Brevet FR2669499A1 — publié le 19920522

La présente invention concerne une installation à jeux de lumière, comportant plusieurs ensembles à sources lumineuses électriques, ainsi que des organes émetteur et récepteur destinés à une telle installation. On utilise depuis longtemps des décorations et des animations lumineuses, notamment dans les périodes de fêtes. On connaît par exemple des motifs lumineux suspendus au-dessus des rues et comportant des sources lumineuses de diverses couleurs. Souvent, les sources lumineuses sont de type statique. On connaît aussi des jeux de lumière dans lesquels des sources lumineuses élémentaires sont commandées, de façon aléatoire ou programmée, afin qu'elles donnent des effets de lumière. Ceux-ci sont obtenus par association de plusieurs ensembles ayant chacun plusieurs sources lumineuses commandées de manière programmée, les ensembles fonctionnant de manière indépendante. L'invention a pour objet une installation à jeux de lumière dans laquelle la totalité ou la plus grande partie des sources lumineuses de différents ensembles sont commandées de manière programmée et synchronisée. On peut envisager de commander une installation à jeux de lumière, comprenant un grand nombre d'ensembles à sources lumineuses, par commande séparée des diverses sources ou des divers groupes de sources. L'inconvénient d'une telle installation est qu'elle nécessite un très grand nombre de fils pour la transmission des signaux de commande ou de synchronisation entre un dispositif central de programmation et les diverses sources lumineuses ou les divers ensembles à sources lumineuses. L'invention concerne une installation à jeux de lumière comprenant un très grand nombre de sources lumineuses et dans laquelle l'animation peut être réalisée d'une manière simple, commode et peu coûteuse. De façon générale, l'invention met en oeuvre la commande des sources lumineuses par utilisation d'un signal de programmation qui est transmis directement par le réseau d'alimentation électrique des sources lumineuses. Le résultat le plus important d'une telle réalisation est qu'il permet la suppression d'un réseau spécialisé de fils pour la programmation et permet la réalisation d'installations à jeux de lumière à sources synchronisées d'une manière pratiquement aussi simple que la réalisation d'installations dans lesquelles les ensembles à sources lumineuses sont indépendants. Plus précisément, l'invention concerne une installation à jeux de lumière, du type qui comporte plusieurs ensembles à sources lumineuses électriques, chaque ensemble comportant au moins une source lumineuse et un dispositif de commande destiné à mettre la source ou les sources à l'un d'au moins deux états différents, les ensembles étant alimentés par un réseau commun d'alimentation électrique selon l'invention, l'installation comporte un organe émetteur central destiné à émettre un signal de programmation sur le réseau commun d'alimentation, le signal de programmation comprend une porteuse modulée afin qu'elle contienne des informations de commande, et les dispositifs de commande d'au moins deux ensembles sont commandés chacun par un organe récepteur connecté au réseau commun et destiné à extraire des informations de commande du signal de programmation transmis par le réseau, si bien que les commandes des ensembles à sources lumineuses sont synchronisées. Dans un premier mode de réalisation, l'organe récepteur de chaque ensemble à sources lumineuses comporte un dispositif destiné à identifier des données particulières dans le signal de programmation, et ces données particulières sont utilisées directement pour la commande du fonctionnement des sources lumineuses de l'ensemble. Dans ce cas, la totalité de la programmation est réalisée au niveau de l'organe émetteur central. Dans un autre mode de réalisation, l'organe récepteur comporte un dispositif destiné à identifier des données particulières dans le signal de programmation, et ces données particulières sont utilisées pour la synchronisation d'un programme de commande propre à l'ensemble particulier. Dans ce mode de réalisation, la programmation est répartie entre l'organe émetteur central et chaque ensemble à sources lumineuses. Dans le mode de réalisation précité, les données particulières identifiées par l'organe récepteur constituent avantageusement une adresse de l'ensemble particulier à sources lumineuses. Dans un mode de réalisation avantageux, un ensemble à sources lumineuses