Brevet FR2741158A1 — publié le 19970516

La présente invention est relative à un circuit testeur de compteur. L'invention concerne plus particulièrement un circuit testeur de compteur et une tête de transducteur pour déterminer la précision de fonctionnement des compteurs d'énergie électrique. Il existe deux principaux types de compteurs d'énergie électrique utilisés à des fins domestiques et autres. Un premier type de compteur est généralement à fonctionnement électromécanique et est muni d'un disque tournant. Le disque est muni d'un repère d'indexation et le nombre de tours par unité de temps correspond à la puissance consommée par le consommateur dont le local est alimenté par l'énergie électrique contrôlée par ce compteur. Le compteur est généralement muni d'un couvercle en verre s'étendant au-dessus d'une face avant du compteur à travers laquelle le disque et d'autres parties du compteur sont visibles. Il existe une grande variété de compteurs de ce type, et le type de couvercle en verre, la distance entre le couvercle en verre et le disque et d'autres caractéristiques structurelles varient considérablement d'une marque de compteur à l'autre. De plus, ces compteurs fonctionnent dans des conditions ambiantes variables comme la chaleur, la lumière et les bruits électriques. Un autre type de compteur est de construction électronique et il est muni d'une lumière clignotante ou d'une diode électroluminescente (LED) clignotante qui fournit une indication visuelle du niveau de puissance consommée. Il est souvent nécessaire d'enregistrer des données afin de fournir une indication de la puissance consommée pendant une période prédéterminée à des fins de test ou de surveillance. Un dispositif connu couramment employé à cet effet comprend un émetteur pour diriger un rayonnement, généralement un rayonnement lumineux ou infrarouge, sur le repère d'indexation se trouvant sur un disque tournant d'un compteur, et il est muni d'un détecteur qui fournit alors une réponse à chaque fois que la présence du repère d'indexation est détectée. La sortie du dispositif peut être raccordée à un enregistreur de données. Lorsque le fonctionnement d'un compteur de type électronique est surveillé, un émetteur n'est pas nécessaire dans le dispositif de surveillance ou de test. Ces dispositifs connus sont encombrants et nécessitent un alignement précis et une fixation fiable sur le compteur testé. Ceci était souvent difficile à réaliser en raison de la grande variété de différences structurelles physiques entre les différentes marques de compteurs. L'émetteur émettait typiquement une lumière ininterrompue et constante et son fonctionnement était affecté par les variations des conditions ambiantes. Un objet de la présente invention est de fournir un circuit testeur de compteur et une tête de transducteur qui minimise au moins les inconvénients mentionnés ci-dessus. Conformément à un aspect de l'invention, on fournit une tête de transducteur de test pour un circuit testeur de compteur, la tête disposant d'une face arrière, d'un émetteur et d'un premier récepteur dans la face arrière, et d'un récepteur recouvert sensible aux effets des conditions ambiantes afin de pouvoir supprimer au moins une partie des influences de l'environnement sur le signal reçu par le premier récepteur, ainsi que d'un voyant destiné à fournir une indication de l'instant où la tête est correctement bloquée en alignement sur le compteur testé. Conformément à un autre aspect, l'invention fournit un circuit testeur de compteur comprenant une tête de transducteur munie d'un émetteur et d'un récepteur, un contrôleur d'émetteur destiné à commander l'intensité de la sortie de l'émetteur en fonction du compteur soumis au test et à produire des impulsions à la sortie de l'émetteur ainsi qu'un processeur de signal destiné à recevoir un signal de sortie du récepteur et à déterminer, à partir de ce signal de sortie, la détection de la présence soit d'un repère d'indexation sur un disque tournant du compteur, soit le clignotement d'un voyant sur le compteur. L'émetteur et le récepteur peuvent émettre et recevoir un rayonnement de tout type approprié. On utilise de préférence le rayonnement infrarouge. L'émetteur peut comporter une diode émettrice infrarouge alors que le récepteur peut comporter un phototransistor. Le récepteur recouvert ou récepteur aveugle est un dispositif identique