Brevet FR2687807A1 — publié le 19930827

PROGRAMMATEUR DU FONCTIONNEMENT DANS LE TEMPS D'UN DISPOSITIF ELECTRIOUE ET INSTALLATION METTANT EN OEUVRE CE PROGRAMMATEUR L'invention concerne un programmateur destiné à permettre le fonctionnement dans le temps d'un dispositif électrique, ou d'une série de tels dispositifs. Par "dispositif électrique", on entend tout organe, susceptible d'éxécuter une action, notamment mécanique, sur injonction d'un signal électrique. Bien que plus particulièrement décrit en iiaison avec une installation pour l'arrosage automatique d'une surface déterminée, il va de soi que l'invention ne saurait se limiter à ce seul mode de réalisation, et que toute autre application du dispositif décrit entre dans le champ de la présente invention. Dans le cadre d'installation faisant appel à une pluralité d'organes ou de dispositifs susceptibles de fonctionner sur injonction d'un signal électrique, se pose en général le problème du câblage électrique pour relier les différents organes à un système programmateur, afin de définir notamment leur séquencement de fonctionnement dans le temps. Outre, les coûts engendrés par ce système de câblage, on est confronté également à l'autonomie du système programmateur de chacun de ces dispositifs. En outre, compte tenu de ce câblage important, un tel système s'avère particulièrement vulnérable, notamment au regard du vandalisme. Enfin, le système de programmation sur chacun des dispositifs électriques se heurte au problème de la synchronisation de leur fonctionnement. En effet, pour certaines applications, il convient de faire fonctionner les différents dispositifs qu'elles contiennent selon un séquencement bien déterminé, et bien précis, nécessitant un temps de référence par rapport auquel doivent être calés ces programmateurs. Or, à ce jour, il n'existe pas de tels dispositifs permettant ce calage, et partant, cette synchronisation. L'invention a pour objet un tel dispositif programmateur pour le fonctionnement dans le temps d'une série de dispositifs électriques. Ce programmateur se compose: - d'une pluralité de modules programmateurs énergiquement autonomes et indépendants les uns par rapport aux autres, chacun des dits modules étant directement connecté à chacun des dispositifs, et comportant un circuit électrique de commande du fonctionnement dudit dispositif, géré par un microprocesseur, dont la programmation est stockée dans une mémoire associée, ledit module comportant en outre une interface susceptible de permettre l'échange d'informations avec un moyen extérieur par tout support susceptible de véhiculer une information codée;; - d'une console portable, destinée à permettre l'introduction de données de programmation dans le microprocesseur dudit module programmateur, et susceptible d'entrer en interaction avec le dit module programmateur, ladite console intégrant une horloge et comportant un organe d'introduction de données et un écran permettant la visualisation des données introduites. En d'autres termes, l'invention consiste d'une part, - à munir chacun des dispositifs électriques d'un système programmateur, destiné à assurer la mise en fonctionnement dans le temps de ces dispositifs, et d'autre part, à corréler le fonctionnement de chacun de ces programmateurs au moyen d'une console portable, servant entre autre comme base de temps. il n'est donc plus fait appel à un programmateur susceptible d'être programmé directement sur site, mais à un système destiné à donner des ordres de fonctionnement définis, programmable uniquement au moyen d'un dispositif approprié, à savoir la console, indépendante de chacun des modules programmateur desdits dispositifs.L'invention consiste donc à séparer au niveau de chacun des programmateur les fonctions de base des fonctions de tête, ces dernières étant constituées par les données de synchronisation délivrées par la console. Avantageusement, le couplage entre la console et le programmateur s'effectue par voie électrique, opto-électronique, par ondes électromagnétiques ou radio-électriques. L'organe d'introduction de données de la console est constitué par un clavier alpha-numérique, par le biais duquel l'utilisateur introduit dans la console les programmes de fonctionnement des dispositifs de l'installation, susceptibles d'être ensuite chargés au niveau de chacun des modules programmateurs associés à chacun des dispositifs électriques. L'invention concerne enfin une installation perfectionnée pour assurer arrosage automatique. Cette installation perfectionnée comprenant une pluralité de canalisations secondaires connectées à une canalisation principale, comporte: - une pluralités de modules programmateurs, destinés à assurer le fonctionnement d'électrovannes positionnées sur chacune des dites canalisations secondaires, permettant l'alimentation de celles-ci en eau selon des durées et à des moments déterminés, - une console portable, destinée à assurer la configuration de chacun des modules programmateurs selon le fonctionnement désiré de chacune des canalisations secondaires. