulsions de synchronisation d'une durée, par exemple, de 3 ms. Dans l'intervalle entre les impulsions de synchronisation peuvent être disposées les impulsions de commande (22 instructions) d'une durée, par exemple, de 1 ms. L'apparition d'une impulsion de commande sur l'une des vingt deux positions temporelles témoigne que l'instruction nécessaire est transmise. C8té réception, l'instruction est exécutée si l'impulsion de commande respective est successivement confirmée dans deux à quatre séries. Ceci élève la validité de la transmission des instructions de commande. En cas de disponibilité d'une voie de liaison, le rayonnement issu du pupitre de commande portable 1 (figure 1) est reçu par le récepteur d'instructions de commande 2. A l'aide du pupitre de commande portable 1, sont formées des séquences d'impulsions de commande, modulées dans la gamme infra-rouge de fréquences et séparées par des impulsions de synchronisation dont la durée dépasse de quelques fois la durée des impulsions de commande. La première impulsion de synchronisation démodulée par le récepteur d'instructions de commande 2 et isolée à l'aide du sélecteur d'impulsions de synchronisation 3 met le distributeur d'impulsions 5 et le compteur d'impulsions 9 à zéro et arrête le générateur d'impulsions 4. Au moment de cessation de l'impulsion de 11. synchronisation, le générateur d'impulsions 4 et le distributeur d'impulsions 5 commencent à fonctionner. Ainsi est réalisée la synchronisation cyclique des distributeurs d'impulsions des parties de transmission et de récepteur du système. Lors du fonctionnement du distrubuteur d'impulsions 5, à l'une de ses sorties est prélevé un signal et une unité est écrite dans le compteur d'impulsions 9, mais l'impulsion de synchronisation qui suit ce signal remet le compteur à zéro. De la sortie du compteur d'impulsions 9, un signal zéro est fourni sur l'entrée de commande du bloc de commutateurs 6. Dans ce cas, les commutateurs du bloc 6 restent conducteurs en autorisant le passage des impulsions de la sortie du distributeur d'impulsions 5 aux entrées de synchronisation du bloc de registres 7, dont l'entrée d'informations reçoit une séquence d'impulsions fournie par la sortie du récepteur 2. L'écriture des instructions se fait dans ceux des registres 181, 182,.. 1818n du bloc de registres 7 dont l'entrée de synchronisation et l'entrée d'information reçoivent les impulsions fournies, respectivement, par la sortie du distributeur d'impulsions 5 et par la sortie du récepteur d'instructions de commande 2. Les signaux de logique fournis par les sorties des registres 181, 182, 25..., 18n, o a été écrite une instruction, font fonctionner les relais 191, 192,..., 19n respectifs du bloc d'éléments exécutifs 8, dont les contacts 221, 222, 22n, ferment les circuits de commande des mécanismes exécutifs respectifs de l'objet commandé. Si un flux direct de rayonnement du pupitre de commande portable! n'atteint pas le récepteur 2 et que le signal réflechi est soit faible, soit absent, c'est-à-dire s'il y a disparition de la voie de liaison, le compteur d'impulsions 9 n'est pas remis à zéro. Au cycle suivant de fonctionnement du distributeur d'impulsions 5, se produira l'écriture du un logique de la sortie du compteur d'impulsions 9. Ceci provoque la mise en marche d'un bloc de signalisation 11, émettant un signal sonore avertissant l'opérateur de l'interruption de la voie de liaison, et le blocage des commutateurs du bloc 6. Ainsi se trouve assurée la mémorisation de l'information dans le bloc de registres 7. Dans le cas o, durant un temps de retad de l'élément 10 égal à 3 à 4 s, l'opérateur ne rétablit pas la voie de liaison, le signal fourni par la sortie de l'élément 10 met tous les registres 181, 182,..., 18n du bloc de registres 7 à zéro, ce qui assure la mise au repos de l'objet commandé. Si, en 3 à 4 s, la voie de liaison est rétablie, la première impulsion de synchronisation reçue met le compteur 9 à zéro et le signal de la sortie de ce compteur 9 arrête le bloc de signalisation 11 et débloque les commutateurs du bloc 6, ce qui permet de commander le fonctionnement de l'objet commandé. Ainsi se trouvent exclus les arrêts inattendus, de l'opérateur, de l'objet commandé dans le cas de perte de la voie de liaison, ce qui assure l'amélioration de la fiabilité fonctionnelle du système de transmission et de réception de signaux de télécommande. L'avantage du dispositif considéré réside dans la possibilité d'un contr8le rapide de la transmission des instructions de commande par la voie informative de liaison et la conservation des instructions exécutées avant la rupture de la voie de liaison pendant un temps nécessaire pour supprimer l'interruption, ce qui conditionne l'augmentation de la validité de la transmission des instructions de commande. Outre cela, le dispositif proposé est insensible aux parasites électromagnétiques dus aux circuits électriques d'alimentation, à l'appareillage de régulation et de démarrage ou au soudage électrique. La voie informative de liaison utilisée dans le dispositif proposé élève notablement la sécurité du travail parce que la commande de l'objet n'est possible qu'en vision directe. Le rayonnement infra-rouge utilisé par le système proposé ne nuit pas à l'organisme humain. Le système de transmission et de réception de signaux de télécommande est facile à fabriquer. REVENDI CAT I ON Système de transmission et de réception de signaux de télécommande, qui comporte un pupitre de commande portable destiné à convertir l'information sur la position des organes de commande en un signal d'instructions de commande et à transmettre ce signal à l'objet commandé, organes agencés de façon à pouvoir être montés sur l'objet de commande un récepteur d'instructions de commande, un sélecteur d'impulsions de synchronisation dont l'entrée est reliée à la sortie du récepteur d'instructions de commande, un générateur d'impulsions, un distributeur d'impulsions dont l'entrée de remise à zéro est reliée à la sortie du sélecteur d'impulsions de synchronisation et à l'entrée de remise à zéro du générateur d'impulsions, dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge du distributeur d'impulsions, un bloc d'éléments exécutifs dont les sorties sont reliées à des circuits de commande de l'objet commandé, un bloc de registres dont les entrées de synchronisation sont électriquement reliées aux sorties du distributeur d'impulsions, dont les sorties sont branchées sur les entrées du bloc d'éléments exécutifs et dont une entrée d'information est branchée sur la sortie du récepteur d'instructions de commande, caractérisé en ce qu'il comporte, agencés de façon à pouvoir être montés sur l'objet commandé, un compteur d'impulsions (9) dont l'entrée de remise à zéro est reliée à la sortie du sélecteur d'impulsions de synchronisation (3) et dont l'entrée de comptage est reliée à l'une des sorties du distributeur d'impulsions (5), un élément à retard (10) dont l'entrée est raccordée à la sortie du compteur d'impulsions (9) et dont la sortie est raccordée à l'entrée de remise à zéro du bloc de registres (7), un bloc de signalisation (11) dont l'entrée est reliée à la sortie du compteur d'impulsions (9), un bloc de commutateurs (6) dont les entrées sont reliées aux sorties du distributeur d'impulsions (5) et dont les sorties sont reliées aux entrées de synchronisation respectives du bloc de registres (7), l'entrée de commande du bloc de commutateurs (6) étant branchée sur la sortie du compteur d'impulsions (9).