Brevet FR2753594A1 — publié le 19980320

TELECOPIEUR A INTERFACE DE LIGNE A DETECTEUR UNIQUE ET DETECTEUR DE COURANT A CIRCUITS MAGNETIQUES DE DETECTION ET DE COMPENSATION L'établissement et la rupture des communications téléphoniques entre des terminaux raccordés au réseau téléphonique commuté, RTC, s'effectue par un échange de signalisations entre le réseau et les terminaux. De façon classique, un appel provenant d'un terminal appelant se traduit par l'envoi d'une tension alternative d'appel sur la ligne du terminal appelé. Selon le type de terminal appelé, cette tension d'appel excitera la sonnerie d'un poste téléphonique ou bien sera détectée par un circuit d'un terminal électronique, pour, par exemple dans le cas d'un télécopieur, former la boucle de courant de ligne et y connecter son modem. Le courant de ligne est un courant continu fourni par le RTC, ce dernier détectant l'écoulement de ce courant continu et arrêtant l'envoi de la tension d'appel puisque la communication est alors établie. Dans le cas où deux terminaux, par exemple un télécopieur et un poste téléphonique associé, sont raccordés à une même ligne téléphonique, il faut détecter l'état raccroché/décroché de chacun, afin que le télécopieur réponde après une durée d'appel déterminée et, inversement, qu'il ne réponde pas si le poste est décroché. En bref, il faut un détecteur commun de tension alternative signalant un appel et des détecteurs individuels de courant continu identifiant le terminal qui répond. Chacun des deux types de détecteurs répond à des normes spécifiques. Ainsi, le détecteur de courant d'appel ne doit pas entraîner le central RTC à détecter un courant de ligne et doit, de ce fait, présenter une impédance casse 2 élevée et surtout ne pas consommer de courant continu. Par contre, les détecteurs de courant de ligne, comme ils sont en série avec les terminaux, doivent présenter une faible impédance pour éviter de réduire excessivement le courant continu fourni par le central ainsi que les signaux phoniques échangés. On utilise souvent un photocoupleur de détection, mais il présente cependant une chute de tension non négligeable, inacceptable dans certains cas. I1 faut alors utiliser un capteur à effet Hall, beaucoup moins perturbateur mais d'un coût nettement plus élevé. Cette multiplicité de détecteurs est coûteuse, d'autant qu'ils doivent assurer un isolement galvanique, entre le terminal et la ligne téléphonique, relativement élevé pour protéger les utilisateurs contre les surtensions de ligne. La présente invention vise à réduire le nombre de ces détecteurs. A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un télécopieur comportant une interface de ligne téléphonique pour la détection de courant de ligne et la détection de signaux d'appel, caractérisé par le fait que l'interface comporte un détecteur unique de détection du courant de ligne et des signaux d'appel. L'invention est remarquable par le fait qu'il n'y avait pas de raison de vouloir détecteur à la fois un courant ou une tension alternatif, d'une part, et un courant continu, d'autre part, d'autant plus que les contraintes d'impédance des deux cas sont assez différentes. A titre du composant intermédiaire et tout en respectant l'exigence d'unicité du concept inventif, la demanderesse entend également revendiquer un détecteur particulier, sans pour autant que le télécopieur de la présente demande ne doive nécessairement être limité à un tel détecteur. L'invention concerne donc aussi un détecteur de courant électrique, comportant: - un circuit magnétique de détection agencé pour être couplé magnétiquement à un conducteur, parcouru par le courant à détecter, àun circuit d'excitation et àun circuit de détection du flux résultant et - un circuit magnétique de compensation couplé magnétiquement à un autre circuit d'excitation et audit conducteur pour induire sur ce dernier un signal électrique s'opposant au signal induit sur ledit conducteur par ledit circuit magnétique de détection. Le détecteur n 'introduit