au récepteur mentionné précédemment, les deux récepteurs se trouvant à proximité immédiate l'un de l'autre de façon à ce que tous deux soient exposés aux mêmes sources de bruit. De cette façon, le premier récepteur mentionné fournit une sortie en réaction à la fois à la présence de bruit et à la présence du rayonnement infrarouge détecté, alors que le récepteur aveugle ne réagit qu'au bruit. Les sorties de ces récepteurs peuvent être soustraites l'une de l'autre afin d'éliminer sensiblement les effets du bruit. La tête comprend un voyant qui fournit une sortie visuelle témoin chaque fois que la présence du repère d'indexation ou du voyant clignotant est détectée. Ceci permet un alignement aisé et précis de la tête de détection par rapport au compteur testé. Le processeur de signal comprend de préférence un amplificateur à grand gain et un amplificateur différentiel. L'amplificateur à grand gain amplifie les sorties du premier récepteur mentionné et du récepteur aveugle, alors que l'amplificateur différentiel soustrait l'une des sorties de l'autre afin de réduire les effets du bruit. Le processeur de signal comprend de préférence un filtre et un circuit destiné à analyser la sortie filtrée pour permettre au signal d'indiquer la détection de la présence du repère d'indexation ou du voyant clignotant sur le compteur. Le processeur peut comprendre un redresseur, un circuit de maintien de niveau et un détecteur de crête et de creux. Le contrôleur de l'émetteur ne garantit pas seulement que l'émetteur fournit une sortie pulsée, il commande également l'intensité de la sortie en fonction du compteur testé. I1 est ainsi possible de contrôler la puissance consommée par l'émetteur. Le rapport cyclique des impulsions de l'émetteur est de préférence faible et généralement de l'ordre de 0,8 %. La fréquence des impulsions est relativement élevée par rapport à la vitesse de rotation du disque tournant ou de la fréquence de clignotement du voyant du compteur électronique. Le processeur compare de préférence l'amplitude du signal reçu par le récepteur à une référence afin de fournir un signal de commande de l'intensité de l'émetteur. Un mode de réalisation préféré particulier de l'invention sera à présent décrit à titre d'exemple dans lequel les figures 1, 2 et 3 sont des vues en projection de face, de côté et de derrière d'une tête de transducteur d'un mode de réalisation de l'invention La figure 4 est un synoptique d'un circuit testeur de compteur qui incorpore la tête de transducteur des figures 1, 2 et 3 La figure 5 est un schéma de principe détaillé du circuit utilisé dans la tête de transducteur La figure 6 est un schéma de principe détaillé d'une autre partie du circuit détaillé utilisé dans le synoptique de la figure 4 La figure 7 est un schéma de principe détaillé d'une autre partie du circuit détaillé utilisé dans le synoptique de la figure 4 ; et La figure 8 est un schéma de principe d'un microprocesseur utilisé dans le synoptique de la figure 4. En se référant aux figures 1, 2 et 3, une tête de transducteur 10 est illustrée. La tête 10 a une face arrière 11 sur laquelle sont fixées deux ventouses 12, 13 qui facilitent la fixation de la tête sur un couvercle en verre d'un compteur d'énergie électrique. Un émetteur de rayonnement et un récepteur de rayonnement se trouvent dans la face arrière et sont dirigés vers le couvercle en verre du compteur sur lequel la tête peut être fixée. L'émetteur et le récepteur ne sont pas illustrés dans ces vues. La tête a un corps 14 cylindrique et une face avant 15. La face avant 15 est munie d'un voyant, généralement une diode électroluminescente (LED) 16. Lorsque la tête 10 est convenablement positionnée par rapport au compteur, la LED 16 clignote à chaque fois que le récepteur détecte la présence du repère d'indexation sur un disque tournant du compteur. Lorsque le compteur est de type électronique au lieu d'être muni d'un disque tournant, le récepteur peut détecter le clignotement d'un voyant sur le compteur, et lorsque la tête est convenablement alignée par rapport à un tel compteur, le voyant 16 clignote à chaque fois que le voyant sur le compteur clignote. Un fil électrique 17 relie la tête au reste du circuit testeur de compteur. La figure 4 montre un synoptique du circuit testeur de compteur de l'invention. Le récepteur 20, généralement un phototransistor avec un amplificateur, est