Brevet FR2778473A1 — publié le 19991112

La présente invention concerne la communication avec un instrument et par cet instrument au moyen des connecteurs femelles qui sont normalement utilisés pour transporter des signaux d'entrée à mesurer et, plus particulièrement, la transmission entre un multimètre portatif contenant un micro-processeur et un ordinateur externe ou un instrument, ou accessoire, doté d'un microprocesseur. Les multimntres sont des instruments électroniques multifonction qui, typiquement, mesurent des paramètres électriques tels qu'une tension continue, une tension alternative, un courant ou une résistance électrique, et parfois d'autres quantités telles que la température. La plupart des multimètres sont conçus pour être des instruments portatifs et sont par conséquent ordinairement légers, électriquement alimentés de façon autonome, et conçus pour fonctionner en toute sécurité malgré l'absence des avantages procurés par une connexion à la terre électrique. De nombreux multimètres emploient des connecteurs femelles et mâles du type "banane" pour le raccordement de cordons. Lorsque deux fiches banane et les alvéoles qui sont destinées à les recevoir sont mécaniquement appariées et placées à une distance mutuelle normale, la connexion à des paires de jacks d'entrée appropriés s'effectue rapidement et facilement, même pour un utilisateur n'ayant qu'une main de libre. Ces dernières années, est apparue une tendance à l'utilisation de connecteurs qui établissent deux connexions électriques indépendantes au moyen d'un jack et d'une fiche se partageant un unique axe central. Chaque semblable connecteur possède deux zones de contact conductrices qui sont électriquement isolées l'une de l'autre. Les connecteurs du type "connecteurs téléphoniques anciens" et du type "connecteurs banane multiples" possèdent cette propriété. Les connecteurs banane multiples, qui sont les connecteurs les plus couramment utilisés dans les multimètres numériques, sont couramment disponibles sous au moins deux versions. Dans une version, ils possèdent deux régions connectrices radialement symétriques circonférentielles se trouvant à des distances différentes le long d'un axe central ces régions conductrices étant électriquement isolées les unes des autres par une bande radiale de matériau isolant. L'autre version présente une symétrie bilatérale, car un isolant longitudinal sépare deux régions conductrices longitudinales. Ces deux types de connecteurs sont décrits et illustrés dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n 5 508 621 délivré à Wong et portant le titre "Four-Terminal Ohmmeter Apparatus", auquel on pourra se reporter pour obtenir plus d'informations. Pour les différencier des câbles coaxiaux et d'autres connecteurs semblables ayant deux parties conductrices, mais dans lesquels l'une de ces parties conductrices est utilisée exclusivement comme référence de masse électrique et comme blindage électrique, et, ou bien, mécanique, on désignera ci-après cette classe de connecteurs sous l'appellation de connecteurs "uniaxe, double signal". L'une des particularités souhaitables de ces connecteurs uniaxe double signal est qu'ils peuvent être appariés et fonctionner efficacement avec leurs contre- partie uniaxe simple signal (c'est-à-dire à signal unique), assurant ainsi une "compatibilité rétrograde". De plus, lorsqu'on les utilise avec leurs contre-parties simple signal, ces connecteurs double signal voient leurs régions conductrices séparées être mises en contact électrique l'une avec l'autre par la partie conductrice de leur contre- partie simple signal. Dans certaines applications, on peut en tirer partie en détectant le moment o les deux parties qui sont normalement isolées l'une de l'autre se trouvent mises en court-circuit. Cette information peut être contrôlée et indiquer qu'un jack particulier est utilisé. En association avec d'autres informations dont dispose le logiciel de l'instrument, cette information particulière peut indiquer comment l'instrument est en train d'être utilisé et, par conséquent, quelles fonctions ou quelles caractéristiques de sécurité doivent être activées. Alors que certains multimètres de plus grande taille et de petits instruments de laboratoire disposent de ports, ou accès, de transmission qui permettent de les commander à l'aide d'un ordinateur via un bus universel (dit aussi bus GPIB) ou un bus de transmission d'un type analogue, la plupart des multimètres portatifs ne sont pas dotés de moyens permettant la communication avec un ordinateur, ou bien autorisent cette communication par l'intermédiaire d'un port multi- broche spécialisé, comme par exemple RS-232, GPIB, PS/2, ou un autre port série ou parallèle. I existe toutefois de sérieux problèmes de sécurité pour les ports de transmission connectés par fil. Puisque ces instruments