ainsi sensiblement pas de perturbation sur le conducteur parcouru par le courant à détecter, comme une ligne téléphonique, puisque, d'une part, il s'agit d'un couplage magnétique, ne nécessitant pas d'insérer une impédance de mesure sur la ligne, et, d'autre part, les signaux parasites induits sur la ligne par le circuit magnétique de mesure s'annulant du fait que l'excitation est en opposition de phase. En outre, le couplage entre la ligne et les autres conducteurs étant magnétique, l'isolation galvanique requise est facilement assurée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée d'une interface de ligne de télécopieut selon l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une représentation schématique de l'interface; - la figure 2 représente le détecteur de l'invention; - la figure 3 représente une courbe d'hystérésis d'un tore du détecteur; et - la figure 4 représente, en correspondance avec la figure 3, un courant I d'excitation du tore en fonction du temps t. L'interface 1 représentée comporte, raccordés à une ligne téléphonique 20, un détecteur unique 2 de courant de ligne, continu, et de signaux d'appel, alternatifs. Le détecteur 2, ayant une sortie de mesure 15, est en série sur l'un des deux fils de ligne, associé ici à un circuit résistance-condensateur (RC) série 3, en parallèle sur la ligne 20, en aval du détecteur 2 par rapport au central du réseau RTC alimentant la ligne 20. Le circuit RC 3 sert à effectuer un bouclage partiel de celle-ci pour la fréquence de la tension d'appel, ici à 50 hertz. La ligne 20 aboutit aux deux lames d'un relais 4 repos/travail permettant de l'aiguiller vers un ensemble 5 d'interface de télécopieur proprement dit ou vers un poste téléphonique 13 associé au télécopieur. L'interface 5 comporte, en parallèle sur la ligne 20 traversant le relais 4, deux ensembles de bouclage de la ligne 20. Le premier ensemble comporte un contact de relais 7 en série avec un circuit 6 assurant, avec limitation de courant, le bouclage en courant continu de la ligne 20, afin de maintenir une communication établie, tandis que le second ensemble assure une liaison de données, en alternatif, entre la ligne 20 et l'unité centrale 31 du télécopieur. Ce second ensemble comporte, reliés en série entre eux, un contact de relais 8, un condensateur 9 de blocage du courant continu et le primaire d'un transformateur d'isolement d'un modem 10, relié par son secondaire, et à travers des circuits de mise en forme non représentés, à l'unité centrale 31. Cette dernière commande les relais 4, 7 et 8. I1 est ici prévu, en parallèle sur le contact du relais 8, un circuit série résistance-con'densateur RC 11, 12 d'écoute haute impédance par le modem 10. L'installation comporte aussi un poste téléphonique 14 amont, en parallèle sur la ligne 20. Le fonctionnement de l'interface 1 va maintenant être expliqué. Lors de la réception d'un appel, une tension alternative d'appel de quelques dizaines de volts est envoyée par le central téléphonique du réseau commuté, en différentiel entre les deux fils de la ligne 20. Le poste 14 reçoit cette tension d'appel, tout comme le poste 13 qui est alors relié à la ligne 20 par les deux contacts repos du relais 4. Le détecteur 2 est alors parcouru par le courant alternatif correspondant traversant le poste 13 (et le circuit 3). Si le poste 13 répond, il laisse alors passer un courant continu fourni par le central téléphonique de 17 à 60 mA, qui est détecté par le détecteur 2 comme étant supérieur à un seuil minimum d'environ 5 mA et indiquant donc le décrochage du poste 13. La sortie 15 du détecteur 2 est ici reliée à l'unité centrale 31 gérant l'interface 1. Comme expliqué plus loin, le détecteur 2 peut mesurer le courant de ligne et son sens. De ce fait, il peut effectuer la discrimination entre le courant continu, de sens constant, et le courant alternatif d'appel, changeant de sens avec passage à zéro toutes les 10 millisecondes pour une sonnerie à 50 Hz. Le seuil de détection du courant alternatif