ou chaque ensemble comporte plusieurs sources lumineuses qui sont commandées séparément les unes des autres à partir des informations de commande de l'organe récepteur. Bien entendu, cette commande séparée est synchronisée par le signal de programmation. Un ensemble peut par exemple comprendre des sources lumineuses formant quatre groupes commandés par quatre voies différentes. Le signal de programmation est avantageusement un signal constitué par une porteuse modulée par déplacement de fréquence afin qu'elle représente un signal série. De préférence, la fréquence de la porteuse du signal de programmation est comprise dans la gamme des "basses fréquences", c' est-à-dire qu'elle est de l'ordre de 50 à 300 kHz. Il est avantageux, surtout lorsque l'installation comporte un très grand nombre de sources lumineuses, que le réseau commun d'alimentation soit un réseau électrique triphasé, et que les ensembles à sources lumineuses soient reliés de façon équilibrée aux différentes phases ; dans ce cas, l'organe émetteur est couplé entre deux conducteurs du réseau d'alimentation, et l'un de ces deux conducteurs au moins est couplé par des condensateurs aux autres conducteurs afin que le signal de programmation soit couplé à tous les conducteurs du réseau triphasé. Les dispositifs de commande des ensembles à sources lumineuses sont de préférence des organes de commutation, par exemple à relais, à thyristor, à commutateur bidirectionnel commandé, à transistor ou autres. Dans un mode de réalisation particulier, les sources lumineuses sont des lampes à incandescence. Dans d'autres modes de réalisation, les sources lumineuses peuvent comporter des lampes à décharge dans un gaz. L'invention concerne aussi un organe émetteur destiné à une installation telle que définie dans les paragraphes précédents, comportant un circuit de mémorisation destiné à transmettre un signal série, et un circuit émetteur-récepteur destiné à transformer un signal série en un signal modulé par déplacement de fréquence dans la gamme des basses fréquences. Le circuit de mémorisation peut comporter par exemple une mémoire programmable, un compteur d'adresse, une horloge et un organe de multiplexage qui transmet le signal série. Il est avantageux que l'organe émetteur comporte en outre un circuit de couplage, comprenant par exemple un transformateur et un condensateur, et destiné à coupler le signal à basses fréquences au réseau d'alimentation. L'invention concerne aussi un organe récepteur destiné à une installation telle que définie dans les paragraphes précédents. Cet organe comporte un circuit émetteur-récepteur destiné à transformer un signal, comprenant une porteuse modulée par déplacement de fréquence dans la gamme des basses fréquences, en un signal série. Dans un mode de réalisation particulier, l'organe récepteur comprend un circuit de démultiplexage destiné à transmettre des signaux tirés du signal série à plusieurs organes de commande de sources lumineuses. De préférence, lorsque l'organe récepteur ne reçoit pas de signal de programmation, il transmet un signal tel qu'il provoque la mise des sources lumineuses de l'ensemble associé à un état prédéterminé, par exemple l'état de fonctionnement des sources lumineuses. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma d'une installation à jeux de lumière réalisée selon l'invention la figure 2 est un diagramme synoptique d'un organe émetteur de l'installation de la figure 1 ; et la figure 3 est un diagramme synoptique d'un organe récepteur, d'un dispositif de commande et de sources lumineuses d'un ensemble à sources lumineuses de l'installation de la figure 1. La figure 1 est un schéma très simplifié d'une installation selon l'invention. Un réseau triphasé est représenté par quatre conducteurs, un neutre 10 et trois phases 12, 13, 14. Un organe émetteur 16 selon l'invention, destiné à la programmation de l'installation, est connecté entre le neutre 10 et une phase 12 par deux fils 18 d'alimentation électrique. L'organe émetteur 16 transmet un signal de programmation par deux fils 20, connectés par exemple au neutre 10 et à la phase 12. Le signal de programmation est constitué par une porteuse modulée par déplacement de fréquence. Plus précisément, la porteuse est comprise dans la gamme des basses fréquences électriques, c'est-à-dire de l'ordre de 50 à 300 kHz. Cependant, cette fréquence peut s'écarter de cette gamme dans une certaine mesure.Dans un exemple, la fréquence de la porteuse