portatifs peuvent être connectés à des tensions d'entrée atteignant 1000 V, il faut, pour assurer la sécurité, que les ports de communication possèdent une isolation électrique, par exemple par couplage optique. Un système de couplage optique augmente la taille, le poids et le coût. Puisque ces facteurs sont tous d'une importance primordiale pour les instruments portatifs, on réalise ordinairement de tels instruments en renonçant à les doter d'un port de communication multi-broche d'étalonnage ou de commande par ordinateur. Néanmoins, le fait de disposer d'un moyen de communication avec un ordinateur est très souhaitable, à la fois pour la transmission de données d'étalonnage et pour la transmission des signaux de commande de fonctionnement et des données obtenues en résultat de mesures. L'invention propose un procédé grâce auquel un multimètre portatif à microprocesseur, ou un autre instrument électronique portatif, peut communiquer avec un ordinateur ou un autre dispositif à microprocesseur par l'intermédiaire des jacks d'entrée de mesure du multimètre portatif. Un multimètre portatif ainsi équipé peut recevoir des données de commande ou d'étalonnage de la part d'un ordinateur principal ou d'un accessoire ou autre instrument à microprocesseur et leur fournir des données de contrôle ou d'étalonnage. Pour permettre cela, le multimètre portatif emploi des jacks uniaxe, double signal, par exemple des douilles banane multiples dans l'un ou plusieurs de ses connecteurs femelles de signal et de masse électrique. Le multimètre portatif et l'ordinateur (ou un autre instrument ou accessoire à microprocesseur) avec lequel le multimètre doit communiquer sont équipés de logiciels et de moyens matériels appropriés mutuellement compatibles destinés à assurer une communication par trajet à simple signal. La description suivante, conçue à titre d'illustration, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 montre, sous forme simplifiée, comment le procédé de transmission selon l'invention peut être mis en oeuvre par l'intermédiaire du jack de retour à la masse électrique d'un instrument portatif; et la figure 2 montre, sous forme simplifiée, comment le procédé de transmission selon l'invention peut être mis en oeuvre par l'intermédiaire d'un jack de mesure de signal d'un instrument portatif. La figure 1 montre un instrument portatif à microprocesseur et un ordinateur (ou un autre dispositif à microprocesseur) configurés pour permettre l'application du procédé de l'invention. Dans ce mode de réalisation préféré, le jack uniaxe double signal de l'instrument portatif qui est utilisé dans le mode transmission est le jack de retour à la masse électrique qui est normalement utilisé pour effectuer des mesures. Dans le cas de la figure 2, le jack uniaxe double signal de l'instrument portatif qui est utilisé pour la transmission selon l'invention est un jack de signal de mesure, par exemple l'un des jacks normalement utilisés pour mesurer une tension alternative ou continue, un courant, une fréquence, une résistance électrique, ou une température. Cette forme de mise en oeuvre est moins préférable eu égard à diverses considérations de réalisation électrique et de sécurité. On se reporte tout d'abord à la figure 1. L'instrument portatif 10 contient un microprocesseur 12. Le microprocesseur 12 possède au moins une broche de transmission d'entrée/sortie 15 qui est ici représentée comme étant connectée à Ri, o R1 présente typiquement une résistance de 1 kfl. L'instrument portatif 10 est doté d'un jack connecteur uniaxe, double signal, qui comporte une première région conductrice 18 et une deuxième région conductrice 20. Il possède également un jack connecteur uniaxe, simple signal, J2. Alors qu'il est représenté ici comme étant du type uniaxe simple signal, le jack J2 pourrait aussi être du type uniaxe double signal. Typiquement, les jacks J1 et J2 sont tous deux des douilles banane et seront ordinairement du même type. Un trajet conducteur connecté à la première région conductrice 18 se connecte à la résistance RI, et, par l'intermédiaire de celle-ci, est couplé à la broche de transmission d'entrée/sortie 15 du microprocesseur 12. Un trajet conducteur connecté à la deuxième région conductrice 20 du jack connecteur uniaxe, double signal, J1 est connecté à la masse électrique. Lorsque le jack JI reçoit une fiche banane uniaxe, simple signal, classique (non représentée), cette fiche établit un contact avec la première région conductrice 18 aussi bien qu'avec la deuxième région conductrice 20 du jack J1. La connexion directe de la deuxième région conductrice 20 avec la masse électrique 16 de l'instrument fait que le jack J1 peut faire fonction de connexion à la masse électrique classique. Cette masse électrique est également couplée, par l'intermédiaire de la résistance RI, à la broche de