est d'environ 1 mA. Un décrochage du poste amont 14 qui interviendrait en premier arrête l'envoi de sonnerie et est donc détecté par le détecteur 2. Ce même décrochage, mais après celui du poste 13 (ou la commutation des relais 4, 7 (et 8)), peut aussi être décelé par le détecteur 2, par le fait que le poste 14 détourne alors une partie du courant continu de ligne issu du central et entraîne donc une baisse du courant continu détecté. Dans le cas où l'unité centrale 31 commande l'aiguillage (4) de l'appel vers l'ensemble 5, par exemple par exploitation d'une temporisation'armée par le signal de détection fourni par le détecteur 2, la mesure, par le détecteur 2, du courant de ligne traversant alors le circuit 6 est exploitée par une liaison non représentée, pour régler le gain du modem 10, ou dans d'autres exemples, d'un dispositif apte à émettre de la voix comme un poste téléphonique ou un répondeur. La constitution du détecteur 2 est précisée ci-dessous, en référence à la figure 2. Le détecteur 2, représenté avec une symétrie spéculaire, comporte deux circuits magnétiques 21, 22, ici des tores semblables de mêmes dimensions et même perméabilité magnétique, couplés chacun en série avec la ligne 20. Sur les figures, c'est ici un même fil de ligne qui est couplé aux deux tores 21, 22. Le détecteur 2 comporte en outre deux circuits d'excitation 23, 24, couplés par des enroulements respectifs 25, 26, ici de 300 spires, aux tores 21, 22, et deux circuits de détection et de mesure 27, 28, couplés par des enroulements respectifs 29, 30, ayant aussi 300 spires ici, aux tores 21, 22. Les enroulements d'excitation 25 et 26 sont ici identiques et excités en opposition de phase sous 12V efficaces. Les circuits de mesure/détection 27 - 30 forment un détecteur unique couplé aux deux circuits magnétiques 21, 22. Le second circuit de mesure/détection 28, 30 n'est pas nécessaire dans le principe et sert ici uniquement à annuler la tension induite par le signal détecté par l'enroulement de détection/mesure 29, avec lequel il est ici monté en série, et à maintenir la symétrie du détecteur 2 pour mieux en annuler les perturbations qu'il induit sur le fil de ligne 20. Dans cet exemple, la symétrie parfaite de constitution des deux ensembles magnétiques correspondant respectivement aux tores 21 et 22 et l'excitation en opposition de phase des enroulements permet une annulation totale, ou neutrodynage, par le second ensemble 22, 24, 26, des signaux parasites induits sur le fil de ligne par le premier ensemble 21, 23, 25. En d'autres termes, le détecteur de l'invention comporte, d'une façon générale, un second ensemble à circuit magnétique induisant sur le fil parcouru par le courant à mesurer, ici un fil de ligne, un signal de compensation des effets inductifs du premier ensemble 21, 23, 25, c'est-à-dire un signal de compensation ayant au moins une composante en opposition de phase avec le signal induit par le premier ensemble 21, 23, 25. De préférence, comme dans cet exemple, le signal de compensation ne présente pas d'autre composante (qui serait orthogonale au signal induit) et en outre la composante en opposition de phase a exactement l'amplitude du signal induit. On comprendra que si le second circuit magnétique 22 avait présenté un couplage magnétique différent de celui relatif du tore 21, l'excitation de ce second circuit magnétique 22 aurait été réglée pour atteindre le but visé d'annulation du signal induit sur la ligne. Le principe de la détection et de la mesure du courant de ligne est le suivant. L'explication ne portera que sur le premier ensemble 21, 23, 25, 27, 29 mais est valable pour l'autre ensemble 22, 24, 26, 28, 30. Le circuit d'excitation 23 comporte un circuit, non représenté, d'alimentation alternative de l'enroulement d'excitation 25 tel que le tore 21 soit excité de façon à ce que le flux magnétique induit B atteigne une valeur de seuil de saturation + Bs (figure 3) à chaque crête, positive et négative, du signal d'excitation alternatif H, de fréquence