Brevet FR2707016A1 — publié le 19941230

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour l'identification de câbles électriques comprenant une armature conductrice et une âme conductrice isolée de l'armature. Lorsque de tels câbles électriques sont groupés pour former un faisceau de câbles s'étendant sur une grande longueur, un suivi visuel individuel des câbles du faisceau n'est plus possible et une technique courante pour identifier un câble donné, aux extrémités du faisceau, consiste à relier l'armature et l'âme de ce câble à une extrémité du faisceau de façon à former une boucle conductrice et à détecter, à l'autre extrémité du faisceau, pour chaque câble, s'il y a passage ou non de courant entre l'armature et l'âme du câble testé. Cette technique nécessite qu'un contact électrique soit établi avec l'âme et avec l'armature du câble à l'emplacement de détection et interdit l'utilisation du câble pendant la durée nécessaire à son identification. Cet inconvénient ne permet pas l'emploi de cette technique pour l'identification, notamment dans les centrales nucléaires, de câbles importants pour la sûreté, reliant par exemple des capteurs mesurant des paramètres essentiels pour la sécurité de la centrale à un équipement de contrôle. La présente invention a pour objet principal de remédier à cet inconvénient en permettant l'identification et le suivi de câbles en service, c'est-à-dire, dans l'exemple précédent, sans perturber le fonctionnement des capteurs et de l'équipement de contrôle. La présente invention y parvient grâce à un procédé pour l'identification d'un câble électrique comprenant une armature conductrice et une âme conductrice isolée électriquement de l'armature, dans lequel de façon caractéristique on relie ladite armature à la terre, on émet une impulsion de courant sur l'armature au moyen d'un dispositif injecteur de courant relié à la terre de sorte que le retour de cette impulsion vers le dispositif injecteur s'effectue par la terre et on identifie ledit câble électrique par la détection, au moyen d'un détecteur, d'un signal représentatif de cette impulsion, en un point de réception situé sur le trajet de l'impulsion de courant sur l'armature. Dans la pratique, l'armature du câble est le plus souvent reliée en permanence à la terre. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention et à l'examen du dessin annexé sur lequel: - les figures 1 et 2 illustrent deux variantes de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, - la figure 3 est un schéma d'un dispositif injecteur de courant conforme à la présente invention, - la figure 4 est un schéma d'un dispositif détecteur conforme à la présente invention. On a désigné sur les figures 1 et 2 par A l'âme conductrice d'un câble électrique et par B son armature. Dans l'exemple de réalisation décrit, le câble est partiellement représenté et l'âme conductrice A est destinée à véhiculer une information électrique tandis que l'armature B sert de blindage électromagnétique. Dans la présente invention, le terme "armature" doit s'entendre au sens large et peut désigner également un conducteur électrique libre du câble, n'ayant pas un rôle de blindage électromagnétique. De même, l'expression "âme conductrice" doit s'entendre au sens large comme désignant tout conducteur électrique du câble. Conformément au procédé selon l'invention, on relie l'armature B en un point à la terre T, on émet une impulsion de courant sur l'armature B au moyen d'un dispositif injecteur de courant 100 relié en 14 à la terre et l'on détecte en un point de réception situé sur le trajet de l'impulsion, au moyen d'un dispositif détecteur 200, un signal représentatif de cette impulsion. L'émission de l'impulsion de courant peut s'effectuer par injection directe sur l'armature B du câble, par contact électrique en 10 entre un conducteur relié au dispositif injecteur de courant 100 et l'armature B, comme représenté sur la figure 1. L'émission de courant peut également se faire sans contact électrique direct, par induction, au moyen d'un bobinage 13 relié au dispositif injecteur 100 et dont la ou les spires s'étendent autour du câble. De préférence, le bobinage 13 est réalisé au moyen d'une pince ampèremétrique comportant deux branches en forme de demi-cercle, articulées à une extrémité, adaptées à former une spire en position fermée. La mise en place de la pince sur le câble s'effectue en écartant les branches. La détection d'un signal représentatif de l'impulsion s'effectue avantageusement sans contact électrique direct avec l'armature du câble, par induction, au moyen d'un bobinage relié au dispositif