Brevet FR2832501A1 — publié le 20030523

Dans le domaine des mines et des carrières, l'abattage des roches est réalisé par explosifs. Une campagne de tirs consiste à réaliser une pluralité de forages dans la roche, que l'on remplit d'explosifs avec pour chaque forage un détonateur permettant la mise à feu. Certains de ces détonateurs sont à commande électronique, ce qui permet de programmer l'exécution des explosions selon un plan de tirs prédéterminé. L'exécution d'un plan de tirs consiste donc, après avoir disposé tous les détonateurs dans les forages réalisés et les avoir reliés à une unité de commande, à identifier chaque détonateur par un numéro d'ordre et à lui appliquer un temps de retard qui va déterminer le moment de l'allumage de la charge par rapport à un top de mise à feu général. La présente invention concerne une telle installation de tirs pyrotechniques programmables dans laquelle tous les détonateurs sont reliés à l'unité de commande par des fils. Classiquement un détonateur électronique comprend une amorce pyrotechnique, une réserve d'énergie, un pilote électronique et deux conducteurs électriques qui relient le pilote électronique à une ligne de tir qui circule au sol depuis une unité centrale de programmation et de commande. Le pilote électronique comprend un microprocesseur embarqué grâce auquel une communication peut intervenir entre le détonateur et l'unité centrale. Le microprocesseur est programmé ou programmable pour être capable de recevoir des requêtes émises dans la ligne de tir par l'unité centrale et de répondre à ces requêtes soit en direction de l'unité centrale soit en direction de la réserve d'énergie qu'il libérera avec un temps de retard déterminé lorsque l'ordre de mise à feu sera reçu de l'unité centrale. La programmation du microprocesseur embarqué dans le pilote électronique du détonateur peut se faire a priori avant sa mise en place dans le champ de tir ou, comme c'est le cas pour l'invention, a posteriori après avoir été mis en place. La ligne de tir au sol sert également à apporter l'énergie électrique nécessaire pour remplir la réserve d'énergie et ce juste avant le tir afin de satisfaire aux conditions de sécurité demandant que les détonateurs soient inactivables jusqu'au dernier moment. On rappellera qu'une ligne de tir peut posséder une longueur de l'ordre du kilomètre. Pour cette raison, dans les installations actuelles, il est relativement simple de transmettre à partir de l'unité de commande des signaux à l'adresse de chaque détonateur aussi éloigné qu'il puisse être de l'unité de commande, car à partir de l'unité de commande on maîtrise totalement l'énergie nécessaire à fournir à ces signaux pour qu'ils atteignent leur cible. En revanche, un détonateur possède très peu d'énergie embarquée et si l'on souhaite qu'il puisse répondre à l'unité centrale, on constate que la puissance limitée des signaux qu'il émet subit une forte atténuation qui les rend quasiment inaudible par l'unité centrale si le détonateur-émetteur est éloigné de celle-ci sur la ligne de tir. La présente invention est une solution à ce problème de communication bidirectionnelle entre une unité centrale et chacun des détonateurs d'une ligne de tir, solution simple et économique. A cet effet, l'invention a pour objet une installation de tirs pyrotechniques programmables comportant une unité de programmation et de commande des tirs, une ligne de programmation et de commande comportant deux fils conducteurs et une pluralité de détonateurs électroniques montés en parallèle sur cette ligne bifilaire, dans laquelle l'unité de programmation comporte des moyens d'établissement d'une tension continue entre les deux fils, des moyens pour engendrer des impulsions de cette tension pour former des signaux codés, et des moyens de lecture des variations de courant existant sur la ligne bifilaire tandis que chaque détonateur comporte un module électronique apte à engendrer, en réponse à certains des signaux codés de l'unité de programmation, correspondant à des requêtes de celle-ci, des impulsions de courant dans la ligne bifilaire pour former des signaux codés. En d'autres termes, lorsqu'un détonateur, quelle que soit sa position sur la ligne de tir, a à répondre à une requête de l'unité centrale, il engendrera dans la ligne de tir filaire des pics de surintensité, par exemple en fermant la ligne sur une résistance calibrée dans un temps donné et ce, en fonction d'un programme d'impulsions correspondant à un code généré par le microprocesseur embarqué, ces pics de surintensité étant immédiatement détectables par l'unité centrale qui, au moyen d'une résistance, les convertira en une tension modulée apte à être interprétée par son microprocesseur, ceci constituant la réponse du détonateur concerné à la requête de cette unité centrale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre non limitatif, d'un exemple de sa réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est un schéma illustrant une installation de tirs pyrotechniques, - la figure 2 illustre de manière schématique une unité centrale de programmation et de commande de l'installation, - la figure 3 est un schéma fonctionnel de la partie du pilote électronique de chaque détonateur concernée par le dialogue avec l'unité centrale de program- mation et de commande. Pour réaliser une campagne de tirs, on a foré des trous 1 dans une roche 2 à partir par exemple du sol 3. Dans chacun de ces forages 1 on a mis en place des détonateurs 4 et des charges explosives 5, chaque détonateur 4 étant