sensible au rayonnement en provenance d'un disque tournant ou d'un voyant à LED d'un compteur d'énergie électrique. La sortie amplifiée fixée au récepteur 20 est une indication de la détection du repère d'indexation sur le disque tournant ou du clignotement d'une LED sur un compteur électronique d'énergie électrique. Le circuit a deux modes de fonctionnement 1. Compteurs mécaniques 2. Compteurs électroniques La sortie différentielle du récepteur est conditionnée par l'amplificateur différentiel et le filtre 21. Le filtre est typiquement un filtre passe-haut et la sortie du filtre est appliquée à un module 22 de commande de gain. La sortie du module 22 est appliquée au circuit bloqueur de crête 23 et au comparateur. La sortie du bloqueur de crête 23 alimente un convertisseur analogique/numérique (ADC) 24. La sortie de l'ADC est un signal numérique représentatif de la sortie du circuit bloqueur de crête 23. Ce qui suit décrit le fonctionnement pour les compteurs mécaniques. Une comparaison est effectuée entre la sortie du convertisseur analogique/numérique 24 et un signal de référence pour commander la sortie du convertisseur numérique/analogique 26 pendant une période initiale, pour calibrer le circuit sur le compteur à tester. La sortie du DAC 26 est convertie en un courant pulsé par le convertisseur tension/courant 27. Le convertisseur 27 est activé par le microprocesseur 25. La sortie du convertisseur tension/courant 27 attaque le circuit émetteur 28 avec des impulsions ayant un rapport cyclique typique de 0,8 %. Les impulsions de l'émetteur se produisent à une fréquence nettement supérieure à la vitesse de rotation normale du disque dans un compteur mécanique d'énergie électrique. Ce qui suit décrit le fonctionnement d'un compteur électronique. Le convertisseur tension/courant 27 est désactivé par le microprocesseur 25 par l'intermédiaire d'une sortie sur la borne PEO, afin d'arrêter toute émission de l'émetteur 28. Une comparaison est effectuée entre la sortie du convertisseur analogique/numérique 24 et une référence qui commande l'entrée du convertisseur numérique/analogique 26. La sortie du convertisseur numérique/analogique 26 est comparée à la sortie du module de commande de gain 22 par le comparateur 29. La sortie PCO du microprocesseur 25 commande l'amplitude de sortie du module de commande de gain 22. Une sortie du comparateur 29 est appliquée à la borne PA2 du microprocesseur 25 oû elle est comparée à des seuils programmés, et la sortie du convertisseur analogique/numérique est appliquée au niveau de la borne PD2 du microprocesseur 25. Le microprocesseur est programmé afin de différencier les crêtes et les creux du signal en provenance du récepteur et, lorsque la différence entre les crêtes et les creux dépasse une valeur prédéfinie, une sortie est fournie par le microprocesseur sur la borne PC3 pour signaler la détection d'un repère d'indexation sur le disque ou d'un signal clignotant fourni par une LED sur un compteur électronique d'énergie électrique. Cette sortie peut être reliée à un enregistreur de données (non illustré). La figure 5 illustre de façon plus détaillée le circuit utilisé dans la tête de transducteur. L'émetteur consiste en une diode électroluminescente (LED) L1. Lorsque le circuit de l'invention est utilisé avec un compteur d'énergie électrique muni d'un disque tournant, un émetteur de ce type est utilisé pour diriger un rayonnement sur le disque. Ceci permet de détecter la présence du repère d'indexation sur le disque à chaque tour du disque. Lorsque le compteur testé est un compteur électronique muni d'un voyant à LED dont la fréquence de clignotement indique la puissance consommée, l'émetteur L1 n'est pas nécessaire. Deux phototransistors de réception Q1 et Q2 sont utilisés pour détecter le repère d'indexation sur le disque tournant dans un compteur ou sur la LED clignotante d'un compteur électronique. Le récepteur Q2 est recouvert et n'est sensible qu'au bruit et aux conditions ambiantes et autres facteurs non associés à la présence d'un repère d'indexation ou d'une LED clignotante. Les récepteurs Q1 et Q2 sont reliés de la façon illustrée afin de fournir les signaux SIGL et SIGH qui peuvent être soustraits pour éliminer les effets du bruit. L'amplificateur UllA est branché en comparateur qui dérive ses entrées de Q1 et Q2 et qui commande Q1 de façon à l'empêcher de saturer dans les