Brevet FR2733651A1 — publié le 19961031

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA TRANSMISSION DE SIGNAUX ANALOGIQUES AU MOYEN D'UN SYSTEME DE TRANSMISSION UTILISANT DES LIGNES DE TRANSMISSION OPTIOUE. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la transmission de signaux analogiques au moyen d'un système de transmission utilisant des lignes de transmission optique. Elle s'applique d'une façon particulièrement avantageuse, mais non exclusivement, à des transmissions d'informations dans lesquelles l'information transportée est critique et tolère mal les perturbations. Tel est notamment le cas dans des systèmes embarqués aéronautiques, par exemple pour les commandes de vol d'un aérodyne ou la transmission d'un signal issu d'un capteur sensible (environnement perturbé ou tension analogique faible). Il s'avère, en effet, que dans certaines parties d'un aérodyne, les perturbations électromagnétiques sont suffisamment importantes pour justifier l'utilisation d'un support de transmission optique. De par leur nature, ces supports se prêtent mieux à la transmission des signaux numériques que des signaux analogiques. Ceci tient notamment à la difficulté d'obtention de composants électro-optiques présentant des caractéristiques linéaires. Or, l'information à transmettre est fréquemment de type analogique. Ceci est notamment le cas des systèmes de commande de vérin utilisés dans les aérodynes. Dans ce cas, pour effectuer ce type de transmission, la solution classique consiste à utiliser un système numérique de type réseau de communication qui conduit à échantillonner l'information analogique puis à coder chaque échantillon à l'aide d'un système de codage approprié de manière à disposer d'une information numérique transmissible par voie optique. Cette solution présente l'inconvénient de nécessiter l'emploi d'un récepteur apte à décoder les signaux numériques reçus et capable de pallier à la réception de signaux corrompus. On est alors obligé de doter les capteurs et/ou les actionneurs du système de moyens de traitement de l'information relativement complexes et coûteux. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose, à cet effet, d'utiliser, d'une façon totalement inhabituelle, les particularités des convertisseurs analogiques/numériques à compensation de charge (habituellement appelés convertisseurs EA) et, en particulier, le fait que ces convertisseurs se composent de deux parties structuralement et fonctionnellement distinctes, à savoir : un circuit intégrateur/générateur d'impulsions de compensation et un circuit de comptagedécomptage desdites impulsions. D'une façon plus précise, le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes - l'application des signaux analogiques à transmettre à l'entrée d'un convertisseur analogique/numérique dont 1 'intégrateur/générateur d'impulsions de compensation est situé au lieu de l'émission, tandis que le circuit de comptage est situé au lieu de réception, - la conversion des impulsions de sortie délivrées par le générateur en des impulsions lumineuses, - la transmission desdites impulsions lumineuses du lieu d'émission au lieu de réception, grâce à un dispositif de transmission optique (tel que des fibres optiques) qui constitue la ligne de transmission entre le lieu de réception, - la conversion des impulsions lumineuses transmises en des impulsions électriques, - l'application desdites impulsions électriques au circuit de comptage, et - la conversion du signal numérique issu du comptage en un signal analogique de sortie, image du signal analogique d'entrée. Il apparaît donc que les traitements de signaux effectués au lieu de réception sont de nature très simple et sont réalisables avec une très grande fiabilité. En plus de la réduction de la complexité des circuits de commande ainsi obtenue, le procédé selon l'invention bénéficie des avantages bien connus des convertisseurs à compensation de charge, notamment en ce qui concerne l'élimination du bruit ou des fréquences parasites. Un autre avantage de ce procédé consiste en ce qu'il permet de combiner à l'entrée d'un même circuit de comptage les trains d'impulsions en provenance de plusieurs lignes de transmission comprenant chacune un générateur d'impulsions de compensation, un convertisseur électro-optique, une ligne de transmission optique et un convertisseur optoélectronique. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif de transmission à une seule ligne de transmission La figure 2 est une représentation schématique d'un circuit comprenant une unité réceptrice reliée à trois unités émettrices par l'intermédiaire de trois lignes de transmission respectives. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif de transmission est destiné à transmettre des informations telles que, par exemple, des ordres de commande élaborés en un premier emplacement E1, à destination d'un actionneur tel que, par exemple, un vérin V situé en un deuxième emplacement E2 distant du premier. Les ordres de commande que l'on veut transmettre peuvent etre de type analogique. Dans ce cas, ils peuvent être directement utilisés par le dispositif de transmission. Par contre, dans le cas où ils sont numériques, ils doivent être convertis en données analogiques au moyen d'un convertisseur numérique/analogique de type classique. Dans cet exemple, le générateur de commandes a été représenté par un bloc 1 à l'intérieur duquel un bloc 2 en traits interrompus indique la présence éventuelle d'un convertisseur numérique/analogique. Le signal analogique produit par le générateur 1 est appliqué à un convertisseur tension/fréquence comprenant, de façon connue - un intégrateur constitué par un amplificateur opérationnel 3 et un condensateur 4 monté en parallèle entre son entrée directe et sa sortie, l'entrée directe étant reliée au générateur 1 par l'intermédiaire d'une première résistance R1, - un comparateur 5 qui compare la tension de sortie de l'intégrateur à une valeur de seuil et qui délivre à sa sortie un signal binaire fonction du résultat de la comparaison, - un générateur d'impulsions de précision 6 commandé par le comparateur 5 et dont les impulsions effectuent la commande d'un interrupteur 7 qui relie une source de tension calibrée Vref à l'entrée directe de l'intégrateur 3, 4 par l'intermédiaire d'une seconde résistance R2. L'interrupteur 7 délivre donc des impulsions d'énergie calibrée qui constituent donc les impulsions de compensation du convertisseur. Le fonctionnement tension/fréquence de ce convertisseur est alors le suivant Une tension d'entrée positive engendre, dans la résistance R1, un courant qui est intégré par l'intégrateur 3, 4. La tension de sortie de l'intégrateur 3, 4 présente alors l'allure d'une rampe négative. Chaque fois que la rampe atteint la valeur de référence du comparateur 5, celui-ci bascule et déclenche l'émission par le générateur 6 d'une impulsion de durée prédéterminée. Cette impulsion provoque l'application de la tension de référence Vref sur l'entrée de l'intégrateur. Pendant la durée d'application de cette tension Vref, la tension de sortie de l'intégrateur 3, 4 prend la forme d'une rampe positive. Ce processus se répète, engendrant un train d'impulsions qui compense exactement le courant d'entrée. La fréquence de ces impulsions est alors proportionnelle à la tension du signal analogique d'entrée. Par ailleurs, conformément au procédé selon l'invention, les impulsions délivrées par le générateur d'impulsions 6 sont appliquées à l'entrée d'un modulateur couplé à un convertisseur électro-optique 8 qui transforme les impulsions électriques en des impulsions lumineuses. Celles-ci sont alors appliquées à l'extrémité d'une ligne de transmission optique L constituée ici par un faisceau de fibres optiques. L'autre extrémité de la ligne de transmission L est couplée à un convertisseur optoélectronique 8' couplé à un démodulateur situé au lieu de réception E2 qui transforme les impulsions lumineuses en des impulsions électriques. Ces impulsions électriques sont alors appliquées à l'entrée d'un compteur 9 rythmé par un séquenceur 10 et qui fournit, à sa sortie, un signal numérique représentatif du signal analogique de commande. Ce signal peut être appliqué à un convertisseur numérique/analogique 11 qui délivre alors un signal analogique de commande, image de celui élaboré au lieu d'émission E1 par le générateur 1 et qui est appliqué au vérin V. Dans cet exemple, le modulateur est conçu de manière à assurer une adaptation du signal électrique aux moyens de transmission optique utilisés ainsi qu'une synchronisation des éléments binaires transmis. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à un seul type de convertisseur à compensation de charge, étant entendu qu'il existe de nombreuses variantes de ces convertisseurs. La figure 2 illustre un avantage de 1 invention qui résulte du fait qu'il devient possible de combiner plusieurs trains d'impulsions élaborés par des unités émettrices distinctes afin de réaliser des fonctions évoluées destinées à alléger le besoin de traitement à l'intérieur du système récepteur. Dans cet exemple, chaque unité émettrice Ul, U2, U3 comprend, de la façon précédemment indiquée, un convertisseur numérique/analogique éventuel CNA1, CNA2, CNA3, un intégrateur/générateur d'impulsions de compensation I1, 12, 13 et un convertisseur électrooptique EO1, EO2, E03 relié à un convertisseur optoélectronique OE1, OE2, OE3 de l'unité réceptrice E'2, par l'intermédiaire d'une ligne de transmission optique L1, L2, L3. Les