relié à une ligne de tir au sol 6 par des conducteurs 7. Une unité centrale de programmation et de commande est représentée en 8, connectée à la ligne de tirs 6. Cette unité 8, voir figure 2, comporte un microprocesseur 9 qui agit sur un dispositif 10 de fourniture de tension d'alimentation continue entre les deux fils 6a, 6b de la ligne 6 et qui permet d'insérer dans cette tension continue des séquences de baisse de tension afin de former des créneaux correspondant à n'importe type de codage binaire d'un signal. En outre, l'unité centrale 8 est pourvue d'un dispositif 11 de conversion en tension du courant circulant sur la ligne 6a, 6b afin de rendre des variations de ce courant compréhensibles par le microprocesseur 9. Le pilote électronique 12 du détonateur représenté schématiquement et partiellement à la figure 3, comporte un régulateur de tension 13 dont l'entrée est connectée à la ligne 6a, et la sortie à un microprocesseur embarqué 14, ce afin de constituer une alimentation de ce microprocesseur 14 augmenté d'une capacité 15 permettant de lisser les chutes de la tension dans la ligne 6. Ce pilote 12 comporte également un circuit 16 de détection des codes véhiculés par la ligne 6, dont l'entrée est également connectée à la ligne 6a et dont la sortie est dirigée vers le microprocesseur 14. Entre les lignes 6a et 6b, le pilote électronique 12 possède un circuit de tirage de courant 17 par exemple un transistor et une résistance, commandé par le microprocesseur 14. Enfin, le microprocesseur 14 commande un interrupteur 18 de la li- gne 6a, d'une manière qui sera expliquée ci-après. Chacun des détonateurs 1 est connecté à la ligne bifilaire 6a, 6b en parallèle de celle-ci au point A, B (figure 3). En réalité, de ce pilote électronique 12 sortent quatre fils 19,20, 21,22 qui forment les conducteurs 7 de la figure 1. Les fils 19 et 20 permettent de relier le pilote aux fils 6a et 6b de la ligne de tir. La ligne 6a possède un tronçon 23 interne au pilote 12 qui comporte l'interrupteur 18 et qui ressort du pilote par la ligne 21 devenant 6a au niveau de la surface du sol. De la même manière la ligne 6b possède un tronçon 24 interne au pilote qui par le conducteur 22 ressort du forage pour constituer le fil 6b de la ligne de tir au niveau du sol. Au moment de la mise en place des détonateurs dans les forages, l'interrupteur 18 est ouvert. Les pilotes électroniques sont raccordés les uns à la suite des autres. On comprend par ce montage que le premier détonateur raccordé à l'unité 8 est monté en série sur la ligne 6a, 6b tant que l'interrupteur 18 est ouvert. Lorsque l'interrupteur 18 est fermé, ce détonateur est monté en parallèle avec le suivant sur la ligne 6a, 6b. La ligne de tir étant réalisée, l'unité centrale 8 établit une tension par exemple 24 ou 48 volts aux bornes des conducteurs 6a, 6b. Cette tension, régulée par le dispositif 13, constitue l'alimentation du processeur 14 ainsi que la charge de la capacité 15. Par hachage de cette tension au moyen du dispositif 10, le microprocesseur 9 de l'unité centrale 8 transmet au pilote 12 un numéro d'ordre enregistré par le microprocesseur 14, et un certain temps de retard. La séquence de fonctionnement du microprocesseur 9 peut ensuite comprendre une requête (un signal binaire sur la tension de la ligne 6) à laquelle le microprocesseur 14 répondra en agissant sur le circuit de tirage de courant 17 pour créer des pics de surintensité qui, convertis par le dispositif 11 seront assimilés comme une réponse à sa requête par le microprocesseur 9. Le dernier ordre transmis par le microprocesseur 9 au microprocesseur embarqué 14 sera de fermer l'interrupteur 18. A cet instant, le pilote du détonateur suivant se trouve dans le même état à l'égard de l'unité centrale 8 que le pilote précédent et la séquence de programmation peut recommencer. Lorsque tous les détonateurs sont ainsi programmés, l'installation de tir est prête à fonctionner. Le microprocesseur 9 peut comprendre dans son programme d'autres étapes et d'autres requêtes concernant les détonateurs. Il transmettra ensuite un ordre général à tous les détonateurs pour procéder à la charge de la réserve d'énergie, non représentée aux figures, suivi le cas échéant d'une vérification de l'état de cette réserve et transmettra enfin à tous les détonateurs un top de mise à feu. REVENDICATIONS 1. Installation de tirs pyrotechniques programmables comportant une unité (8) de programmation et de commande des tirs, une ligne de programmation et de commande comportant deux fils (6a, 6b) conducteurs et une pluralité de détonateurs électroniques (12) montés en parallèle sur cette ligne bifilaire, caractérisée en ce que l'unité de programmation (8) comporte des moyens (9,10) d'établissement d'une tension continue entre les deux fils (6a, 6b), des moyens (9,10) pour engendrer des impulsions de cette tension afin de former des signaux codés, et des moyens (11, 9) de lecture des variations de courant existant sur la ligne bifilaire et en ce que chaque détonateur comporte un module électronique (12) possédant des moyens (14,17) aptes à engendrer, en réponse à certains des signaux codés de l'unité (8) de programmation, des impulsions de courant dans la ligne bifilaire (6a, 6b) pour former des signaux codés. 2. Installation de tir selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque module électronique (12) de détonateur comporte un interrupteur (18) de la ligne bifilaire (6a, 6b), normalement ouvert et fermé en réponse à un signal émis par l'unité de programmation (8).