conditions de lumière ambiante.Les suiveurs de tension U12A et B fournissent une sortie différentielle à basse impédance. La sortie du suiveur U12A est élevée lorsque le transistor Q2 tend à se fermer et la sortie du suiveur Ul2B est basse lorsque le transistor Q1 tend à s'ouvrir. Le transistor Q3 fonctionne avec ses composants associés en tant que source de courant constant, garantissant le fait que les transistors Q1 et Q2 ne s'ouvrent pas en même temps. La figure 6 illustre les sorties des suiveurs U12A et B appliquées aux filtres passe-haut respectifs composés du condensateur C1 et de la résistance R1, et du condensateur C2 et de la résistance R2. Les sorties des filtres sont appliquées à l'amplificateur différentiel U1A. Ces filtres et l'amplificateur U1A forment le bloc 21 illustré dans la figure 4. Le transistor à effet de champ (FET) TR4 et l'amplificateur U1B forment le bloc de commande de gain 22 illustré dans la figure 4. L'amplificateur U1B a un gain de 10. Lorsque le FET TR4 conduit, il a un gain de 1/10. Le FET TR4 est rendu conducteur par le signal PCO en provenance du microprocesseur 25 (voir figure 4). L'amplificateur U2A, la diode D1 et le condensateur C5 font office de détecteur de crête et forment le bloc bloqueur de crête 23 de la figure 4. Le condensateur C10 et la résistance R14 découplent le détecteur de crête de l'amplificateur U1B. Le transistor TR1 est utilisé pour décharger périodiquement le condensateur C5. Ceci se produit lorsque le signal PC1 ouvre le transistor TR1. L'amplificateur U2B est configuré comme un tampon pour relier la sortie du détecteur de crête au convertisseur analogique/numérique 24 de la figure 4. La figure 6 illustre le signal PC2 en provenance du microprocesseur 25. Ce signal attaque le transistor TR2 pour fournir un signal dit INDLED, destiné à commander la LED 16 de la figure 1 afin d'indiquer que la tête 10 a été positionnée correctement par rapport à un compteur. Le signal PC3 commande le transistor TR3 pour fournir une sortie indiquant la détection du repère d'indexation sur le disque ou d'un signal clignotant fourni par une LED d'un compteur électronique d'énergie électrique. U2C est le comparateur 29 de la figure 4. Le brochage des connecteurs 1 et 2, représentés schématiquement dans la figure 6, est illustré en bas à gauche de la figure 6. La figure 7 illustre les circuits d'alimentation pour le circuit testeur de compteur de l'invention. Le régulateur U3 fournit des tensions régulées de +10 V et de -10 V comme illustré. Le régulateur US fournit une tension régulée de -5 V. Les régulateurs U6 et U4 fournissent respectivement une tension régulée de 10 V et de 5 V. Les condensateurs de filtrage C28, C29, C17, C18 et C19 sont associés aux régulateurs de tension. La figure 8 illustre le détail d'un microprocesseur U10. Un signal de réinitialisation (RESET) du microprocesseur U10 est assuré par le dispositif U8. L'amplificateur U2D et le transistor TR5 forment un convertisseur tension/courant. Les entrées PBO à PB7 aux résistances R19 et R24 à R31 sont dérivées du microprocesseur U10. Ce réseau de résistances forme le convertisseur numérique/analogique 26 illustré dans la figure 4. Le convertisseur tension/courant est représenté par le bloc 27 dans la figure 4. La sortie IRLED commande la LED émettrice L1 dans la figure 5 et fournit une sortie à courant variable dépendante du compteur testé. Le transistor TR6 est commandé par l'entrée PEO dérivée du microprocesseur U10 dont, lequel transistor TR6 commandant le convertisseur tension/courant est rendu actif.De cette manière, la source est commandée de telle façon que l'émetteur L1 (figure 5) puisse être désactivé afin de permettre d'utiliser le circuit de l'invention avec un compteur électronique d'énergie électrique. Le microprocesseur 25 illustré sous forme synoptique dans la figure 4 et plus en détail par U10 dans la figure 8 fonctionne de la façon suivante. La borne PEO est reliée à une résistance de tirage au pôle +5 V. Pour utiliser le circuit de l'invention en mode compteur mécanique, le branchement de PEO au FET TR6 est au pôle +5 V et le FET TR6 relie le potentiel de masse (GND) à l'une des extrémités de la résistance R30 pour permettre au convertisseur tension/courant de fonctionner. Lorsque la borne PEO est reliée au potentiel de masse, TR6 ne conduit pas et le convertisseur tension/courant est désactivé. Le