Brevet FR2666922A1 — publié le 19920320

CHANNE DE MESURE ET DE COMMANDE D'UNE PLURALITE D'ELEMENTS CONSTITUANT L'EQUIPEMENT DE BATEAUX DE PLAISANCE. L'invention concerne une chaîne de mesure et de commande d'une pluralité d'éléments constituant ltéquipement de bateaux. I1 s'agit d'une véritable centrale de navigation pour ces bateaux, qu'ils soient de plaisance ou de pêche. Actuellement, trois techniques sont utilisées. La première consiste à mettre en oeuvre des appareils indépendants. Chaque capteur fournit des informations à un boîtier qui traite et affiche les données sur un appareil adapté au capteur considéré. La seconde technique ressemble à la première mais est plus élaborée que celle-ci en ce sens que les capteurs sont identiques mais disposent en plus d'une sortie de l'information qui permet de converser avec un capteur complémentaire. Par exemple, un lochspeedomètre couplé à un anémomètregirouette permet d'afficher les données de vent réel calculées à partir de la vitesse du bateau, de la vitesse et de l'angle du vent apparent. Ces deux techniques conduisent à des réseaux de câblage compliqués; en effet, les capteurs principaux sont généralement situés vers l'avant du bateau et les systèmes d'affichage vers l'arrière. Ceci entraîne donc des faisceaux de câbles importants qui sont très difficiles à installer sur les bateaux, d'où un temps de main d'oeuvre très long. De plus, il s'avère que la grande majorité des pannes des instruments électroniques de bord sont dues à des câblages imparfaitement réalisés. Une troisième technique permet de simplifier ce problème. Elle consiste à mettre en oeuvre une centrale de navigation. Les capteurs sont connectés à une unité de calcul qui dispose de différentes entrées adaptées aux capteurs analogiques ou numériques. Ce calculateur doit traiter selon un mode particulier chaque capteur et ceci prend une part importante des possibilités et du temps de travail des microprocesseurs. Certes, le câblage est simplifié par rapport aux deux cas précédents, mais il s'agit néanmoins d'une structure qui peut être qualifiée d'arborescente, donc relativement lourde. De plus, dans l'état actuel de la technique, on doit dès le départ choisir une gamme donnée d'instruments avec peu de possibilités d'évolution. Enfin, dans le cas d'instruments évolués, si le calculateur tombe en panne, l'utilisateur est privé de toutes les informations. La présente invention a pour but de pallier tous ces inconvénients et a pour objet une nouvelle solution au problème, très souple à mettre en oeuvre, conduisant à un câblage extrêmement simplifié et qui permet néanmoins le dialogue entre les différents appareils et capteurs nécessaires à la navigation dans des conditions optimales. L'invention concerne plus particulièrement une chaîne de mesure et de commande d'une pluralité d'éléments constituant l'équipement de bateaux de plaisance et de pêche; caractérisée en ce que tous ces éléments sont montés en parallèle sur un bus bidirectionnel traversant le bateau de l'avant vers l'arrière, chacun des dits éléments comportant une unité de calcul qui lui est intégrée. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles: - la figure 1 est un schéma synoptique d'une chaîne de mesure conforme à l'invention dans son application à la navigation de plaisance; - les figures 2 et 3 illustrent schématiquement les architectures des principaux éléments constituant la chaîne de la figure 1; - la figure 4 illustre une extension de la chaîne représentée sur la figure 1; - la figure 5 est une illustration d'un élément de la figure précédente. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. Comme le montre la figure 1, selon une caractéristique essentielle de l'invention, tous les éléments de la chaîne de mesure sont raccordés en parallèle au moyen d'un bus bidirectionnel (1) à trois fils. A titre d'exemple non limitatif, on trouve montés en parallèle sur le bus (1) une pluralité de capteurs (C1 à C8... Con1, Cn2), le nombre variant selon le nombre de paramètres à mesurer et donc selon les qualités de la performance recherchée pour la chaîne, sachant qu'à tout moment, il est possible d'en rajouter. Cette faculté d'adjoindre tel ou tel capteur supplémentaire est symbolisée par des rectangles tracés en traits pointillés sur la figure 1. Ce résultat est obtenu sans qu'il soit nécessaire de procéder à un exercice de câblage difficile dans un bateau par ailleurs déjà équipé. Ces capteurs, plus particulièrement placés à l'avant du bateau, sont notamment un anémomètre#irouette (C1), un lochspeedomètre (C2), un sondeur (C3), un compas (C4), un capteur destiné à mesurer la tension des étais (C5), un capteur météo (C6) ou de position géographique (C7), un capteur d'angle d'étai (C8), (cul, Cn2) illustrant tout autre type de capteurs. Le bus (1) parcourt tout le bateau de sorte que, sans difficulté, à l'arrière du bateau, peuvent être reliés en parallèle à ce dernier, tous les organes de surveillance et de commande, à savoir notamment une pluralité d'afficheurs (afl, af2... afn), un ordinateur (X), un pilote automatique (P), une imprimante (I), et tout autre équipement tel qu'un élément de visualisation de carte (Va). Comme précédemment, cette liste n'est pas exhaustive (voir le rectangle pointillé référencé (afn) qui peut être par exemple le système de commande électrique illustré par la figure 4). Comme le montre la figure 2 qui est une illustration synoptique de l'un des afficheurs tel que celui référencé (af1) par exemple dans la figure 1, un tel afficheur est constitué d'un élément d'interface (2) assurant la liaison avec le bus (1) par laquelle transite l'information (sp) vers un calculateur (3). Le signal (sg) de sortie du calculateur est transmis à un module de gestion (5) qui transmet un signal (sq) à l'afficheur concerné (af1). Réciproquement, le bus (1) étant bidirectionnel, un ordre ou une interrogation (sg) commandé par un clavier (4) peut être transmis, via le calculateur (3) vers le bus (I) sous la forme d'un signal (S1). Les afficheurs ont plusieurs fonctions: - ils assurent la gestion de l'ensemble de la chaîne; - ils affichent les données venant des capteurs avec un amortissement qui est automatiquement ajusté en fonction de l'amplitude des variations brutes transmises par les capteurs (l'utilisateur pouvant choisir et imposer un autre amortissement); - ils programment des valeurs de corrections; - ils positionnent et signalent des alarmes sonores et visuelles; - ils font les calculs entre les différents paramètres, affichent et transmettent les résultats; - ils transmettent aux capteurs les informations qu'ils doivent sauvegarder. Comme le montre la figure 3, l'architecture d'un capteur adapté à la chaîne de mesure selon l'invention comporte sa propre unité de calcul (12). Le signal analogique (sa) représentatif du paramètre qui est fourni par la partie mécanique (non représentée) au capteur concerné, est mis en forme dans un convertisseur analogique numérique (11). Le signal de sortie (Sc) est traité par le calculateur (12). Celui-ci délivre un signal de sortie (ss) qui transite vers le bus (1) via un élément de liaison (13). Inversement, un signal d'entrée (se) véhiculé par le bus (1) peut être transmis via l'élément de liaison (13) vers le dit calculateur (12). L'élément de liaison (13) entre le calculateur (12) et le bus (1) est ici aussi bidirectionnel comme le montre le double sens de flèches (ss, se). L'invention permet donc, au moyen d'un seul câble, le bus (I), d'assurer le raccordement de tous les éléments d'une chaîne de mesure, de contrôle, de commande de l'installation électronique d'un bateau de plaisance ou de pêche, de telle sorte qu'ils puissent être interrogés et/ou dialoguer entre eux. Elle permet également d'assurer au moyen de ce même bus (1) l'alimentation électrique de différents organes tels que lampe d'éclairage, de signalisation, réfrigérateur, etc, en d'autres termes d'assurer une fonction dtinterrupteur-disjoncteur de l'ensemble du circuit électronique et électrique. L'architecture de ces moyens est illustrée schématiquement au moyen de la figure 4. Le bloc de puissance (30) est connecté aux différentes sources d'énergie: éolienne (31), alternateur (32), pluralité de batteries (33, 34, 35). Ce bloc est monté en parallèle sur le bus bidirectionnel (1). Les appareils (dl, d2... dn) à alimenter tels que lampe d'éclairage, lampe de signalisation, réfrigérateur, etc, sont également montés en parallèle sur ce même bus (1) via un disjoncteur (ddl, dd2, ddn). Un boîtier de commande électrique (36) contrôle la mise sous tension et hors tension des dits appareils. Chaque disjoncteur, comme le montre la figure 5, comporte sa propre unité de calcul (40) reliée bidirectionnellement (double flèche sdl, sd2) via un élément d'interface (41) au bus (1).L'unité de calcul (40) délivre un signal (sd3) à l'élément de commande et de mesure de courant (43) en liaison, à son entrée (E), avec le bloc de puissance, et à sa sortie (S), avec l'appareil à alimenter (d1) ou (d2) ou (dn) relatif au disjoncteur concerné. Le fonctionnement de la chaîne de mesure et de