Brevet FR2764420A1 — publié le 19981211

La présente invention concerne un procédé de commande d'appareils esclaves à partir d'une unité maître. Un tel procédé est par exemple utilisé dans une installation de chauffage électrique où des appareils de chauffage électriques, tels que des convecteurs, sont pilotés par une unité de commande et de régulation. Il pourrait s'agir d'une installation dont les appareils esclaves sont également des appareils de climatisation électrique commandés par une unité maître. On connaît déjà de tels procédés de commande et on citera celui qui est connu de l'homme du métier sous le nom de "commande par fil pilote". Pour la mise en oeuvre de ce procédé, les ordres de commande sont transmis de ladite unité maître auxdits appareils par émission de manière continue d'un signal électrique sur un unique fil électrique, dit fil pilote. Avec ce type de procédé, quatre ordres de commande peuvent être transmis selon la forme du signal émis qui est construit à partir de la phase du réseau du secteur servant à alimenter lesdits appareils électriques. Par exemple, dans le cas de la commande d'appareils de chauffage électriques, tels que des convecteurs, les quatre ordres correspondent à quatre modes de fonctionnement. fi s'agit des modes dits confort, économique, arrêt et hors-gel. Les signaux alors émis sur le fil pilote sont alors respectivement les suivants; absence de signal sur le fil pilote pour le mode confort, les deux alternances de la phase pour le mode économique, les seules alternances positives de la phase pour le mode arrêt et les seules alternances négatives pour le mode de fonctionnement hors-gel. Avec le développement de l'électronique et de l'informatique, il est aujourd'hui possible de mettre en oeuvre des unités maîtres prévues pour une programmation des appareils relativement complexe, et ce à faible coût. Il en résulte qu'aujourd'hui existe un besoin de procédés de commande d'appareils avec un nombre d'ordres supérieur à quatre ordres. Néanmoins, le problème qui se pose à la création de ces nouveaux procédés de commande est leur compatibilité avec les procédés de commande des générations antérieures. On entend par compatibilité le fait que les appareils esclaves de l'ancienne génération peuvent être commandés sans modification par une unité de commande maître de la nouvelle génération et qu'à l'inverse, des appareils de la nouvelle génération peuvent être commandés par une unité de commande de l'ancienne génération. Dans ces deux cas, les appareils ne pourront fonctionner que dans les modes de l'ancienne génération et ce n'est seulement que dans le cas où les appareils et I'unité de commande sont de la nouvelle génération que toutes les fonctionnalités du système pourront être mises en oeuvre. Le but de l'invention est de proposer un procédé de commande avec un nombre relativement élevé de commandes possibles et qui soit compatible avec le procédé de commande avec un procédé, dit procédé de génération antérieure, selon lequel les ordres de commande sont transmis de ladite unité maître auxdits appareils de manière continue. Pour atteindre ce but, un procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à inverser, pendant des durées prédéterminées, les ordres de commande émis selon le procédé de génération antérieure de manière à former au moins un bit, ledit ou lesdits bits étant alors seuls utilisés pour la transmission des ordres de commande. Dans le cas où les ordres de commande sont transmis auxdits appareils esclaves sous la forme d'un signal construit à partir de la phase du réseau servant à l'alimentation desdits appareils, la durée des inversions est avantageusement multiple de la période dudit réseau. Selon une autre caractéristique de l'invention, il consiste à inverser les ordres de commande émis selon le procédé de génération antérieure au moins deux fois, une première fois de manière à créer un premier bit, dit bit de départ, et les autres fois de manière à créer d'autres bits, dits bits d'information. Ledit bit de départ est avantageusement séparé du seul ou du premier bit d'information d'une période de repos pendant laquelle il n'y a pas inversion des ordres de commande émis selon le procédé de génération antérieure. Selon une autre caractéristique de l'invention, il consiste à former un bit de départ et un seul bit d'information. Le bit d'information est avantageusement émis à une durée prédéterminée après ledit bit de départ parmi un certain nombre de durées possibles. Cette durée est avantageusement un multiple d'une durée prédéterminée, par exemple la