détecteur 200. Ce bobinage peut être constitué d'un cadre bobiné placé à proximité du câble mais de préférence on utilise une pince ampèremétrique 213, le câble traversant la spire formée par les branches de la pince. De préférence, conformément à une caractéristique avantageuse de l'invention, l'intensité maximale du courant injecté est inférieure à 150A et la durée de l'impulsion est inférieure à 10 clos, de préférence voisine de 5 Fs de façon à ne pas perturber le fonctionnement des installations électriques reliées à l'âme A du câble. On peut émettre sur plusieurs câbles au moyen de dispositifs injecteurs 100 réglés sur des cadences différentes et identifier les câbles au moyen d'un unique dispositif détecteur 200, en mesurant les intervalles de temps séparant deux impulsions consécutives pour un câble donné. De préférence, on veillera à ce que l'intervalle de temps séparant chaque émission d'impulsion soit supérieur à I seconde de façon à ne pas perturber le fonctionnement des dispositifs reliés à l'âme A du câble. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'émission de ladite impulsion de courant s'effectue à une cadence comprise entre 13 et 23 impulsions par minute. Le dispositif d'injection de courant 100 dont on a représenté le schéma sur la figure 3 comprend un convertisseur de tension 110 alimenté en 111 et 112 sous une faible tension par une source de tension continue 140 constituée dans l'exemple de réalisation décrit par une batterie 6V de capacité 2Ah. Le convertisseur 110 délivre en 113 une tension redressée de valeur élevée, de l'ordre de 350 volts, destinée à la charge d'un condensateur C5 relié en 113 au convertisseur et en 112 à la borne négative de la source de tension continue 140. Dans l'exemple de réalisation décrit, le condensateur C5 est non polarisé, présente une capacité de 1 iF et une tension d'isolation de 400V. Le convertisseur 110 comporte un oscillateur destiné à alimenter le primaire d'un transformateur élévateur de tension TR1 dont le secondaire est relié en 114 à la borne négative de la source 140 et en 115 à un doubleur de tension comprenant un condensateur C1 et deux diodes D2,D3 agencées de façon connue en soi. Plus précisément, la cathode de la diode D3 est reliée au condensateur C1 et l'anode de la diode D3 correspond à la sortie 113 du convertisseur 110. L'anode de la diode D2 est reliée à la cathode de la diode D3 et la cathode de la diode D2 est reliée à la borne négative de la source 140. Le condensateur C1 est relié par une armature aux diodes D2 et D3 et par l'autre armature, en 115, au secondaire du transformateur TR1. L'oscillateur précité alimentant le primaire du transformateur TR1 comporte un circuit intégré spécialisé IC 1 du type bien connu de l'homme de métier sous la simple référence "555". Les broches 2 et 6 du circuit intégré IC1 sont reliées ensemble et à une armature d'un condensateur C2, l'autre armature de ce condensateur étant reliée à la borne négative de la source 140. La broche 4 du circuit intégré IC1 est reliée à la borne positive de la source 140. La sortie 3 du circuit IC1 est reliée à la grille d'un transistor MOS-FET T1 et par l'intermédiaire d'une résistance R2 aux broches 2 et 6. Le transistor T1 travaille en commutation entre la borne négative de la source 140 et l'émetteur d'un transistor bipolaire T2 du type npn, travaillant en limiteur de courant, dont la base est reliée au travers d'une résistance R1 à la borne positive de la source 140. Le collecteur du transistor T2 alimente le primaire du transformateur TR1, relié par ailleurs à la borne positive de la source 140. Un condensateur polarisé est monté entre le collecteur de T2 et la borne négative de la source 140. A titre indicatif, dans l'exemple de réalisation décrit, les valeurs de C1, C2, C6, R1 et R2 sont les suivantes: C1= 220 nF, C2 = 100 nF, C6 = 10 pF, R1 = 820 Q et R2 = 1 MQ. Le transistor T1 est du type connu sous la référence "BS 170 et T2 est du type connu sous la référence "BD 139". Un condensateur C3 d'antiparasitage est monté entre la borne positive de la source 140 et la terre T. La borne négative de la source 140 est reliée en 14 à la terre T. Conformément à une caractéristique avantageuse de la présente invention, l'impulsion de courant envoyée sur l'armature du conducteur B du câble est générée par la décharge du condensateur C5. A cet effet, les armatures du condensateur C5 sont reliées respectivement à deux bornes d'utilisation 150 et 151. La borne 151 est reliée à la borne négative de la source 140, donc à la terre. La borne 150 est reliée par l'intermédiaire d'un relais K1 à l'armature