est de 125 kHz, et le signal de programmation est modulé entre deux niveaux qui sont respectivement inférieur et supérieur de 2 kHz à la fréquence de la porteuse de 125 kHz. Des condensateurs 22 sont montés entre les conducteurs des phases 12, 13, 14 afin que le signal de programmation puisse être obtenu par connexion entre le neutre 10 et l'un quelconque des conducteurs des phases 12, 13 et 14. Plusieurs ensembles à sources lumineuses, repérés par les références 24, 25 et 26, sont connectés au réseau. Plus précisément, on a représenté trois ensembles connectés chacun entre le neutre et un conducteur de phase afin que l'ensemble de l'installation soit équilibré. Chaque ensemble à sources lumineuses 24, 25, 26, comprenant une ou plusieurs sources lumineuses et un dispositif correspondant de commande, est associé à un organe récepteur 28 selon l'invention, décrit plus en détail dans la suite en référence à la figure 3. On décrit rapidement le fonctionnement général de l'installation de la figure 1. Le réseau triphasé assure l'alimentation équilibrée des ensembles à sources lumineuses 24, 25 et 26, avec interposition des dispositifs de commande de chacun de ces ensembles 24, 25 et 26. L'organe émetteur 16 transmet par les fils 20 un signal de programmation qui parvient aux organes récepteur 28 de chacun des ensembles 24, 25, 26. Chaque organe récepteur 28 tire du signal de programmation des données particulières d'après lesquelles il commande le dispositif de commande de l'ensemble à sources lumineuses 24, 25 ou 26 qui lui est associé. Par rapport à une installation analogue mais non programmée ou non synchronisée, l'installation de la figure 1 comporte l'organe émetteur unique 16, associé aux condensateurs 22, et un organe récepteur 28 associé à chaque ensemble à sources lumineuses 24, 25, 26. On considère maintenant plus en détail l'organe émetteur, en référence à la figure 2. Sur la figure 2, la référence 30 désigne le circuit d'alimentation de l'organe émetteur. On ne décrit pas en détail celui-ci car il est classique et comporte par exemple un transformateur, un circuit de redressement et de lissage, et un régulateur de tension. Cette alimentation fournit tout le courant nécessaire aux différents éléments, décrits dans la suite, aux niveaux nécessaires de tension, par exemple de 5 V et de 18 V. Une horloge 32 cadence l'ensemble de l'organe émetteur et commande un compteur 34. Celui-ci transmet à sa sortie une adresse donnant accès à des emplacements d'une mémoire programmable 36. Il s'agit par exemple d'une mémoire programmable électriquement EPROM dans laquelle le programme de commande des différents ensembles à sources lumineuses a été chargé préalablement, à l'aide d'un système classique de programmation à microordinateur qui n'est pas représenté. Les hommes du métier savent bien comment charger des mémoire programmables et on ne décrit donc pas cette opération. Dans certains cas, il peut être avantageux que la mémoire comporte plusieurs programmes qui peuvent être choisis à volonté. Par exemple, on a simplement représenté deux commutateurs 38 permettant la sélection de différents programmes dans la mémoire 36. La mémoire transmet un signal parallèle, représenté par quatre lignes sur la figure 2, à un circuit de multiplexage, par exemple un codeur. Celui-ci transmet, par une ligne 41, un signal série constitué par des états successifs 0 et 1. Ce signal série parvient à un circuit émetteur-récepteur de porteuse. Ce circuit est avantageusement constitué par un composant unique qui est destiné à recevoir un signal série représentant des données et à le mettre sous forme d'une porteuse modulée par déplacement de fréquence. Dans un mode de réalisation particulier, l'émetteur-récepteur 42 est constitué par le composant LM1893 de National Semiconductor Corporation. Ce composant permet l'utilisation d'un réseau d'alimentation pour le transport d'informations entre des emplacements éloignés. Il constitue un circuit d'interface permettant les communications bidirectionnelles à l'alternat de courants de bits série ayant un codage pratiquement quelconque. En émission, une porteuse sinusoïdale est modulée par déplacement de fréquence et est appliquée au réseau par l'intermédiaire d'un circuit incorporé de pilotage. Par exemple, la fréquence porteuse nominale peut être de 125 kHz, et elle peut être modulée par déplacement de fréquence de 2 kHz par rapport à la fréquence nominale. Le signal formé est transmis