Brevet FR2861901A1 — publié le 20050506

La présente invention concerne un dispositif de raccordement à un bus de communication dont le support se compose d'un ou plusieurs câbles plats à détrompage axial. Un tel dispositif de raccordement permet en particulier la connexion de différents modules ou constituants d'automatisme à un bus de communication, tel que le bus AS-i (Actuator/Sensor Interface). Les bus de communication sont très fréquemment utilisés dans les architectures d'automatisme réparties pour faire communiquer des modules d'automatismes divers tels que des capteurs, des actionneurs, des variateurs de vitesse, des constituants de dialogue homme-machine, des coupleurs d'automate programmable, ou autres. De façon connue, les informations de certains bus de communication sont acheminées par un câble plat composé d'une paire non torsadée de conducteurs et présentant un détrompage axial sur toute la longueur du câble. Les deux conducteurs du câble plat ayant une polarité inverse, le détrompage axial est nécessaire pour différencier les deux conducteurs, de manière à ne pas risquer de se connecter au câble de façon inversée. Cependant ce détrompage entraîne une contrainte pour l'installation et le raccordement des modules d'automatisme au bus puisque, par exemple, deux modules adjacents mais positionnés suivant une orientation différente, peuvent nécessiter de devoir retourner le câble. Or la forme du câble plat lui donne un rayon de courbure important, ce qui rend malaisé les opérations de retournement. Par ailleurs, dans certaines configurations d'automatisme, la connexion à un bus de communication utilise en plus un câble plat supplémentaire qui sert à transporter une alimentation auxiliaire, laquelle est destinée en particulier à alimenter des modules de type actionneurs, connectés au bus de communication. Pour une alimentation auxiliaire en courant continu, le câble plat supplémentaire possède également deux conducteurs de polarité opposée et présente la même forme et le même détrompage que le câble principal du bus, mais s'en distinguant par exemple par une couleur différente. Il génère donc les mêmes contraintes au niveau de l'installation et du raccordement des modules d'automatisme. Lorsqu'une alimentation auxiliaire en courant alternatif est utilisée, les deux conducteurs du câble plat supplémentaire ne présentent pas de polarité. Le document EP1166395 décrit déjà un dispositif de raccordement d'un câble plat de forme codée à détrompage axial, qui autorise l'installation du câble dans 2861901 2 diverses positions. Dans ce dispositif, les ouvertures destinées à loger le câble plat présentent une forme complémentaire au détrompage du câble plat sur leurs deux parois latérales, de sorte que la mise en place du câble s'effectue indifféremment dans l'un ou l'autre sens. Cependant, cette solution peut nécessiter l'utilisation d'une électronique particulière pour s'affranchir des problèmes de polarité des conducteurs suivant le sens du câble installé. Cette solution peut également nécessiter l'utilisation de broches de contact supplémentaires par ouverture pour couvrir toutes les configurations possibles d'installation du câble, ainsi que l'utilisation d'une pièce d'adaptation séparée placée le long de l'une ou l'autre des parois latérales des ouvertures pour maintenir le câble dans son logement. L'invention a donc pour but de proposer un dispositif simple et économique de raccordement de modules d'automatisme à un bus de communication, ne présentant pas les inconvénients cités et autorisant l'installation dans plusieurs positions d'un câble plat à détrompage axial pour la communication et d'un câble plat à détrompage axial pour l'alimentation auxiliaire. L'invention a également pour but de proposer un dispositif de raccordement capable d'effectuer une dérivation du bus de communication en autorisant les dérivations du câble plat de communication ainsi que du câble plat d'alimentation auxiliaire. Pour cela, l'invention décrit un dispositif qui comporte une embase dotée de plusieurs empreintes, chaque empreinte ayant deux parois latérales et un détrompage axial de façon à présenter une forme complémentaire