du condensateur C5 reliée en 113 à la sortie du convertisseur 110. Le relais K1 est commandé en commutation par un cadenceur 120 destiné à provoquer la fermeture du relais K1 à des intervalles de temps déterminés et connecter de ce fait la borne 150 à l'armature du condensateur C5 reliée en 113 au convertisseur 110. Le cadenceur 120 comprend un oscillateur astable constitué dans l'exemple de réalisation décrit par un circuit intégré spécialisé IC2 du même type que IC1. Les broches 2 et 6 du circuit intégré IC2 sont reliées entre elles et à une armature d'un condensateur C4 dont l'autre armature est reliée à la borne négative de la source 140. La broche 4 est reliée à la borne positive de la source 140. La sortie 3 de IC2 agit par l'intermédiaire d'une résistance R10 sur la base d'un transistor T3 fonctionnant en commutation pour commander le relais KI et la sortie 3 est reliée aux broches 2 et 6 de IC2 par l'intermédiaire d'un sélecteur 121 associé à un réseau de résistances de différentes valeurs R3, R4, R5, R6, R7, R8. L'utilisateur sélectionne l'une des résistances R3 à R8 et choisit ainsi la valeur de la résistance reliant la sortie 3 aux broches 2 et 6 de IC2, donc la cadence avec laquelle le relais K1 se ferme et la cadence avec laquelle les impulsions sont émises sur l'armature B du câble. Une diode électroluminescente LD1, montée en série avec une résistance R9 entre la sortie 3 de IC2 et la borne négative de la'source 140, indique à l'utilisateur les périodes pendant lesquelles le relais K1 est alimenté. A titre indicatif, les valeurs de R3, R4, R5, R6, R7, R8 sont, dans l'exemple de réalisation décrit: R3 = 38 KQ, R4 = 82 KQ, R5 = 120 KQ, R6 = 180 KQ, R7 = 220 KQ, R8 = 330 KQ. La capacité de C4 vaut, dans l'exemple de réalisation décrit 10 zF, la résistance de R10 vaut 6,8 KQ et T3 est du type 2N2222". Avantageusement, comme représenté, un interrupteur 141 de marche / arrêt est monté en série avec la borne positive de la source 140. Une diode électroluminescente LD2 est montée en série avec une résistance R11 entre la borne positive de la source 140 et la borne négative, en aval de l'interrupteur 141 pour signaler à l'utilisateur la mise sous tension du dispositif d'injection de courant 100. Lorsque la source 140 est constituée par une batterie, le dispositif injecteur comporte en outre avantageusement, comme représenté, un indicateur 130 de l'état de cette batterie, réalisé de façon connue en soi au moyen d'un circuit intégré spécialisé IC3 du type 8211", de résistances R12, R13, R14, R15 et d'une diode électroluminescente LD3. La borne 150 est reliée, selon le mode d'émission, directement au câble ou à une pince ampèremétrique, comme décrit plus haut. On a représenté sur la figure 4 le schéma d'un dispositif de détection 200 conforme à l'invention. Le dispositif de détection 200 comprend un circuit amplificateur de courant 210 alimenté par une source de tension continue 214 au travers d'un interrupteur 215. Le circuit amplificateur 210 reçoit en entrée en 211 et 212 un signal à amplifier, délivré par le bobinage 213 précité. Avantageusement, ce bobinage 213 comporte une seule spire, réalisée comme représenté au moyen d'une pince ampèremétrique 213. La pince 213 est reliée en 212 à la borne négative de la source 214 et en 211 à la base d'un transistor bipolaire du type npn T4. Le signal envoyé sur la base du transistor T4 est écrêté au moyen d'une diode Zéner D4 montée en parallèle avec une résistance R16 entre la base du transistor T4 et la borne négative de la source 214. Le collecteur du transistor T4 est relié par une résistance R17 à la borne positive de la source 214 et l'émetteur du transistor T4 est relié à une armature d'un condensateur de découplage C6 dont l'autre armature est reliée à la borne négative de la source 214. L'émetteur du transistor T4 est relié par ailleurs à la base d'un premier transistor T5 d'une paire de transistors bipolaires T5 et T6 montés en cascade. Plus précisément le transistor T6, de type pnp, est relié par son émetteur à la borne positive de la source 214, par sa base au collecteur du transistor T5 de type npn et par son émetteur, par l'intermédiaire d'une résistance R18, à la borne négative de la source 214. Le signal amplifié est délivré en 216 par l'émetteur du transistor T5. A titre indicatif, les résistances R16, R17 et R18 ont pour valeur, dans l'exemple de réalisation décrit: R16 = 22 KQ, R17 = 27 KQ, R18 = 1 KQ. D4 est une diode Zéner 12 V, C6 a pour capacité 10 nF, et T4, T5 sont du type "BC 547". Le signal amplifié délivré en 216 est envoyé sur la broche 13 d'un circuit intégré spécialisé