à un circuit 44 de couplage qui comprend, de manière classique, un transformateur et des condensateurs. L'organe émetteur peut aussi comporter un indicateur de fréquence 46, relié à l'émetteur-récepteur 42, et des diodes photoémissives 48 indiquant le niveau des signaux de sortie de la mémoire et indiquant donc l'état du signal de programmation. On considère maintenant plus en détail l'organe récepteur associé à un ensemble à sources lumineuses. Sur la figure 3, on a représenté l'ensemble 24 de la figure 1, avec l'organe récepteur associé 28. L'organe récepteur 28 comporte un circuit de couplage 50, tout à fait semblable au circuit 44 de la figure 2. Ce circuit de couplage est destiné à séparer le signal de programmation formé par la porteuse modulée par déplacement de fréquence. Le signal séparé parvient à un circuit émetteur-récepteur 52 qui est de préférence identique au circuit émetteurrécepteur 42 décrit en référence à la figure 2. Il faut simplement noter que, lorsque ce composant est utilisé à la réception, il forme un démodulateur à boucle à verrouillage de phase et un filtre du bruit impulsionnel qui sont intégrés dans le composant précité LM1893. Ce composant, qui reçoit les tensions nécessaires d'une alimentation 54, transmet un signal série à un circuit 56 de démultiplexage qui peut être par exemple un simple décodeur. Ce circuit de démultiplexage transmet alors les signaux démultiplexés à l'ensemble 24 à source lumineuse. Plus précisément, l'ensemble 24 à source lumineuse comporte des amplificateurs d'entrée 58 qui reçoivent les signaux du démultiplexeur 56. Chaque amplificateur 58 transmet un signal à un optocoupleur et à une diode photoémissive 60 qui indique l'état de la ligne correspondante, puis à un thyristor triode bidirectionnel (triac) 62. Ce dernier, en fonction du signal de gâchette, conduit ou non le courant et commande ainsi le fonctionnement d'une lampe 64. Les quatre circuits montés en parallèle permettent la commande séparée de quatre lampes ou groupes de lampes 64, 66, 68 et 70. On note donc que l'installation selon l'invention ne nécessite qu'un organe émetteur pour l'ensemble de l'installation, et qu'un organe récepteur par ensemble à sources lumineuses, chaque ensemble pouvant comprendre un grand nombre de sources lumineuses. Dans un exemple d'installation donnant un effet de vague, chaque ensemble comporte quatre groupes de lampes disposées sur un support transversal à une rue ; les groupes de tous les ensembles sont échelonnés le long d'une rue. Les groupes de rang un de tous les ensembles sont commandés par la première voie de l'organe récepteur correspondant, les groupes de rang deux par la seconde voie et ainsi de suite. Cette commande donne un effet de vague lorsque les commandes des voies successives sont décalées dans le temps, ce décalage étant obtenu simplement par programmation de la mémoire de l'organe émetteur. Bien qu'on ait représenté l'installation dans le cas où chaque ensemble à sources lumineuses comporte quatre voies, chaque voie pouvant comprendre un grand nombre de sources, le nombre de voies n'est pas limité à quatre. Dans le mode de réalisation décrit précédemment, si tous les organes récepteurs 28 sont réalisés exactement de la même manière, tous les ensembles à sources lumineuses fonctionnent de la même manière. Par exemple, tous les ensembles lumineux peuvent présenter la même variation relative sur les quatre voies, dans l'exemple représenté. Il peut être commode, par exemple pour obtenir des effets de vague, de pouvoir commander différemment les ensembles lumineux. Dans ce cas, deux modes de réalisation principaux sont possibles. Dans un premier mode de réalisation, chaque circuit récepteur comprend un organe introduisant un décalage dans le temps ou un décalage dans la commande des voies. Cet organe peut être incorporé au décodeur 56. Dans un autre mode de réalisation, le décodeur simple 56 peut être remplacé par un organe de programmation plus élaboré qui commande les diverses voies avec un programme qui lui est propre. Dans ce cas, le circuit de programmation de l'organe récepteur utilise le signal provenant de l'organe émetteur surtout ou uniquement pour se synchroniser sur le reste de l'installation.Dans ce cas, il peut aussi recevoir des données qui lui sont propres, lorsqu'elles sont associées à une adresse transmise par l'organe émetteur et reconnue par l'organe récepteur. Bien qu'on ait décrit un mode de réalisation dans lequel