à la forme du câble plat. Le dispositif comporte un boîtier fixé de façon démontable sur l'embase et muni de broches de contact permettant la connexion à des conducteurs du ou des câbles logés dans les empreintes. L'embase comprend deux premières empreintes dont le détrompage axial est placé le long d'une paroi latérale inférieure, et deux secondes empreintes dont le détrompage axial est placé le long d'une paroi latérale supérieure, opposée à la paroi latérale inférieure. Selon une caractéristique, l'embase comporte deux empreintes principales susceptibles d'accueillir chacune un câble plat de communication et deux empreintes auxiliaires susceptibles d'accueillir chacune un câble plat d'alimentation auxiliaire. Les deux premières empreintes et les deux secondes empreintes correspondent respectivement à une empreinte principale et une empreinte auxiliaire. 2861901 3 Selon une autre caractéristique, le boîtier comporte un circuit imprimé sur lequel sont fixées des broches de contact servant au raccordement avec un premier et un second conducteur de chaque câble plat logé dans les empreintes. L'invention concerne également un module d'automatisme connecté à un ou 5 plusieurs câbles plats à détrompage axial d'un bus de communication au travers d'un tel dispositif de raccordement. D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et 10 représenté par les dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre une vue en perspective d'une embase d'un dispositif de raccordement selon l'invention avec un seul câble plat inséré dans l'embase, la figure 2 présente un schéma simplifié d'une vue en coupe transversale 15 de l'embase et du boîtier d'un dispositif de raccordement, la figure 3 schématise en vue de dessus deux embases adjacentes montées de façon inversée et recevant deux câbles plats, la figure 4 schématise une embase recevant quatre câbles plats à détrompage axial, pour effectuer une dérivation du bus de communication, 20 la figure 5 détaille la structure d'un câble plat à détrompage axial. En référence à la figure 2, un dispositif de raccordement à un bus de communication, tel que le bus AS-i, comprend une embase 20 et un boîtier 10 qui est fixé de façon démontable sur l'embase 20, grâce notamment à des vis ou autres. L'embase 20 peut recevoir un ou plusieurs câbles plats à détrompage axial servant de support au bus de communication. Le boîtier 10 comporte un circuit imprimé 11 d'où sortent des broches de contact 15,16 qui sont susceptibles de rentrer en contact électrique avec les conducteurs du ou des câbles plats de l'embase lorsque le boîtier 10 est monté sur l'embase 20. Le boîtier 10 du dispositif de raccordement peut comporter un ou plusieurs connecteurs externes (non représentés sur les figures) reliés au circuit imprimé 11, de façon à pouvoir brancher un ou plusieurs modules d'automatisme extérieurs au dispositif de raccordement. Le dispositif de raccordement joue alors un rôle de répartiteur du bus de communication vers ce ou ces modules d'automatisme. Le 2861901 4 boîtier 10 peut également faire partir intégrante d'un module d'automatisme directement raccordé au bus de communication. Par ailleurs, le boîtier 10 du dispositif de raccordement peut comporter une électronique de traitement du signal du bus de communication (sous forme d'un composant ASIC par exemple) de façon à constituer un répartiteur actif capable de recevoir un ou plusieurs modules d'automatisme simples, tels que des capteurs/actionneurs traditionnels. Alternativement, le dispositif de raccordement ne comporte pas d'électronique de traitement du signal du bus de communication et constitue donc un répartiteur passif ou un té de raccordement passif permettant de connecter au bus de communication un ou plusieurs modules d'automatisme communicants dotés de leur propre électronique de traitement. La figure 5 montre un câble plat 70 utilisé dans un bus de communication tel que le bus AS-i. Le câble plat 70 possède une face avant 73 opposée à une face arrière 74 plus courte que la face avant 73, situées entre deux faces latérales. Il comporte deux conducteurs 75,76 polarisés, non torsadés entourés par une gaine constituée d'un matériau