commande conforme à l'invention est décrit ci-après. A la mise en marche, on appuie sur une touche du clavier de l'un des afficheurs qui devient le maître. A partir de là, c'est lui qui organise le dialogue entre les autres éléments. il arbitre les informations transitant par le bus (1) et effectue des calculs qui sont réinjectés sur le bus. Certaines informations dites rapides circulent plus fréquemment que d'autres, par exemple: la vitesse du bateau, les données du compas. Chaque capteur possède sa propre adresse et transmet un certain nombre d'informations. Les afficheurs standards sont tous à la même adresse. Capteurs et afficheurs effectuent des "auto-tests". Etant donnée l'architecture du câblage conforme à l'invention, tout appareil défectueux peut se mettre automatiquement hors circuit sans risque de répercussion sur le reste de l'installation. Les informations à stocker sont transférées régulièrement dans les capteurs: en fonctionnement, le maître écrit dans les capteurs les informations sauvegardées. Par exemple, les coefficients, courbes de correction, distances parcourues et calculs liés au loch sont stockés dans une EEPROM, les calculs étant régulièrement réintroduits par le maître. Dans un autre exemple, on peut monter deux capteurs de lochspeedomètre, l'un d'eux sera programmé lors de sa fabrication et sera le capteur babord. Le logiciel des afficheurs sait reconnaître la présence de celui-ci et choisir celui qui sera opposé au bord d'où vient le vent. La chaîne de mesure et de commande selon l'invention permet donc une programmation décentralisée des informations au niveau des capteurs et des afficheurs et un dialogue entre les différents appareils et ceci, en mettant en oeuvre un bus bidirectionnel sur lequel sont branchés en parallèle les différents composants rendus intelligents. Les avantages de ce système résident notamment dans la simplicité extrême du câblage, une plus grande souplesse dans le choix de l'équipement du bateau, une liaison possible avec d'autres appareils que les instruments classiques tels qu'un pilote automatique, un positionneur. REVENDICATIONS 1. Chaîne de mesure et de commande d'une pluralité d'éléments constituant ltéquipement de bateaux de plaisance et de pêche; caractérisée en ce que tous ces éléments sont montés en parallèle sur un bus bidirectionnel (1) traversant le bateau de l'avant vers l'arrière, chacun des dits éléments comportant une unité de calcul (12) qui lui est intégrée. 2. Chaîne de mesure et de commande selon la revendication 1 ~1 caractérisée en ce que ces éléments sont des capteurs (Cî...Cn2) qui comportent un moyen mécanique de prise de données, celles-ci étant transformées directement au niveau de chaque capteur (Cî...Cn2) par un convertisseur analogique-numérique (11) en un signal numérique délivré au calculateur (12) lui-même relié au bus (1) via un élément d'interface (13). 3. Chaîne de mesure et de commande selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'à chaque capteur est associé un afficheur (af1...afn) également monté en parallèle sur le bus (1) via un élément d'interface (2) et comportant un calculateur (3) et un module de gestion d'affichage (5). 4. Chaîne de mesure et de commande selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que chaque afficheur (af1...afn) est équipé d'un clavier (4). 5. Chaîne de mesure et de commande selon l'une des revendications 2, 3 et 4, caractérisée en ce que, lorsqu'un signal est émis sur l'un ou l'autre des afficheurs (af1...afn) celui-ci devient le maître qui arbitre les informations transitant par le bus (1) et effectue les calculs qui sont réinjectés sur le bus (1). 6. Chaîne de mesure et de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dits éléments montés en parallèle sur le bus (1) sont des appareils électriques (d1, d2...dn) associés chacun à un disjoncteur-interrupteur (dd1...ddn) comportant sa propre unité de calcul (40). 7. Chaîne de mesure et de commande selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque disjoncteurinterrupteur (dd1...ddn) est relié, à son entrée (E), au circuit de puissance (30), et à sa sortie (S), à l'appareil électrique (d1...dn) à commander, et reçoit du bus (1), via un élément d'interface (41) et le calculateur (40) concerné, l'information commandant la mise en liaison du circuit (45) de commande et de mesure du courant. 8. Chaîne de mesure et de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des composants complémentaires tels qu'une imprimante (I), un ordinateur (X), un composant de visualisation de carte (Y).