période du réseau. Selon une autre caractéristique de l'invention, la durée du bit de départ permet d'identifier la nature de l'information résultant du ou des bits d'information subséquents. La présente invention concerne également l'application dudit procédé à une installation dont les appareils esclaves sont des appareils de chauffage ou de climatisation électriques. Dans ce type d'appareils, chaque ordre de commande émis selon ledit procédé de génération antérieure sert à positionner lesdits appareils dans l'un des modes de fonctionnement dits arrêt, hors-gel, économique ou confort. Selon I'invention, les inversions des ordres de commande dits arrêt, hors-gel, économique ou confort émis selon le procédé de génération antérieure et prévues par le procédé de l'invention, ont pour résultat les signaux correspondant respectivement aux ordres hors-gel, arrêt, confort et économique. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation faite en relation avec les dessins joints parmi lesquels: la Fig. I est le schéma synoptique d'une installation de chauffage à laquelle le procédé de l'invention peut être appliqué, la Fig. 2 est une vue explicitant le processus d'inversion de l'invention, la Fig. 3 est une vue schématique des signaux émis par une unité maître selon le procédé de l'invention, et la Fig. 4 est un diagramme des temps montrant les bits résultant des signaux émis selon le procédé de l'invention. La présente invention s'applique à une installation du type de celle qui est représentée à la Fig. 1. Cette installation est composée d'une unité de commande 10 maître alimentée par le secteur et d'une pluralité d'appareils à commander 21 à 2N également alimentés par le secteur. L'unité de commande 10 est par exemple un programmateur qui transmet des ordres de commande aux appareils à commander 21 à 2N afin qu'ils se positionnent dans un mode de fonctionnement donné. Pour ce faire, les appareils 21 à 2N sont reliés à l'unité 10 par l'intermédiaire d'un unique fil 30, appelé fil pilote. Dans les installations connues, les ordres de commande sont au nombre de quatre et sont transmis auxdits appareils par émission continue d'un signal sur le fil pilote, lequel est construit à partir de la phase du secteur servant à l'alimentation desdits appareils à commander. Ce signal peut être absent, être constitué des alternances positives et négatives de la phase du secteur, être constitué des seules alternances positives ou des seules alternances négatives de la phase du secteur. A titre d'exemple, les appareils à commander sont des appareils de chauffage ou de climatisation électriques, tels que des convecteurs, qui peuvent fonctionner dans plusieurs modes de fonctionnement différents. Par exemple dans le cas d'appareils à commander constitués d'appareils électriques de chauffage ou de climatisation, les modes sont les suivants : arrêt, hors-gel, économique et confort. Lorsque le signal présent sur le fil pilote est constitué des alternances positives et négatives de la phase du secteur, les appareils sont commandés dans le mode économique. Lorsqu'il est constitué des seules alternances positives, ils sont commandés dans le mode arrêt. Lorsqu'il est constitué des seules alternances négatives, ils sont commandés dans le mode hors-gel. Enfin, dans le cas d'absence de signal, ils sont commandés dans le mode confort. Selon l'invention, pour transmettre des ordres de commande auxdits appareils, on inverse, pendant des durées prédéterminées, les ordres de commande émis selon le procédé de la génération antérieure de manière à former au moins un bit pour chaque inversion, ledit bit ou lesdits bits étant seuls utilisés pour la transmission desdits ordres de commande du procédé de l'invention. On appelle ici "bit", une unité élémentaire d'information au sens général du terme. Dans le cas où les appareils esclaves sont des appareils de chauffage électriques, lesdites inversions des ordres de commande arrêt, hors-gel, économique ou confort émis selon le procédé de génération antérieure ont pour résultat les signaux correspondant respectivement aux ordres hors-gel, arrêt, confort et économique. On a représenté à la Fig. 2, d'une part sur la ligne marquée I, les différentes formes de signaux possibles émis selon un procédé de la génération antérieure par commande par fil pilote et, d'autre part sur la ligne marquée II, les mêmes signaux qui ont été inversés au sens de l'invention. On constate qu'à l'absence de signal, on fait correspondre, par inversion, un signal pleine alternance et, à un signal pleine alternance, une absence