déterminée, ici 5 kHz. Le cycle d'hystérésis présente une symétrie par rapport à son point central 0 (excitation nulle, absence d'hystérésis) lorsqu'aucun courant ne parcourt le fil de ligne. En présence d'un courant ligne continu, l'excitation alternative est alors décalée ou translatée (flèche D) par la polarisation magnétique continue due à ce courant. Sur la figure 4, l'échelle horizontale de courant d'excitation est choisie telle que la dynamique du courant d'excitation au repos, limitée par les deux verticales en trait pointillé, correspond à celle de l'excitation magnétique H qu'il produit. Comme, au repos, l'excitation alternative atteint les deux seuils de saturation + Hs, positif et négatif, correspondant au seuil de saturation de flux magnétique + Bs, la présence du courant continu a pour effet de faire franchir à l'excitation la valeur de seuil + Hs. Pour les valeurs instantanées de courant d'excitation, à effet magnétiquement "survolté" par le courant continu de ligne (flèche D), correspondant ici au dépassement du seuil + Hs, le tore 21 équivaut à un court-circuit puisqu'il ne peut s'y produire un accroissement du flux B qui tendrait à s'opposer à l'accroissement du courant d'excitation. Le court-circuit produit un pic de courant Ic du courant d'excitation et du courant de mesure. La courbe 10 en pointillés est une courbe fictive représentant la forme de référence ici sensiblement sinusoïdale, à vide, du courant d'excitation, qui a toutefois été décalée (D) selon l'axe horizontal du courant pour la centrer de la même façon que la courbe réelle I1, décalée par la présence du courant de ligne qui y induit la crête Ic. Pour l'alternance opposée, ici négative, du courant d'excitation, "sous voltée" d'autant, l'impédance présentée par le tore 21 est au contraire accrue dans la zone de crête puisque la courbe d'hystérésis n'atteint alors pas la saturation et présente une pente accrue. Le courant crête négatif présente alors une diminution qui, associée avec la crête Ic, produit entre autres un harmonique de rang 2. Les distorsions d'impédance ci-dessus présentées par le tore 21 sont détectées, dans les circuits 27, 28, par un circuit détecteur, non représenté, accordé sur la fréquence double de celle du circuit d'excitation. Ce circuit détecteur comporte un doubleur de la fréquence d'excitation, attaquant un multiplieur synchrone recevant aussi le signal des enroulements de mesure 29, 30. Le signal de détection synchrone ainsi obtenu traverse un filtre passe-bas à 10 kHz et est amplifié pour fournir le signal de mesure recherché. L'amplitude de l'harmonique de rang 2 ainsi détecté varie dans le même sens que le courant de ligne selon une loi connue, ce qui permet d'en déduire la valeur du courant de ligne. Une table de correspondance selon la loi ci-dessus permet au besoin de corriger une non-linéarité entre l'amplitude de l'harmonique et le courant de ligne qui l'engendre. Le sens du courant de ligne est déterminé par comparaison entre la phas'e de l'harmonique 2 et celle du courant d'excitation, puisque, selon le sens du courant de ligne, c'est une alternance du courant d'excitation ou l'autre qui va produire la saturation et le courant de court-circuit indiqués ci-dessus. La plage de fonctionnement du détecteur 2 exigée pour l'application décrite s'étend d'environ 1 à 100 milliampères. Pour d'autres applications, elle peut être décalée par un choix approprié du nombre de spires des divers fils du détecteur 2 ou du fil parcouru par le courant à mesurer, ainsi que par application d'un gain approprié au signal détecté, ici l'harmonique de rang 2. Pour accroitre la plage de fonctionnement, et en particulier éviter une saturation magnétique permanente par un courant intense tout en conservant une grande sensibilité, il peut être prévu, contrairement au principe de mesure exposé précédemment, de superposer au signal d'excitation un signal de polarisation alternatif, de wobulation d'amplitude, lentement variable (devant la fréquence de celui-ci) et