fonctionnement du microprocesseur est initialement calibré de façon à définir l'amplitude des creux (pour le mode compteur mécanique) et des crêtes (mode compteur électronique) . La durée d'un creux ou d'une crête est définie de la même façon. Lorsque le microprocesseur est ensuite mis en fonctionnement pour un test, seules les crêtes ou les creux se trouvant à l'intérieur des seuils d'acquisition souhaités et se produisant pendant les périodes souhaitées provoquent une sortie à la borne PC3 en vue d'une application à un enregistreur de données. Cette information fournit une indication de la précision de lecture du compteur. REVENDICATIONS 1. Tête de transducteur (10) pour un dispositif testeur de compteur et un circuit, caractérisée en ce qu'elle dispose d'une face arrière (11), d'un émetteur et d'un premier récepteur dans la face arrière ainsi que d'un deuxième récepteur (20) sensible aux effets des conditions ambiantes afin de permettre de supprimer au moins une partie des influences de l'environnement sur le signal reçu par le premier récepteur, ainsi que d'un voyant (16) destiné à fournir une indication de l'instant où la tête est correctement bloquée en alignement sur un compteur testé. 2. Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'émetteur est une diode électroluminescente à infrarouge et les récepteurs sont des photodiodes ou des phototransistors identiques. 3. Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce que le voyant est une diode électroluminescente située sur une face avant (15) de la tête. 4. Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une ou plusieurs ventouses (12, 13) sur la face arrière afin de fixer la tête (10) sur le compteur avec la face arrière (11) dirigée vers le compteur. 5. Circuit testeur de compteur comprenant une tête de transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en plus un circuit destiné à fournir un signal à courant continu dont l'amplitude est indicative du signal en provenance du premier récepteur et un microprocesseur (25) pouvant fonctionner de façon à sélectionner le fonctionnement du circuit de test, afin de tester un compteur mécanique lorsque l'émetteur est activé et que son intensité est commandée, et afin de désactiver l'émetteur pour tester un compteur électronique. 6. Circuit testeur de compteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le microprocesseur (25) fonctionne de façon à détecter les creux indiquant la détection d'un repère d'indexation sur un disque tournant du compteur mécanique et les crêtes indiquant une indication visuelle d'un compteur électronique, la détection des creux ou des crêtes se produisant pendant une période prédéterminée. 7. Circuit testeur de compteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le microprocesseur (25) fournit une sortie destinée à être reliée à un enregistreur de données. 8. Circuit testeur de compteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre (21) et un amplificateur reliés au premier récepteur et au deuxième récepteur, la sortie du deuxième récepteur étant ainsi soustraite de la sortie du premier récepteur dans l'amplificateur pour réduire les effets du bruit et des conditions ambiantes sur le premier récepteur. 9. Circuit testeur de compteur selon la revendication 8 dans lequel la sortie de l'amplificateur est reliée à un module de commande (22) de gain dont le gain est commandé par le microprocesseur. 10. Circuit testeur de compteur selon la revendication 9, comprenant un circuit bloqueur de crête ( 23) relié au module de commande de gain (22) afin de fournir le signal à courant continu. 11. Circuit testeur de compteur selon la revendication 10, comprenant un convertisseur analogique/numérique (24) afin de convertir le signal à courant continu en un signal numérique et relier le signal numérique au microprocesseur (25). 12. Circuit testeur de compteur selon la revendication 11, comprenant un convertisseur numérique/analogique (26) commandé par le microprocesseur et relié à l'émetteur afin de commander l'intensité de la sortie de l'émetteur. 13. Circuit testeur de compteur selon la revendication 12 dans lequel la sortie du DAC est comparée avec la sortie du module de commande de gain dans un comparateur et la sortie du comparateur est reliée au microprocesseur (25) et comparée avec des seuils programmés pour permettre de régler l'intensité de l'émetteur.