transmission d'entrée/sortie 15 du microprocesseur 14, ce qui est interprété comme signifiant "absence de données" ou bien "mode mesure". En vue de l'utilisation dans le mode transmission, le jack J1 doit recevoir une fiche uniaxe, double signal, comme par exemple la fiche P1. Si ces connecteurs ne sont pas du type radialement symétrique, c'est-àdire sont du type à symétrie bilatérale, la fiche P1 devra se voir contrainte de posseder la relation voulue avec le jack J1 au moyen d'un certain type de "codage" mécanique. Des contacts 26 et 28 mettent la première aire conductrice 22 et la deuxième aire conductrice 24 de la fiche P1 en contact électrique avec leurs contre-parties respectives 18 et 20 du jack J1. L'enfichage de PI dans J1 assure la connexion entre la masse électrique 13 du microprocesseur 12 de l'instrument portatif 10 et la masse 38, 40 de l'ordinateur (ou d'un autre dispositif à microprocesseur) 30. Cette connexion par enfichage couple également la broche d'entrée/sortie 15 du microprocesseur 12 de l'instrument portatif 10, par l'intermédiaire de RI, à l'aire conductrice 22 de la fiche P1. L'aire conductrice 22 de la fiche P1 est couplée à l'entrée d'un amplificateur de réception 36 et à la sortie d'un amplificateur d'émission 34, au niveau du noeud d'entrée/sortie unique 31 de l'ordinateur (ou d'un autre dispositif à microprocesseur) 30. Ce couplage est susceptible d'inclure un câble (non représenté) ainsi qu'un jack et une fiche (non représentés) au niveau de l'extrémité de ce câble qui est associée à l'ordinateur (ou un autre dispositif à microprocesseur) 30. Le lecteur doit remarquer qu'il existe une certaine asymétrie dans la figure 1 aussi bien que la figure 2. Ainsi, le microprocesseur 12 de l'instrument portatif 10 communique à l'aide d'une seule broche 15 via la résistance R1 et le jack J1, tandis que le microprocesseur 32 contenu dans l'ordinateur, instrument ou accessoire "intelligent" 30 communique par l'intermédiaire de deux broches, l'une associée à l'érnission, soit Tx, et l'autre associée à la réception, soit Rx. Le noeud 31, placé du côté bas d'une résistance R2 de tirage vers le haut, à savoir la sortie de l'amplificateur d'émission 34 et l'entrée de l'amplificateur de réception 36, est bidirectionnel, tandis que le microprocesseur 32 communique par l'intermédiaire de deux broches unidirectionnelles. Il est sans importance, du point de vue de l'idée générale de l'invention, de savoir quelle sorte de matériel et de logiciel on emploiera pour créer une compatibilité de transmission sur une interface électrique à un seul signal et un seul retour à la masse électrique. Si l'on estime nécessaire un unique groupe d'amplificateurs (extérieurs au nmicroprocesseur), il est plus judicieux de les placer du côté o la puissance disponible est la plus grande et o il existe le moins de contraintes de poids et de taille. Si l'on suppose que l'ordinateur ou l'instrument placé du côté droit des figures 1 et 2 est un appareil plus grand que l'instrument portatif placé à gauche, alors le fait que ces amplificateurs 34 et 36 soient placés comme cela est représenté est judicieux, au moins dans le cas o l'on suppose qu'ils sont nécessaires. Pour assurer une communication efficace, il faut que les micro- processeurs 12 et 32 soient tous deux équipés d'un logiciel de transmission et de moyens matériels adaptés qui soient compatibles, tels qu'ils sont nécessaires, pour permettre la communication sur un trajet d'entrée/sortie à un seul signal et une masse électrique commune. Des exemples de semblables systèmes de transmission sont les systèmes du type "UART" (interface de transmission asynchrone) et les systèmes de transmission "entre homologues" (ce que l'on appelle également le "mode démocratique"). Des systèmes du type UART peuvent être mis en oeuvre au moyen de parties autonomes, ou peuvent être incorporés à certains micro- processeurs, ou bien encore ils peuvent être mis en oeuvre de façon complémentaire dans le logiciel et ne s'appuyer que sur la seule broche d'entrée/ sortie 15 du microprocesseur. Tandis que les systèmes dit "entre homologues" n'imposent pas, comme leur appellation l'indique, que soit identifié par avance quel dispositif aura la prédominance dans la commande du processus de transmission, au contraire, les systèmes du type UART imposent généralement qu'un dispositif fasse fonction de "maître" et que l'autre dispositif joue le rôle de l'"esclave". La détermination du rôle qu'un dispositif particulier sera amené à jouer peut être prédéterminée partiellement lors de la conception, ou peut être choisie par commande locale au cas par cas, ou bien encore peut être résolue dynamiquement après une période de rivalité dans certaines formes de mrise en oeuvre par UART. On se reporte maintenant à la figure 2, o, comme sur la figure 1, un instrument portatif 