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique d'un module programmateur conforme à l'invention. La figure 2 est une représentation schématique du circuit électrique de fonctionnement dudit programmateur. La figure 3 est une représentation schématique d'une éléctrovanne utilisée dans l'application décrite. La description qui suit concerne une installation d'arrosage automatique. Une telle installation comporte une conduite d'eau principale, sur laquelle est piquée une pluralité de conduites secondaires, destinées à permettre un arrosage uniforme d'une aire ou surface déterminée. Chacune de ces conduites secondaires est obturée au moyen d'une électrovanne, d'un type en soi connu, et dont le fonctionnement va être brièvement rappelé ci-dessous. Chaque électrovanne est commandée électriquement au moyen de deux fils (27) reliés à un module programmateur (20), décrit plus en détail ultérieurement. Les électrovannes (17) (figure 3) comportent de manière connue un aimant permanent (34), générant un champ magnétique constant, auquel est soumis un noyau (35), d'acier ou éventuellement de fer doux, destiné à obturer ou au contraire à permettre l'ouverture des canalisations secondaires. A cet effet, les éléctrovannes présentent un filetage (38), permettant leur solidarisation sur les dites canalisations.En outre, lesdites électrovannes comportent un éléctro-aimant, constitué de manière connue d'une bobine (36) et d'un circuit magnétiaue (37), qui lorsqu'il est activé, génère un champ magnétique d'intensité supérieure à celui généré par l'aimant permanent, et de sens fonction du sens du courant qui traverse l'électro-aimant Enfin, le logement destiné à recevoir Ie noyau est muni d'un ressort à spirales (non représenté), susceptible d'être comprimé par le noyau lorsque celui-ci est attiré par la conjugaison des deux champs magnétiques mentionnés ci-dessus. Le noyau est donc susceptible d'occuper deux positions stables, l'une correspondant à une position ouverte et l'autre à une position fermée de l'électro-vanne. Dans la position ouverte, le noyau est attiré par l'aimant permanent, et comprime le ressort. Sur l'impulsion reçue par l'électrovanne, il est éjecté hors de cette position stable, et est maintenu selon cette position par l'action du ressort, qui s'oppose à la force exercée par le champ magnétique de l'aimant permanent. En revanche, lors d'une impulsion en sens inverse reçue par l'électro-vanne, il y a conjugaison des forces éxercées par l'aimant permanent et ltélectro-aimant, suffisante pour surmonter la force exercée par le ressort Le noyau regagne donc sa position originale. On conçoit qu'afin de pouvoir disposer d'un débit suffisant au niveau de chacune des canalisations secondaires, il importe de ne pas actionner simultanément la totalité des électrovannes. Pour ce faire, le fonctionnement de chacune d'entre elles est géré par un module programmateur (20) qui lui est propre. Ce module programmateur comporte un circuit électronique muni d'un microprocesseur (1), associé à une mémoire vive de type RAM et à une interface propre à générer l'inversion des courants destinés à être acheminés au niveau de ltélectrovanne.Le microprocesseur (1) reçoit dans une mémoire associée un programme de fonctionnement bien défini. il comporte en outre, une autre interface, qui est directement liée au microprocesseur, destinée à permettre le chargement dans celui-ci de programmes externes, au moyen d'une console (30), décrite plus en détail uitérieurement. Enfin, il comporte un interrupteur susceptible de présenter trois modes de fonctionnement Le circuit électrique de fonctionnement du module programmateur (20) est décrit plus en détail au sein de la figure 2. En outre, il fait l'objet d'une demande de brevet déposée le même jour par le Demandeur. ll va néanmoins être décrit succintement. Le microprocesseur (1) de ce circuit est alimenté électriquement par une pile (8).La borne positive (2) de la pile (8) est en fait connectée à un interrupteur du type à semi-conducteur (4,5,6), dont le fonctionnement est régulé par une horloge (7) associée à une mémoire vive de type RAM (11). De fait, l'interrupteur (4,5,6) n'est passant que lorsque l'horloge (7) émet des impulsions électriques. De manière connue, elle fonctionne à partir d'un oscillateur à quartz (10), de fréquence typique 32768 Hz. Ainsi, le microprocesseur (1) n'est alimenté électriquement, que sur injonction de l'horloge (7). De manière avantageuse, le pilotage de l'horloge (7) s'effectue néanmoins directement par l'intermédiaire du