Brevet FR2711469A1 — publié le 19950428

CIRCUIT D'ALIMENTATION ELECTRIQUE APTE A ETRE RELIE AU RESEAU TELEPHONIQUE La présente invention concerne un circuit d'alimentation électrique apte à être relié au réseau téléphonique, par exemple qui alimente un système de communication utilisant le réseau téléphonique, et qui utilise les lignes du réseau pour sa source de couriant. io Des exemples des systèmes de communication qui utilisent le réseau téléphonique pour transmettre des données et qui sont alimentés par les lignes téléphoniques sont décrits dans les brevets US 4 540 849 et CA 1 301 385. Ces brevets montrent des systèmes qui transmettent des données concernant l'état d'un compteur, par exemple un compteur d'eau ou de gaz. Le brevet US 4 540 849 utilise deux diodes Zener connectées entre les lignes téléphoniques pour son circuit d'alimentation, tandis que le brevet CA 1 301 385 utilise un redresseur suivi par un TEC (transistor à effet du champ) pour fournir une tension constante. L'utilisation du réseau téléphonique commne source d'alimentation évitent les problèmes qui se présentent lors de l'utilisation des piles électriques o il faut surveiller et remplacer la pile de temps en temps. Ces circuits d'alimientation sont particulièrement pratiques pour des systèmes de commulnication associés aux compteurs d'eau ou de gaz, o un système doit être capable de fonctionner indéfiniment sans pile et o il est préférable d'éviter l'utilisation du secteur pour la source d'alimentation. A cause des règlements concernant l'intensité du courant qui peut être retiré du réseau téléphonique il faut que tous les circuits d'alimentation aptes à être reliés au réseau présentent une très grande résistance au réseau. Aux Etats- Unis, par exemple, le règlement 47 CFR 68.312 exige une résistance de 5 Mégohms d'un système de communication pendant le temps lorsque le système ne communique pas via le réseau. Cette résistance est équivalente à la résistance d'un appareil téléphonique lorsqu'il est raccroché. Puisque la valeur de tension sur les lignes téléphoniques peut diminuer aux alentours de 22 Volts le courant disponible au circuit alimenté par le réseau téléphonique pourra être aussi petit que 4.4 microAmlpères. Il est donc important que la consommation de courant d'un circuit d'alimentation soit minimisée, par exemple en comparaison avec les éléments lo du système de communication alimentés par le circuit. Les circuits d'alimentation de l'art antérieur décrits ci-dessus se conforment aux règles sur la résistance des dispositifs reliés au réseau téléphonique mniais présentent des problèmes de fiabilité et d'incertitude associés à l'utilisation des composants tels que des cliodes Zener ou un TEC. Par conséquent, la présente invention a pour but de fournir un circuit d'alimentation qui se confo-rne aux règlements concernant le courant qui peut être retiré du réseau téléphonique pendant une période de noncommunication, ce qui évite des problèmes de circuits utilisant les éléments analogiques et qui ont également une consommation de courant assez faible. La présente invention a ainsi pour objet un circuit d'alimentation électrique apte à être relié au réseau téléphonique caractérisé en ce qu'il comprend un élément résistif et des moyens de stockage de la chairge reliée en série entre les lignes téléphoniques en utilisation, au moins un conducteur d'alimentation alimenté par les moyens de stockage, un circuit d'horloge relié au conducteur d'alimentation, le circuit d'hor-loge fournissant un signal à des moyens d'échantillonnage qui pi-élèvent périodiquement un échantillon de valeur de tension du conducteur d'alimentation et qui déchargent les moyens de stockage si cette valeur est plus élevée qu'une valeur prédéterminée. La valeur de l'élément résistif peut être choisie pour que le circuit d'alimentation présente une résistance au réseau téléphonique qui se conformle aux règles nationales. En ce qui concerne la consonlmmation du courant en comparaison avec la consommation des éléments du système alimentés par le circuit, le courant retiré par les moyens 1o d'échantillonnage est limité par le choix de la période d'échantillonnage et la durée de chaque échantillonnage afin de retirer un courant dul conducteur d'alimentation pendant un bref instant aplrès une période de non-consommation. Ainsi, la valeur dli couranlt moyen prise par les moyens l s d'échantillonnage est relativement petite. De plus, pour un système de communication le circuit d'horloge peut avoir d'autres fonctions, par exemple, le contrôle d'un circuit de réveil pour transmettre ou recevoir des données. Par conséquent, la consonmmation du courant par des éléments qui appartiennent exclusivemlent au circuit d'alimentation est minimisée. Selon un mode de réalisation les