10' contient un microprocesseur 12 possédant au moins une broche de transmission d'entrée/sortie 15. Comme sur la figure 1, l'instrument portatif 10' est doté d'un jack connecteur monoaxe, double signal, J1, qui comporte des première et deuxième régions conductrices 18 et 20. Dans cette forme de mise en oeuvre, le jack J1 possède une fonction de mesure active, c'est-à-dire une fonction autre que celle d'assurer un retour à la masse. Ces fonctions de mesure peuvent concerner la tension alternative ou continue, le courant, la résistance électrique, la fréquence ou la température. Dans cette forme de mise en oeuvre, des commutateurs S1 et S2 sont prévus pour commander la connexion du jack J1 au circuit de mesure 14 ou à la broche d'entrée/sortie 15 du microprocesseur 12. On note que les commutateurs SI et S2 seront typiquement mis en oeuvre sous la forme de transistors ou de dispositifs de commutation d'un autre type, plutôt que sous celle de commutateurs mécaniques, comme ils sont représentés sur le dessin. Lorsque les commutateurs Si et S2 sont dans la position indiquée, la première région conductrice 18 du jack J1 est couplée à la broche 15 du microprocesseur 12 par l'intermédiaire de la résistance RI, et la deuxième région conductrice 20 du jack J1 est connectée à la masse électrique 16 de l'instrument. Le jack J1 étant connecté de cette manière, l'instrument portatif 10' est dans le mode transmission, le fonctionnement résultant est le même que celui présenté sur la figure 1 et il est adapté à l'exécution d'un fonctionnement en mode transmission selon l'invention. Lorsque les commutateurs SI et S2 sont dans les positions autres que celles représentées, les deux régions conductrices 18 et 20 du jack J1 sont connectées à des points du circuit de mesure 14. Alors, selon le type de fiche inséré dans lejack J1, c'est-à-dire selon qu'il s'agit d'une fiche double signal ou d'une fiche simple signal, un ou deux signaux électriques seront appliqués au circuit de mesure 14 pour être utilisés dans le mode mesure. Lorsque le commutateur S1 est dans la position autre que celle représentée sur la figure 2, que le commutateur S2 est dans la position présentée sur cette figure et qu'une fiche uniaxe, double signal, est connectée au jack J1, il est possible d'appliquer au circuit de mesure 14, via le commutateur S2, un signal devant être mesuré et d'appliquer en même temps à la masse électrique 17 du circuit de mesure, via la région conductrice 20 du jack J1, le commutateur SI et la connexion de mise à la masse 16, un signal de mise à la masse associé. Ce montage fournit une autre manière de pouvoir utiliser le jack J1 dans le mode de fonctionnement pour les mesures, qui constitue la contre-partie du mode transmission de l'invention. Ainsi, à l'aide de signaux d'entrée appropriés venant de la fiche P1, le jack J1 peut servir à au moins trois utilisations indépendantes, selon les positions du commutateur SI et S2. Des variantes sont possibles. Par exemple, le microprocesseur du multimètre peut être l'un quelconque d'un certain nombre d'autres moyens de calcul, ou bien les connecteurs de type banane multiples pourraient être l'un quelconque parmi plusieurs types de connecteurs uniaxe, double signal, comme par exemple des connecteurs pour commutateurs téléphoniques de type ancien. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du procédé dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitati diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de communication entre un multimètre portatif (10, 10') contenant un microprocesseur, ou autre moyen de calcul interne, (12) et un ordinateur, ou autre dispositif à microprocesseur, (30), le multimètre portatif possédant un mode de fonctionnement pour les mesures et un mode de fonctionnement pour les communications, le procédé étant caractérisé par les opérations suivantes: (a) doter le microprocesseur, ou autre moyen de calcul interne, (12) du multimètre portatif d'un logiciel et de moyens matériels de soutien appropriés, tels que nécessaires, pour permettre des transmissions sur un trajet d'entrée/sortie de signal unique et un trajet de masse électrique commune; (b) fournir un trajet d'entrée/sortie de signal unique et un trajet de masse électrique commune au microprocesseur, ou autre moyen de calcul interne, (12) ou aux moyens matériels de soutien appropriés, selon ce qui est nécessaire; (c) coupler le trajet d'entrée/sortie de signal unique à une première région conductrice (18) d'un jack uniaxe, double signal, (J1) du multimètre portatif, ledit jack étant utilisé pour assurer au moins une fonction de mesure lorsque le multimètre portatif est dans le mode de fonctionnement pour les mesures; (d) coupler le trajet de masse électrique commune à une deuxième région conductrice (20) du jack uniaxe, double signal, (J1) du multimètre