sorties des trois convertisseurs sont alors reliées à un circuit de traitement des trains d'impulsions CT pouvant, par exemple, comprendre un voteur (ou un circuit effectuant une comparaison entre les trains d'impulsions délivrés par les convertisseurs optoélectroniques) et un système de comptage permettant d'élaborer un ordre de commande numérique. La sortie du circuit de traitement CT est reliée à l'entrée d'un convertisseur numérique/analogique 11' qui délivre, sur sa sortie, un signal de commande analogique appliqué à un vérin V'. Revendications 1. Procédé pour la transmission de signaux analogiques d'entrée au moyen d'un système de transmission utilisant entre le lieu d'émission et le lieu de réception, au moins une ligne de transmission optique, ce procédé faisant intervenir au moins un convertisseur analogique/numérique à compensation de charge comportant un circuit intégrateur/générateur d'impulsions de compensation, et un circuit de comptage desdites impulsions, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - l'application des signaux analogiques à transmettre à l'entrée du susdit convertisseur analogique/numérique dont l'intégrateur/générateur d'impulsions de compensation est situé au lieu de l'émission, tandis que le circuit de comptage est situé au lieu de réception, - la conversion des impulsions de sortie délivrées par le générateur en des impulsions lumineuses, - la transmission desdites impulsions lumineuses du lieu d'émission au lieu de réception, grâce à un dispositif de transmission optique (tel que des fibres optiques) qui constitue la ligne de transmission entre le lieu de réception, - la conversion des impulsions lumineuses transmises en des impulsions électriques, - l'application desdites impulsions électriques au circuit de comptage, et - la conversion du signal numérique issu du comptage en un signal analogique de sortie, image du signal analogique d'entrée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdits signaux analogiques d'entrée sont obtenus à partir d'un signal numérique grâce à une conversion numérique/analogique. 3. Procédé selon la revendication 1 selon lequel les signaux analogiques d'entrée émanent de trois sources distinctes (CNA1, CNA2, CNA3), caractérisé en ce que les signaux engendrés par chacune de ces sources (CNA1, CNA2, CNA3) sont appliqués à un intégrateur/générateur d'impulsions de compensation respectif (3 à 7) dont les impulsions de sortie sont converties en impulsions lumineuses puis transmises au lieu de réception grâce à un dispositif de transmission optique respectif (L), et en ce que ces impulsions lumineuses sont converties en des impulsions électriques qui sont traitées dans un même circuit de traitement (CT) comprenant un système de comptage. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le susdit circuit de traitement (CT) comprend un voteur. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur tension/fréquence (3 à 7) qui reçoit la tension d'entrée et qui fournit des impulsions de fréquence proportionnelle à ladite tension, un convertisseur électro-optique (8) qui transforme les impulsions électriques en impulsions lumineuses, une ligne de transmission optique (L) à l'entrée de laquelle sont appliquées les impulsions lumineuses, un convertisseur optoélectronique (8') qui transforme les impulsions lumineuses présentes à la sortie de la ligne (L) en impulsions électriques, un circuit de comptage (9) permettant de délivrer une information numérique représentative de la tension d'entrée et un convertisseur numérique/analogique (11) qui transforme l'information numérique en une information analogique de sortie. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le susdit convertisseur tension/fréquence comprend un intégrateur (3, 4) qui reçoit la tension d'entrée par l'intermédiaire d'une première résistance (R1) et dont la sortie est connectée à l'entrée d'un comparateur à seuil (5) dont la sortie pilote un générateur d'impulsions calibrées (6) qui effectue la commande d'un interrupteur (7) reliant l'entrée de l'intégrateur à une source de tension calibrée (Vref), par l'intermédiaire d'une seconde résistance (R2). 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs sources de tension analogique d'entrée (CNA1, CNA2, CNA3) et pour chacune des sources, un convertisseur tension/fréquence (I1 à I3), un convertisseur électro-optique (EO1 à E03), une ligne de transmission optique (L1 à L3) et un convertisseur optoélectronique (OE1 à OE3), et en ce que les impulsions électriques délivrées par les convertisseurs optoélectroniques (OE1 à OE3) sont appliquées à un circuit de traitement (CT) dont la sortie est connectée à un convertisseur numérique/analogique (11) qui délivre la tension analogique de sortie.