du type "CD 4066". Ce circuit comporte quatre interrupteurs reférencés 221, 222, 223 et 224 respectivement commandés en commutation par application d'une tension positive supérieure à un seuil donné sur les broches 13, 5, 6 et 12, dites broches de commutation. L'interrupteur 221 reçoit par la broche 13 le signal délivré par l'émetteur du transistor T5 et lorsque la tension de ce signal dépasse un seuil donné, correspondant à la détection de l'impulsion émise par l'injecteur de courant sur le câble traversant la pince ampèremétrique 213, il se comporte comme un interrupteur fermé entre les broches 1 et 2. La broche 1 est reliée par une résistance R19 à la borne positive de la source 214 et la broche 2 est reliée à une diode électroluminescente verte LD4 destinée à indiquer à l'utilisateur que l'impulsion émise par l'injecteur de courant est détectée et que le câble sur lequel a été effectué l'injection de courant correspond au câble qui traverse la pince ampèremétrique 213. L'allumage de la diode LD4 s'accompagne avantageusement par l'émission d'un signal sonore comme cela va être décrit dans la suite. L'émetteur du transistor T5 est relié par l'intermédiaire d'une résistance R20 à la broche de commutation 6 de l'interrupteur 223. La broche 8 de l'interrupteur 223 est reliée à la broche de commutation 5 de l'interrupteur 222 et la broche 9 de l'interrupteur 223 est reliée à la borne négative de la source 214 de sorte que, lors de la détection d'un signal entraînant l'allumage de la diode LD4, l'interrupteur 223 se comporte comme un interrupteur fermé entre les broches 8 et 9 et relie à la borne négative de la source 214 la broche 5 de l'interrupteur 222. Celui-ci se comporte alors comme un interrupteur ouvert entre les broches 3 et 4. La broche 4 de l'interrupteur 222 est reliée à la borne positive de la source 214 et la broche 3 de l'interupteur 222 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance R21 à l'anode d'une diode électroluminescente LD5 rouge dont la cathode est reliée à la borne négative de la source 214. Grâce à la résistance R22 reliant la broche 5 à la borne positive de la source 214, en l'absence de détection d'un signal représentatif de l'impulsion envoyée sur l'armature du câble, donc en l'absence de l'allumage de la diode électroluminescente verte LD4, l'interrupteur 222 se comporte comme un interrupteur fermé entre les broches 3 et 4 et commande l'allumage de la diode électroluminescente rouge LD5. Lors de la détection d'un signal représentatif de l'impulsion envoyée sur le câble, une tension positive supérieure à un seuil donné apparaît en 216 sur la broche 13 de l'interrupteur 221 et commande celui-ci de sorte qu'il se comporte comme un interrupteur fermé entre les broches 1 et 2. Par ailleurs, cette tension positive délivrée en 216 est envoyée au travers de la résistance R20 sur la broche 6 de l'interrupteur 223. Ce dernier se comportant alors comme un interrupteur fermé entre les broches 8 et 9, relie la broche 5 de commutation de l'interrupteur 222 à la borne négative de la source 214. L'interrupteur 222 se comporte alors comme un interrupteur ouvert entre les broches 3 et 4 et l'anode de la diode électroluminescente LD5 se trouve pratiquement au potentiel de la borne négative de la source 214. Un multivibrateur astable 240 est relié en 241 à l'anode de la diode électroluminescente rouge LD5. Ce multivibrateur 240 est relié à un dispositif piézoélectrique 242 destiné à émettre un signal sonore lorsque le potentiel de la cathode de la diode électroluminescente rouge LD5 est voisin de celui de la borne négative de la source 214. Plus particulièrement, le multivibrateur 240 comporte deux portes NOR 243 et 244 reliées entre elles par une première de leurs deux entrées en 241 à l'anode de la diode LD5, la sortie de la porte 243 est reliée à la deuxième entrée de la porte 244 et la sortie de la porte 244 est reliée en série avec le dispositif piézoélectrique 242 à la borne négative de la source 214. Un condensateur C7 est relié par une armature à la sortie de la porte 244 et par l'autre armature au travers d'une résistance R23 à la sortie de la porte 243 et à la deuxième entrée de la porte 243. En l'absence de détection de signal représentatif d'une impulsion envoyée sur l'armature, la diode LD5 s'allume et l'anode de cette diode est à un potentiel suffisamment élevé pour interdire le fonctionnement du multivibrateur 240, donc l'émission d'un signal sonore. A titre indicatif, les résistances R19, R20, R21, R22, R23 et R24 ont pour valeurs, dans l'exemple de réalisation décrit : Rî 9 = 470 KQ, R20 = 180 KQ, R21 = 