portatif; (e) doter aussi l'ordinateur, ou autre dispositif à microprocesseur, (30) d'un logiciel et de moyens matériels de soutien appropriés, tels que nécessaires, pour permettre les transmissions sur un conducteur d'entrée/sortie de signal unique et un conducteur de masse électrique commune, ledit logiciel et lesdits moyens matériels de soutien appropriés, tels que nécessaires, étant compatibles avec le logiciel et les moyens matériels de soutien appropriés, tels que nécessaires, du multimètre portatif; (f) fournir aussi un conducteur d'entrée/sortie de signal unique et un conducteur de masse électrique commune à l'ordinateur, ou autre dispositif à microprocesseur, (30), ou aux moyens matériels de soutien appropriés de l'ordinateur, ou autre dispositif à microprocesseur; (g) coupler le conducteur d'entrée/sortie de signal unique à une première aire conductrice (22) d'une fiche monoaxe, double signal, (P1); (h) coupler le conducteur de masse électrique commune à une deuxième aire conductrice (24) de la fiche uniaxe, double signal, (Pl); (i) mettre la fiche uniaxe, double signal, des opérations (g) et (h) en relation d'enfichage avec le jack uniaxe, double signal, (JI) des opérations (c) et (d) de façon que la première région conductrice (18) soit en contact avec la première aire conductrice (22) et la deuxième région conductrice (20) soit en contact avec la deuxième aire conductrice (24); et (j) faire commencer les communications de l'ordinateur, ou autre dispositif à microprocesseur, (30) avec le microprocesseur, ou autre moyen de calcul interne, (12) du multimètre portatif (10, 10') en utilisant le logiciel et les moyens materiels de soutien appropriés, tels que nécessaires, de l'opération (e); ou (k) faire commencer les communications du microprocesseur, ou autre moyen de calcul interne, (12) du multimètre portatif (10, 10') avec l'ordinateur, ou autre dispositif à microprocesseur, (30) à l'aide du logiciel et des moyens matériels de soutien appropriés, tels que nécessaires, de l'opération (a). 2. Procédé de communication selon la revendication 1, caractérisé en ce que les logiciels et moyens matériels de soutien appropriés mutuellement compatibles, tels que nécessaires, des opérations (a) et (e), comprennent un logiciel approprié à l'exécution de transmissions UART (c'est-à-dire à interface de transmission asynchrone). 3. Procédé de communication selon la revendication 1, caractérisé en ce que les logiciels et matériels de soutien appropriés mutuellement compatibles, tels que nécessaires, des opérations (a) et (e), comprennent un logiciel approprié à l'exécution de transmissions du type dit "entre homologues". 4. Procédé de communication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le microprocesseur, ou autre moyen de calcul interne, (12) du multimètre portatif (10, 10') est prédéterminé pour fonctionner comme "esclave" pendant les transmissions UART. 5. Procédé de communication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le microprocesseur, ou autre moyen de calcul interne, (12) du multimètre portatif (10, 10') est prédéterminé pour fonctionner comme "maître" pendant les transmissions UART. 6. Procédé de communication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le microprocesseur, ou autre moyen de calcul interne, (12) du multimètre portatif (10, 10') peut être activé sélectivement pour fonctionner comme "maître" ou comme "esclave" pendant les transmissions UART. 7. Procédé de communication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération (c) comporte en outre l'opération suivante: (c. 1) découpler (S2) au moins certains circuits de mesure vis-à-vis de ladite première région conductrice (18) du jack uniaxe, double signal, (J1). 8. Procédé de communication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jack et la fiche uniaxe, double signal, (J1 et P1) sont du type "banane" et les premières et deuxièmes régions et aires conductrices sont disposés longitudina- lement et sont empêchées d'établir un contact électrique par des séparateurs isolants latéraux. 9. Procédé de communication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jack et la fiche uniaxe, double signal, (J1 et P1) sont du type "banane" et les premières et deuxièmes régions et aires conductrices sont radialement symétriques sont placées à de distances différentes le long de l'axe unique et sont empêchées d'établir un contact électrique par un séparateur isolant circulaire. 10. Procédé de communication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jack et la fiche uniaxe, double signal, (J1 et Pl) sont du type "connecteur téléphonique ancien" et les premières et deuxièmes régions et aires conductrices sont circulaires et concentriques, se terminent à des distances différentes le long de l'axe unique, et sont séparées par un séparateur isolant concentrique.