microprocesseur (1), qui, lors de ses périodes de "réveil", peut modifier le contenu de la RAM (11) qui est asociée à l'horloge (7). De la sorte, il est possible d'obtenir une autonomie de fonctionnement du module programmateur nettement améliorée, compte tenu qu'en période de veille, seul l'oscillateur (10) de l'horloge consomme de l'électricité, et ce, en quantité nettement moindre que I'oscillateur (12) du microprocesseur, dont la fréquence d'oscillation se situe typiquement vers 4 MHz. A cet égard, l'alimentation de l'horloge (7) s'effectue directement à partir de la pile (8), seule une diode (9) étant intercalée entre la borne positive (2) et l'horloge. Enfin, afin de pouvoir changer la pile (8) sans interférer sur le fonctionnement de l'horloge (7), on munit la branche du circuit l'alimentant en électricité d'une capacité (13) reliée à la masse, et dont la valeur est choisie de telle façon que l'on dispose d'une durée au moins égale à une minute pour effectuer ce changement On a égaiement représenté sur la figure 2 le reiais "marche" (15) et le relais "arrêt" (16), permettant d'inversr les courants d'alimentation de ltélectrovanne (17) sur injonction du microprocesseur (1). En outre, on a représenté en (24) un interrupteur manuel, destiné à sélectionner de l'extérieur le mode de fonctionnement du microprocesseur. Cet interrupteur (24) est en outre représenté sur la figure 1. Son fonctionnement est le suivant: - en mode "manuel", il inhibe les programmations du microprocesseur et induit le fonctionnement de l'électrovanne pendant une durée pouvant être directement déterminée par le programmateur, et variant typiquement de 10 mn à 8 heures par exemple; cette durée peut être proportionnelle à un signal électrique défini par exemple par un potentiomètre; - en mode "arrêt", il inhibe toute intervention sur l'électrovanne : celleci est en permanence fermée; - enfin, en mode "automatique", il permet la validation des programmes stockés dans le microprocesseur : ce sont ceux-ci qui définissent le fonctionnement automatique et programmée de l'électrovanne. Comme déjà dit, le microprocesseur est associé à une horloge, afin de définir ses périodes et durées de fonctionnement en fonction d'une base de temps qui comme il sera décrit ultérieurement est fixée par un moyen extérieur. Le module proprement dit (20) est constitué par un boîtier étanche et rigide, typiquement réalisé en PVC, et de forme globalement cylindrique, se terminant par une portion tronconique (26). Celle-ci est obturé par tout moyen étanche, avantageusement complété par un silicone. C'est au niveau de cette dernière qu'émergent les fils (27) de fonctionnement de l'électrovanne (17). Du coté opposé à cette portion (26), le module présente un fond (22), obturé de manière étanche par un bouchon (21), avantageusement vissable sur le dit module (20). Le fond (22) présente notamment l'interrupteur (24) déjà mentionné, mais également une prise femelle (25), destinée à permettre la connexion avec la console (30), et également une DEL, susceptible de matérialiser la bonne transmission des informations entre la console et le microprocesseur (1), ce dernier étant à l'intérieur dudit module avec son circuit associé. Selon l'invention, le dispositif comporte la console extérieure portable (30), comprenant typiquement un écran (32), du type à cristaux liquides, et un clavier alpha-numérique (31). Elle comporte également pour sa mise sous tension une touche marche-arrêt (33). Cette console est destinée à permettre le chargement du ou des programmes dans les modules programmateurs, et également de fixer une base de temps. Cette console peut être ainsi reliée à chacun des modules programmateurs par tout moyen, et notamment par une liaison électrique série ou parallèle (28,29), mais également par ondes électromagnétiques et notamment optiques ou infrarouges ou encore par ondes radio-électriques. il suffit pour celà que la console soit munie d'un émetteur et d'un récepteur appropriés, et qu'il en soit de même pour les modules programmateurs. Cette console fonctionne sur batteries, éventuellement rechargeables. Comme déjà dit, elle est destinée à permettre le chargement dans la mémoire du microprocesseur du ou des programmes de mise en fonctionnement des électrovannes. De fait, l'utilisateur affiche le programme choisi au moyen du clavier et peut visualiser ces informations sur l'écran. Ce clavier comporte notamment des touches de fonction, faisant éventuellement apparaître les menus. Cette console fonctionne avec sa propre horloge et son propre programme interne. L'horloge peut ainsi être réglée afin de servir de référence et de base de temps pour la synchronisation des différents modules programmateurs. En outre, lorsque la console est connectée par tout moyen au module programmateur, il est