de signal. Aux seules alternances positives, on fait correspondre des alternances négatives et réciproquement. Cette manière de procéder va permettre d'obtenir la compatibilité recherchée, dans la mesure où les appareils à commander de l'ancienne génération seront commandés par les signaux émis par le procédé de l'invention mais, ceux-ci étant de faible durée, ne seront que très faiblement perturbés dans leur fonctionnement au cours du temps. Ainsi, ils pourront fonctionner correctement même avec une unité maltre de nouvelle génération. De la même manière, les appareils de la nouvelle génération pourront également recevoir les signaux d'une unité de commande maître de l'ancienne génération. On notera que, nécessairement, I'unité maître de la nouvelle génération émet les bits prévus par le procédé de l'invention mais également les signaux émis selon le procédé de la génération antérieure. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, on inverse les ordres de commande émis selon le procédé de la génération antérieure, d'abord une fois, créant ainsi un premier bit, dit bit de début, permettant à chaque appareil à commander de se repérer dans le temps, puis au moins une seconde fois, créant un ou plusieurs autres bits, dit bits d'information car ils portent ensemble une information de commande. On a représenté à la Fig. 2 à titre d'exemple, d'une part sur la ligne marquée I, le signal tel qu'il est émis selon le procédé de la génération antérieure et tel qu'il apparaît sur le fil pilote dans le cas d'une commande hors-gel, et, d'autre part, sur la ligne marquée II, le signal tel qu'il est émis selon le procédé de l'invention et tel qu'il apparaît sur le fil pilote. On remarque qu'à la deuxième période, le signal en II est inversé au sens de l'invention pendant six périodes de manière à former un bit de début marqué D. Suivent, trois périodes où le signal en II n'est pas inversé par rapport à celui en I formant un signal de repos R, puis trois autres périodes dans lesquelles le signal est de nouveau inversé de manière à former un bit d'information bo. Suivent de nouveau des périodes de repos R. Dans l'exemple de réalisation représenté, la durée des inversions est un multiple de la durée d'une période de la phase du secteur, par exemple trois fois. La durée du bit D est de six, neuf ou douze périodes (comme il sera explicité ci-dessous) et la durée des périodes de repos R et du bit d'information bo est de trois périodes. Si To est la durée d'une période qui est égal à 20ms dans le cas d'un réseau à 50 Hz, la durée du bit de départ D est de 120ms, 180ms ou 240ms, la durée du bit d'information est de 60ms et la durée des périodes de repos R est également de 60ms. On notera que plusieurs bits d'informations pourraient être transmis après un bit de départ donné de manière à former une trame laquelle serait considérée en entier par chaque appareil esclave pour connaître l'information transmise. Selon une variante de réalisation de l'invention, un seul bit d'information est transmis après le bit de départ mais il est émis à une durée prédéterminée parmi un certain nombre possible, par exemple seize possibles. Ainsi, selon la position du bit d'information par rapport au bit de départ, une information ou une autre peut être déterminée. Cette durée est par exemple égale à un multiple de la durée d'une période de repos. On a représenté à la Fig. 4 l'allure du signal de code. Il est composé du bit de départ D, d'une période repos R nécessaire pour séparer les bits entre eux et d'un bit d'information qui, à la ligne marquée I, est le bit bo et qui, à la ligne marquée II, est le bit bols. On comprendra que, sur cette Fig. 4, le bit bi (i = 1 à n, n nombre de bits possible) devrait être émis, dans le mode de réalisation représenté, à une durée TRX (i + 1) du bit de départ D, TR, étant la durée d'une période de repos. Selon une autre caractéristique de l'invention, la durée du bit de départ permet d'identifier la nature du bit d'information déterminant le mode de fonctionnement de l'appareil commandé. Cette caractéristique permet d'augmenter encore le nombre d'informations transmises. La description qui suit concerne une application d'un mode de réalisation du procédé de l'invention à la commande d'appareils de chauffage ou de climatisation électriques. On considérera qu'un appareil à commander a reçu un bit d'information bi dès lors que le signal présent sur son fil pilote a consisté en un bit de départ D et un bit bi. Trois durées du bit de départ ont été proposées correspondant à trois modes de fonctionnement qui sont