isolant souple. Pour éviter tout risque d'inversion de polarité entre le premier conducteur 75 et le second conducteur 76 lors des raccordements, le câble 70 ne doit présenter aucune symétrie selon ses plans longitudinaux P1 et P2. C'est pourquoi le câble plat 70 comporte un détrompage axial qui est matérialisé par une protubérance 79 présente sur une partie d'une des faces latérales du câble et dirigée vers l'extérieur de cette face latérale, par exemple du côté du premier conducteur 75. La protubérance 79 se prolongeant sur toute la longueur du câble 70, elle donne ainsi à celui-ci un rayon de courbure important le rendant difficile à retourner. De façon connue, la gaine du câble plat 70 peut être percée par les broches de contact 15,16 du boîtier 10 et elle est auto-cicatrisante en cas de retrait des broches de contact. Les broches 15,16 sont donc agencées pour que, lorsque le boîtier 10 est fixé sur l'embase 20, elles puissent traverser la gaine du câble plat 70 et rentrer en contact avec le premier conducteur 75, respectivement le second conducteur 76. En référence aux figures 1 et 2, l'embase 20 est de forme sensiblement parallélépipédique et comprend une face avant 25 et une face arrière opposée 27, 2861901 5 ainsi que quatre faces latérales. Une des deux faces latérales parallèles à l'axe longitudinal de passage du ou des câbles plats dans l'embase, sera appelée face supérieure 26 dans le présent document. La face arrière 27 de l'embase peut comporter des moyens de fixation 29 permettant de maintenir le dispositif de raccordement contre un support de fixation, tel qu'un rail profilé DIN dans l'exemple de la figure 2. Indifféremment, la face arrière 27 de l'embase peut aussi être plaquée sur un bâti machine, de façon à fixer le dispositif de raccordement directement sur le bâti machine à l'aide de vis. La face avant 25 de l'embase reçoit quatre empreintes longitudinales 31,41,51,61 sensiblement parallèles entre elles et destinées à recevoir de un à quatre câbles plats à détrompage axial, respectivement 30,40,50, 60, de construction identique au câble plat 70 précédemment décrit. Les câbles plats 30,40 sont appelés câbles de communication et les câbles 50,60 sont appelés câbles d'alimentation auxiliaire. En effet, dans le cas du bus AS-i, le câble de communication 30,40 sert à véhiculer les informations circulant sur le bus de communication et fournit en outre une alimentation, par exemple en 24Vcc, pour les modules d'automatisme connectés au bus, ce qui permet de simplifier leur mise en oeuvre. Cependant, certains modules, comme des actionneurs, consomment une énergie électrique importante ce qui fait qu'une alimentation additionnelle leur est nécessaire. Cette alimentation auxiliaire peut alors être fournie par un câble plat d'alimentation auxiliaire 50,60 similaire au câble de communication 30,40. Dans ce cas, le raccordement d'un tel module au bus de communication nécessite deux câbles plats: un câble de communication et un câble d'alimentation auxiliaire. Dans la figure 1, les empreintes longitudinales 31,41,51,61 comportent chacune une paroi latérale 42,52, appelée paroi inférieure, qui se trouve du côté plus éloigné de la face supérieure 26 de l'embase 20 et une paroi latérale opposée 43,53, appelée paroi supérieure, qui se trouve du côté plus proche de la face supérieure 26. Les deux parois latérales d'une empreinte entourent un fond 45,55, pour donner ainsi à l'empreinte une forme de U évasé. Les empreintes sont conçues pour avoir une forme complémentaire à la forme du câble plat 70, c'est-à-dire qu'elles comportent également, sur une de leurs parois latérales, un détrompage axial, matérialisé sous la forme d'un rebord 44, 54, permettant d'accueillir la protubérance 79 du câble 70. 