possible de transférer soit la partie programme soit la partie horloge, soit les deux. Après connection et temporisation, il apparaît sur l'afficheur (32) de la console les informations du programmateur, et notamment sa référence.En outre, et avantageusement, le module programmateur comporte une diode électroluminescente (23), qui s'affiche et est activée en permanence, matérialisant ainsi la bonne connection avec la console, et le bon transfert des informations entre celle-ci et le module programmateur. il s'effectue alors le transfert du contenu de la RAM de la console dans la RAM du programmateur. Ainsi, dès lors que l'on désire programmer une telle installation, il convient de procéder au niveau de chacun des modules programmateurs, au transfert du programme approprié, définissant le séquencement de fonctionnement de l'électro-vaxme associée, ainsi qu'au transfert de la base de temps, déstinée à servir de temps zéro pour l'horloge dudit module. De la sorte, chaque module programmateur recevant son programme de fonctionnement, qui intègre le décallage dans le temps de l'ouverture de l'électro-vanne qui lui est associée, est à même de gérer oelleci pour une durée indéfinie, fonction de son autonomie d'une part, et du passage suivant de reprogrammation.S'agissant de l'autonomie, le microprocesseur est avantageusement muni d'un dispositif d'optiminsation d'autonomie, le déconnectant de la pile d'alimentation électrique périodiquement, et le reconnectant à celle-ci également périodiquement. De la sorte, on peut typiquement prévoir une autonomie minimale pour chacun de ces modules programmateurs voisine de une année. ll ressort de la présente invention de nombreux avantages parmi lesquels on peut notamment citer la synchronisation des modules programmateurs par une même référence de temps. De la sorte, il est possible de faire fonctionner une installation et notamment une installation d'arrosage automatique de manière rationnelle en pouvant disposer de la quantité d'eau à la pression voulue. En outre, compte tenu de l'absence de connection, étant entendu qu'il est possible d'enterrer le module programmateur de manière inaccessible, on s'affranchit de tous les actes de vandalisme. De plus, compte tenu de la possibilité offerte de pouvoir charger les modules programmateurs par ondes, électro-magnétiques ou radio, un tel téléchargement peut s'effectuer par exemple par voie motorisée, permettant outre de gagner un temps considérable, de diminuer le personnel. Enfin, compte tenu du système même de fonctionnement, on observe une diminution des coûts de revient et de fonctionnement. Ce système permettant une parfaite autonomie et une totale indépendance entre chacun des modules programmateurs, accroît de manière significative la fiabilité d'une installation les mettant en oeuvre. REVENDICATIONS 1/ Programmateur du fonctionnement dans le temps d'une série de dispositifs électriques, caractérisé en ce qu'il se compose: - d'une pluralité de modules programmateurs (20) énergiquement autonomes et indépendants les uns par rapport aux autres, chacun des dits modules étant directement connecté à chacun des dispositifs (17), et comportant un circuit électrique de commande du fonctionnement dudit dispositif, géré par un microprocesseur (1), dont la programmation est stockée dans une mémoire associée, ledit module comportant en outre une interface susceptible de permettre l'échange d'informations avec un moyen extérieur par tout support susceptible de véhiculer une information codée;; - d'une console portable (30), destinée à permettre l'introduction de données de programmation dans le microprocesseur (1) dudit module programmateur (20), et susceptible d'entrer en interaction avec le dit module programmateur, ladite console intégrant une horloge et comportant un organe d'introduction de. données constitué par un clavier, et un écran permettant la visualisation des données introduites. 2/ Programmateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couplage entre la console et le programmateur s'effectue par voie électrique, opto-électronique, ou par ondes électromagnétiques ou radio-électriques. 3/ Installation d'arrosage automatique, comprenant une pluralité de canalisations secondaires connectées à une canalisation principale, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: - une pluralités de modules programmateurs (20), destinés à assurer le fonctionnement d'électrovannes (17) positionnées sur chacune des dites canalisations secondaires, permettant l'alimentation de celles-ci en eau selon des durées et à des moments déterminés à partir de la canalisation principale, - une console portable (30), destinée à assurer la configuration de chacun des modules programmateurs selon le fonctionnement désiré de chacune des canalisations secondaires.