les sources lumineuses sont reliées à un réseau triphasé, il est tout à fait possible d'utiliser un réseau biphasé. Les sources lumineuses des ensembles utilisés selon l'invention sont le plus souvent des lampes à incandescence. Cependant, elles peuvent aussi comporter des lampes à décharge dans un gaz, associées à un ballast convenable. Bien qu'on ait indiqué que les dispositifs de commande des lampes 64, 66, 68, 70 étaient constitués par des thyristors triodes bidirectionnels, les dispositifs de commande peuvent être quelconques. Il s'agit avantageusement d'un organe de commutation tel qu'un relais, un thyristor ou même un transistor de puissance. I1 est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Installation à jeux de lumière, du type qui comporte plusieurs ensembles (24, 25, 26) à sources lumineuses électriques, chaque ensemble comportant au moins une source lumineuse (64, 66, 68, 70) et un dispositif de commande (62) destiné à mettre la source ou les sources à l'un d'au moins deux états différents, les ensembles étant alimentés par un réseau commun (10, 12, 13, 14) d'alimentation électrique, caractérisée en ce que - elle comporte un organe émetteur central (16) destiné à émettre un signal de programmation sur le réseau commun d'alimentation, le signal de programmation comprenant une porteuse modulée afin qu'elle contienne des informations de commande, et - chaque ensemble (24, 25, 26) comporte un organe récepteur (28) connecté au réseau commun et destiné à extraire des informations de commande du signal de programmation transmis par le réseau et à commander le dispositif de commande de la source ou des sources de l'ensemble, - si bien que les commandes des ensembles à sources lumineuses sont synchronisées. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe récepteur (28) de chaque ensemble à sources lumineuses comporte un dispositif (56) destiné à identifier des données particulières dans le signal de programmation, et ces données particulières sont utilisées directement pour la commande du fonctionnement des sources lumineuses de l'ensemble. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe récepteur (28) comporte un dispositif (56) destiné à identifier des données particulières dans le signal de programmation, et ces données particulières sont utilisées pour la synchronisation d'un programme de commande propre à l'ensemble particulier. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le signal de programmation est un signal constitué par une porteuse modulée par déplacement de fréquence afin qu'il représente un signal série. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réseau commun d'alimentation est un réseau électrique triphasé (10, 12, 13, 14), et les ensembles (24, 25, 26) à sources lumineuses sont reliés de façon équilibrée aux différentes phases, et en ce que l'organe émetteur (16) est couplé entre deux conducteurs du réseau d'alimentation, et l'un de ces deux conducteurs au moins est couplé par des condensateurs (22) aux autres conducteurs afin que le signal de programmation soit couplé à tous les conducteurs du réseau triphasé. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les dispositifs de commande (62) des ensembles à sources lumineuses sont des organes de commutation, choisis dans le groupe qui comprend les relais, les thyristors, les commutateurs bidirectionnels commandés et les transistors. 7. Organe émetteur destiné à une installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de mémorisation destiné à transmettre un signal série, et un circuit émetteur-récepteur (42) destiné à transformer un signal série en un signal modulé par déplacement de fréquence dans la gamme des basses fréquences. 8. Organe selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit de mémorisation comporte une mémoire programmable (36), un compteur d'adresse (34), une horloge (32) et un organe de multiplexage (40) qui transmet le signal série. 9. Organe récepteur destiné à une installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit émetteur-récepteur (52) destiné à transformer un signal comprenant une porteuse modulée par déplacement de fréquence dans la gamme des basses fréquences en un signal série. 10. Organe selon la revendication 9, caractérisé en ce que, lorsqu'il ne reçoit pas de signal de programmation, il transmet un signal tel qu'il provoque la mise des sources lumineuses de l'ensemble associé (24, 25, 26) à un état prédéterminé de fonctionnement.