moyens d'échantillonnage comprennent un détecteur die tension qui devient conducteur lorsque la tension à l'entrée est plus élevée qu'une valeur de seuil, et un commutateur qui reçoit périodiquement un signal du circuit d'horloge pour connecter le détecteur de tension au conducteur d'alimentation. Si la tension du condilucteiur d'alimentation est plus élevée que le seuil du détecteur, le détecteur deviendra conducteur pour décharger les moyens de stockage et pour maintenir une tension d'alimentation en dessous d'une valeur nuisible aux moyens de stockage. Des circuits intégrés peu coûteux ayant les fonctions d'un détecteur de tension existent, telle que la série des détecteurs de tension RX5VA fabriqués par la société Ricoh. En dehors de l'entrée périodiquenlment reliée au conducteur d'alimentation pour mesurer la tension sur le conducteur d'alimentation, le détecteur ne retire pas de courant. Ainsi, ce mode de réalisation satisfait aux exigences d'un circuit ayant une consommation faible par des moyens simples et peu coûteux. Selon un mode de réalisation, le commutateur est un élément logique ayant unie entrée qui reçoit le signal du circuit d'horloge pour relier le détecteur de tension au conducteur d'alimentation et une entrée qui reçoit un signal rebouclé du détecteur de tension, l'élément logique maintenant la connexion entre le détecteur de tension et le conducteur d'alimentation pourvu que le détecteur de tension soit dans un état passant. Le circuit d'hlorloge lui-même peut comprendre une horloge électronique qui fournit un signal carré à un compteur binliaire, le comnpteur binaire fournissant un signal à l'élément logique des moyens d'échantillonnage après un certain nombre de périodes du signal carré. Tous ces éléments logiques sont peu coûteux et consomment très peu de courant. Les caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La Figure 1 représente les éléments à l'entrée d'un circuit d'alimentation selon un mode de réalisation de l'invention; La Figure 2 représente les autres éléments du circuit d'alimentation de la Figure I qui contrôlent la tension fournie palr le circuit d'alimentation à une valeur constante. Comme le montre la Figure 1, le circuit d'alimentation est relié au réseau téléphonique via des conducteurs 1 et 2. Le signal alternatif à l'entrée ldu circuit est redressé bi-onde par un point des cliodes 3. Le circuit comprend également un dispositif 4 d'un type connu pour supplrimer les surtensions qui se présenteint suir le réseau téléphonique, par exemple un dispositif résistif non-linéaire. Le signal redressé charge i o un condensateur 5 via une résistance 6. La valeur de la résistance 6 peutit être choisie pour se conformer aux règlements concernant des circuits reliés aux réseaux téléphoniques. Par exemple, pour unile utilisation aux Etats- Unis la résistance 6 aura la valeur 5 Mégohms. La valeur du condensateur 5 est assez grande, par exemple 0,1 Farad, pour stockelr suffisailmmient de charge pour alimenter des composants reliés au conducteur d'alimentation 7 malgré les variations de tension du réseau téléphonique. Pour maintenir la tension clu conducteur d'alimentation 7 en dessous d'une valeur excessive aux bornes du condensateur 6 le circuit d'aliimentation comprend également les éléments de contrôle montrés suir la Figure 2. En particulier, le circuit d'alimentation comprend un circuit d'horloge, comprenant une horloge électronique 10 et un compteur binaire 11, et des moyens d'écihantilloninage contrôlés par un signal du circuit d'horloge et comprenant une bascule 12, un détecteur de tension 13, iune deuxième bascule 14 et une résistance 15 reliée entre la sortie du détecteur de tension 13 et la masse électronique. Le circuit conplrendl également une porte logique NAND 1 6 qui reçoit un signal rebouclé à la sortie du détecteur de tension 13 (via la bascule 14) et un signal du circuit d'horloge. L'horloge 10, le compteur 11 et les bascules 12 et 14 sont alimentés par le conducteur d'alimentation 7. L'horloge électronique comprend un oscillateur à quartz 17 et est alimentée par le conducteur d'alimentation 7. Un exemple d'une horloge électronique appropriée pour ce circuit est l'horloge PCF 8573 fabriquée par la société Philips. En dehors de son utilisation pour le circuit d'alimentation l'horloge peut être utilisée pour contrôler d'autres éléments d'un système de communication alimenté par le circuit. Par exemple, une sortie 18 de l'horloge peut fournir un signal à un circuit de Iréveil 19 pour réveiller le système de communication de temips en temps après la dernière communication faite par le système. La sortie 20 de l'horloge 10 fournit un signal carré de 1Hz i5 s qui augmente le total du comnpteur binaire 11. Le total binaire du compleiur est reprtésenté par les