de relever la valeur avec signe du signal de wobulation lorsque l'amplitude de l'harmonique de rang 2 passe par un minimum indiquant un neutrodynage optimum (recentrage de la caractéristique). Un système asservi, sans wobulation, est aussi envisageable, le signal de mesure évoluant en appliquant une rétroaction pour régler un courant continu de contre-polarisation magnétique jusqu'à neutralisation parfaite de l'effet magnétique du courant de ligne. L'amplitude de la rétroaction nécessaire représente la valeur du courant à mesurer. La valeur et le signe du courant à mesurer sont alors déduits de la valeur relevée ci-dessus d'après une loi déterminée fonction de la structure du détecteur. Cette méthode de zéro par neutrodynage permet ainsi de tolérer des courants à mesurer qui, sinon, satureraient les circuits magnétiques. D'une façon générale, la mesure du courant s'effectue par mesure de la dérive d'impédance présentée par le circuit magnétique (21) et manifestant ses effets au niveau de l'enroulement de mesure. Comme le circuit magnétique présente une caractéristique non linéaire, l'évolution de la pente autour du point de fonctionnement instantané sur la courbe d'hystérésis est significative de la position de celui-ci sur cette courbe, donc du courant à mesurer. L'amplitude du courant de l'enroulement de mesure et éventuellement celles des divers harmoniques de celui-ci fournit l'information de position voulue. De ce fait, l'excitation entre les deux seuils de saturation exposée ci-dessus n'est qu'une forme de réalisation avantageuse, qui ne présente pas un caractère obligatoire. REVENDICATIONS 1 - Télécopieur comportant une interface (5) de ligne téléphonique pour la détection de courant de ligne et la détection de signaux d'appel, caractérisé par le fait que l'interface (5) comporte un détecteur unique (2) de détection du courant de ligne et des signaux d'appel. 2 - Détecteur de courant électrique, comportant: - un circuit magnétique de détection (21) agencé pour être couplé magnétiquement à un conducteur (20), parcouru par le courant à détecter, à un circuit d'excitation (23, 25) et à un circuit (27, 29) de détection du flux résultant et - un circuit magnétique de compensation (22) couplé magnétiquement à un autre circuit d'excitation (24, 26) et audit conducteur (20) pour induire sur ce dernier un signal électrique s'opposant au signal induit sur ledit conducteur (20) par ledit circuit magnétique de détection (21). 3 - Détecteur selon la revendication 2, dans lequel les deux circuits magnétiques (21, 22) comportent respectivement deux tores de mêmes dimensions et de matériaux de même perméabilité magnétique. 4 - Détecteur selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel les circuits d'excitation (23, 25; 24, 26) comportent respectivement des enroulements (25, 26) excités en opposition de phase. 5 - Détecteur selon la revendication 2 à 4, dans lequel le circuit de détection (27, 29; 28, 30) est couplé aux deux circuits magnétiques (21, 22). 6 - Détecteur selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le circuit de détection (27, 29) est agencé pour mesurer le courant à détecter par mesure du niveau des harmoniques de fréquence double de celle du signal d'excitation (23, 25) du circuit magnétique de détection (21). 7 - Détecteur selon la revendication 6, dans lequel le circuit d'excitation (23, 25) du circuit magnétique de détection (21) est agencé pour, en l'absence de courant à mesurer, engendrer dans le circuit magnétique de détection (21) un flux magnétique atteignant sensiblement un seuil de saturation. 8 - Détecteur selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel le circuit de détection (27, 29) est agencé pour déterminer le sens du courant à détecter. 9 - Télécopieur comportant une interface (2, 4, 5) de ligne téléphonique pour la détection de courant de ligne et la détection de signaux d'appel, caractérisé par le fait que l'interface (2, 4, 5) comporte un détecteur (2) selon l'une des revendications 2 à 8.