470 KQ, R21 = 470 KQ, R22 = 1 MQ, R23 = 100 KQ, R24 = 180 KQ. C7 a pour capacité 1 nF. Conformément à une caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif de détection 200 comporte des moyens pour mesurer l'intervalle de temps séparant l'émission de deux impulsions consécutives. Ainsi, on peut émettre simultanément sur plusieurs câbles d'un faisceau au moyen de plusieurs dispositifs injecteurs de courant 100 tels que décrits précédemment, réglés sur des cadences d'émission différentes grâce au sélecteur 121 et mesurer, au moyen d'un seul dispositif de détection 200, l'intervalle de temps séparant l'émission de deux impulsions consécutives sur le câble testé, en vue de l'identifier. Dans l'exemple de réalisation décrit, les moyens pour mesurer l'intervalle de temps séparant l'émission de deux impulsions consécutives sont constitués par un chronomètre 230 connu en lui-même, alimenté en 236 par une source d'énergie électrique et comportant un interrupteur de remise à zéro 232, un interrupteur 231 de sélection du mode de fonctionnement du chronomètre et deux entrées 235 et 234 à relier électriquement pour provoquer le départ du chronométrage, I'arrêt du chronométrage s'effectuant en interrompant le contact électrique entre les entrées 234 et 235. Ces dernières sont reliées respectivement aux broches 10 et 11 de l'interrupteur 224, la broche 12 de commutation étant reliée d'une part en 216 à l'émetteur du transistor T5 et d'autre part par une résistance R2 5 à la borne négative de la source 214. Finalement, I'invention permet le suivi et l'identification de câbles en service, I'impulsion émise sur l'armature du câble n'entraînant pas de perturbation des installations reliées à l'âme de ce câble, de sorte que le procédé selon l'invention peut être avantageusement mis en oeuvre pour l'identification et le suivi de câbles importants pour la sûreté dans une centrale nucléaire. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour l'identification d'un câble électrique comprenant une armature (B) conductrice et une âme (A) conductrice isolée électriquement de l'armature, dans lequel de façon caractéristique on relie ladite armature à la terre (T), on émet une impulsion de courant sur l'armature au moyen d'un dispositif injecteur de courant (100) relié à la terre de sorte que le retour de cette impulsion vers le dispositif injecteur s'effectue par la terre et on identifie ledit câble électrique par la détection, au moyen d'un dispositif de détection (200), en un point de réception situé sur le trajet de l'impulsion de courant, d'un signal représentatif de cette impulsion. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite impulsion de courant est obtenue par la décharge d'un condensateur (C5). 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'émission de ladite impulsion de courant s'effectue à une cadence déterminée et en ce que le dispositif de détection (200) comporte des moyens (230) pour mesurer l'intervalle de temps séparant l'émission de deux impulsions consécutives. 4/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'intervalle de temps séparant chaque émission d'impulsion est supérieur à 1 seconde. 5/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite émission se fait par injection directe sur l'armature. 6/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite émission se fait par induction sur l'armature. 7/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la détection de ladite impulsion se fait au moyen d'un bobinage (213) traversé par ledit câble électrique. 8/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la durée de ladite impulsion est inférieure à 10 ps. 9/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'intensité maximale du courant injecté est inférieure à 150A. 10/ Dispositif pour l'identification d'un câble électrique comprenant une armature conductrice et une âme conductrice isolée électriquement de l'armature caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif injecteur de courant (100) destiné à émettre une impulsion de courant sur l'armature en un point d'injection, ce dispositif injecteur de courant étant relié à la terre de sorte que le retour de l'impulsion de courant vers le dispositif injecteur s'effectue par la terre et un dispositif de détection (200) destiné à détecter en un point de réception éloigné du point d'injection, sur le trajet de l'impulsion de courant, un signal représentatif de ladite impulsion. 11/ Dispositif selon Ia revendication 10, caractérisé en ce qu'il est destiné à l'identification des câbles électriques en service, notamment dans une centrale nucléaire.