ci-dessous explicités. Ces trois durées sont par exemple respectivement de six, douze et dix-huit alternances, soit, pour un réseau à 50 Hz, 120ms, 180ms et 240ms. Le premier mode de fonctionnement correspond à une commande du mode de régulation de l'appareil commandé. On utilise par exemple les bits b8 à bol4. Par exemple, à la réception du bit d'information b8, l'appareil à commander se met en mode hors-gel. A la réception du bit b9, il se met en mode arrêt. A la réception des bits b10 à b14, il se met en mode régulation à une température correspondant respectivement aux températures de consigne Tc moins trois, moins deux, moins un, Tc, et Tc plus un degré. Toujours, dans ce mode, un bit, par exemple, bo peut être utilisé pour commander le délestage de l'appareil considéré. Les second et troisième modes de fonctionnement vont permettre l'échange de valeurs numériques pour des paramètres donnés. En particulier, le second mode de fonctionnement va permettre à l'appareil à commander de déterminer un paramètre dont la valeur va suivre. Par exemple, à la réception du bit bo, le paramètre sera la température extérieure. Le troisième mode de fonctionnement va permettre à l'appareil à commander de recevoir la valeur du paramètre qui a fait l'objet de la réception en second mode précédente. Si les bits d'informations possibles sont au nombre de seize de bo à blS, la valeur transmise sera comprise entre 0 et 15. Par exemple, à la réception du bit bi, la valeur est i. Plusieurs valeurs peuvent être transmises consécutivement les unes à la suite des autres. La première valeur constitue alors le poids le plus faible, les suivantes, les poids suivants. Par exemple pour transmettre la valeur A5h en hexadécimal la première valeur est la valeur 5h et la seconde Ah. REVENDICATIONS 1) Procédé de commande d'appareils esclaves à partir d'une unité maître, ledit procédé étant compatible avec un procédé, dit procédé de génération antérieure, selon lequel les ordres de commande sont transmis de ladite unité maître auxdits appareils de manière continue, caractérisé en ce qu'il consiste à inverser, pendant des durées prédéterminées, les ordres de commande émis selon le procédé de génération antérieure de manière à former au moins un bit, ledit ou lesdits bits étant alors seuls utilisés pour la transmission des ordres de commande. 2) Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel les ordres de commande sont transmis auxdits appareils esclaves sous la forme d'un signal construit à partir de la phase du réseau servant à l'alimentation desdits appareils, caractérisé en ce que la durée des inversions est multiple de la période dudit réseau. 3) Procédé de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à inverser les ordres de commande émis selon le procédé de génération antérieure au moins deux fois, une première fois de manière à créer un premier bit, dit bit de départ, et les autres fois de manière à créer d'autres bits, dits bits d'information. 4) Procédé de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit bit de départ est séparé du seul ou du premier bit d'information d'une période de repos pendant laquelle il n'y a pas inversion des ordres de commande émis selon le procédé de génération antérieure. 5) Procédé de commande selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il consiste à former un bit de départ et un seul bit d'information. 6) Procédé de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à émettre le bit d'information à une durée prédéterminée après ledit bit de départ parmi un certain nombre de durées possibles. 7) Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite durée prédéterminée est un multiple d'une durée prédéterminée, par exemple la période du réseau. 8) Procédé de commande selon une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la durée du bit de départ permet d'identifier la nature de l'information résultant du ou des bits d'information subséquents. 9) Procédé selon une des revendications précédentes appliqué à une installation dont les appareils esclaves sont des appareils de chauffage ou de climatisation électriques, chaque ordre de commande émis selon ledit procédé de génération antérieure servant à positionner lesdits appareils dans l'un des modes de fonctionnement dits arrêt, hors-gel, économique ou confort, caractérisé en ce que lesdites inversions des ordres de commande dits arrêt, hors-gel, économique ou confort émis selon le procédé de génération antérieure ont pour résultat les signaux correspondant respectivement aux ordres hors-gel, arrêt, confort et économique.