valeurs binaires des bornes QI, Q2.... Q9. QI correspond au bit le moins significatif et Q9 correspond au bit le plus significatif. Toutes les 512 secondes Q9 envoie un front d'horloge sur la bascule 12 dont la sortie Q passe à la valeur de tension du conducteur d'alimentation pour alimenter l'entrée du détecteur de tension 13. Le détecteur de tension est un composant conventionnel et un exemple d'un détecteur approprié pour ce circuiit serait un détecteur de série RX5VA fabriqué par la société RICOI-. Si la tension V1 du conducteur d'alimentation appliquée à l'entrée 21 du détecteur de tension est trop faible, c'est à dire si V1 est plus faible que le seuil du détecteur de tension 13, la tension à la sortie 22 restera à zéro. Deux secondes plus tard, quand Q2 envoie un autre front d'horloge la bascule 12 sera remise à zéro et le détecteur de tension scira déconnecté du conducteur d'alimentation. La bascule 1 2 est du type qui est remis à zéro quand un signal bas est reçu à l'entrée ClIr. Donc, pour remettre la bascule à zéèo il faut avoir un signal haut à la sortie Q/ de la bascule 14. Quand la tension V1 est trop faible et que la sortie 22 du détecteur de tension est à zéro un signal haut sera fouirni pal la sortie Q/ de la bascule 14 et la bascule 12 sera remise à zéro, comme décrit. Comme déclrit ci-dessus, quand la tension V1 du conducteur d'alimentation est en dessous d'une valeur critique correspondant au seuil dul détecteur 13, le détecteur sera connecté au conducteur d'alimenltation pendant 2 secondes dans un cycle de 512 secondes. Ainsi, si le détecteur de ici tension retire un coutrant de 3 microamipères lorsqu'il se trouve connecté au conducteur d'alimentation, le courant moyen consomm.é sera de 3/256 microampères, c'est-à-dire 0,01 microamipères. Les autres éléments du circuit (les bascules etc.) consomment très peu de courant et le cir-cuit ainsi satisfait à l'exigence d'avoir une consommation de courant aussi faible que possible. Si la tension VI du coniducteuri de courant dépasse le seuil du détecteur 13, le détecteur deviendra conducteur et un courant du colniducteuri d'alimientation passera à la masse électronique via la résistance 1 5 pour faire baisser la tension du conducteuri d'alimentation 7 et pour décharger le condensateur 5. Pendant ce temps l'entrée D de la bascule 14 sera haute et un signal bas ser-a fourni par la sortie Q/ pour 2s5 interdire la bascule 12 d'être remise à zéro. Donc, la tension est baissée continuellement jusqu'au point o V1 diminue au dessous de la valeuri de seuil du détecteur quand le signal Q/ repassera à une valetur haute et la bascule 12 sera remise à zéro par le prochain front dcl'hor-loge du compteur binaire. Pour un courant dans la résistance 15 de 30 microampères, si la tension ligne pe-rmanente maximale est 120 Volts, le courant de charge du condensateur 5 ne dépassera jamais 23 microampères. R E I E NI)ICATIONS 1 Circuit d'alimentation apte à être relié au réseau téléphonique caractérisé en ce qu'il comprend un élément résistif (5) et des moyens de stockage (6) de la charge reliée en série entre les lignes téléphoniques en utilisation, au moilns un conducteur d'alimentation (7) alimenté par les moyens de stockage (6), un circuit d'horloge (10,11) relié au conducteur d'alimentation (7), lo le circuit d'horloge (10,11) fournissant un signal à des moyens d'échantillonnage (11,12,13, 14) qui prélèvent périodiquement uni échanlillon de valeur de tension du conducteur d'alimnentation (7) et qui déchargent les moyens de stockage (6) si cette valeur est plus élevée qu'une valetiur prédétermi née. 2. Circuit d'alimnientation selon la revendication 1 o les moyens d'éclhantillonnage (11,12,13,14) comprennent un détecteur de tension (13) qui devient conducteur lorsque la tension à l'entrée est plus élevée qu'une valeur de seuil et un conimmuitateur (12) qui reçoit périodiquement un signal dlu circuit d'horloge pour connecter le détecteur de tension (13) au conducteur d'alimentation. 3. Circuit d'alimenelation selon la revendication 2 o le commutateur (12) est iun élément logique ayant une entrée qui reçoit le sigial du circuit d'horloge (10,11) pour relier le détecteur de tension au conducteur d'alimentation et iune entrée qui reçoit un signal rebouclé du détecteur de tension, l'élément logique maintenant la connexion entre le détecteur de tension et le conducteur d'alimeniationl pourvu que le détecteur de tension soit dans uin état passant. 4. Circuit d'alimenlalion selon l'une quelconque des revendications I a 3 oil le circuit d'horloge (10,11) comprend uine horloge électronique (10) qui fournit un signal carré à un coimpteuir binaire (11), le compteur binaire fournissant un signal aux moyens d'échanitilloinnage après un certain nombre de périodes du signal carrlé.