2861901 6 Lorsqu'un câble plat est introduit dans une empreinte, la face arrière 74 du câble est plaquée contre le fond 45,55 de l'empreinte et la face avant 73 du câble est sensiblement affleurante à la face avant 25 de l'embase 20. Préférentiellement, chaque empreinte 31,41,51,61 comporte en outre une ou plusieurs languettes 28 aménagées sur la face avant 25 permettant de mieux maintenir le câble plat dans son empreinte. Selon l'invention, l'embase 20 comporte deux premières empreintes 31,51 dont le rebord 54, qui est adapté pour recevoir le détrompage axial 79 d'un câble plat, est positionné le long de la paroi latérale inférieure 52 des empreintes 31,51, et deux secondes empreintes 41,61 dont le rebord 44 est positionné le long de la paroi latérale supérieure 43 des empreintes 41,61. Ainsi, comme indiqué en figure 2, les deux premières empreintes 31,51 peuvent accueillir un câble plat 30,50 dont le détrompage axial est orienté à l'opposé de la face supérieure 26 et les deux secondes empreintes 41,61 peuvent accueillir un câble plat 40,60 en sens inverse, c'est-à-dire avec le détrompage axial orienté vers la face supérieure 26. Grâce à cet agencement, le dispositif de raccordement permet de se connecter quel que soit le sens de passage des câbles, ce qui permet de s'affranchir de leur rayon de courbure important. De façon équivalente, il est clair que l'on aurait pu aussi concevoir une embase 20 dans laquelle les premières empreintes 31,51 et les secondes empreintes 41,61 auraient des dispositions inversées. L'embase comporte deux empreintes principales 31,41 destinées à pouvoir recevoir chacune un câble plat de communication, respectivement 30,40, et deux empreintes auxiliaires 51,61 destinées à pouvoir recevoir chacune un câble plat d'alimentation auxiliaire, respectivement 50,60. En conséquence, les deux premières empreintes 31,51 correspondent à une empreinte principale 31 et une empreinte auxiliaire 51 et les deux secondes empreintes 41,61 correspondent également à une empreinte principale 41 et une empreinte auxiliaire 61. Suivant un mode de réalisation préféré, l'ensemble des broches de contact 15,16 du boîtier 10 sont directement fixées sur le circuit imprimé 11. Les broches 15, respectivement 16, sont agencées pour pouvoir se raccorder au premier conducteur 75, respectivement au second conducteur 76, du câble plat 30,40,50,60 monté sur chaque empreinte 31,41,51,61. Pour une meilleure efficacité des connexions, chaque 2861901 7 broche de contacts peut se composer d'une paire de picots distincts alignés suivant l'axe longitudinal du câble. Comme indiqué en figure 2, les broches de contact 15 correspondant au premier conducteur 75 des câbles de communication 30,40 logés dans les empreintes principales 31,41 sont électriquement reliées entre elles au niveau du circuit imprimé 11. De même, les broches de contact 16 correspondant au second conducteur 76 des câbles de communication 30,40 logés dans les empreintes principales 31,41 sont électriquement reliées entre elles au niveau du circuit imprimé 11. Grâce à cela, l'utilisation de l'empreinte principale 31 ou 41 pour loger un câble de communication du bus de communication est indifférente. Cette solution présente l'avantage de ne pas utiliser de composant électronique au niveau du circuit imprimé pour gérer les polarités des deux conducteurs des câbles. Parallèlement, les broches de contact correspondant au premier conducteur des câbles auxiliaires 50,60 logés dans les empreintes auxiliaires 51,61 sont électriquement reliées entre elles au niveau du circuit imprimé 11, ainsi que les broches de contact correspondant au second conducteur des câbles auxiliaires 50,60 logés dans les empreintes auxiliaires 51,61. Lorsqu'un utilisateur veut raccorder le dispositif de raccordement à un bus de communication, il a donc le choix d'utiliser indifféremment la première empreinte principale 31 ou la seconde empreinte principale 41 en fonction de la disposition du câble plat de communication 30,40 auquel il veut connecter le dispositif. De même, s'il a besoin d'une alimentation auxiliaire, il peut utiliser soit la première empreinte auxiliaire 51, soit la seconde empreinte auxiliaire 61 en fonction de la disposition du câble plat 50,60 d'alimentation auxiliaire auquel il veut connecter le dispositif. Il bénéficie donc d'une solution simple dans tous les cas. Ainsi, dans l'exemple de la figure 3, une embase 20 d'un dispositif de raccordement reçoit un câble de communication 30 dans la première empreinte principale 31 et un câble d'alimentation auxiliaire 50 dans la première empreinte auxiliaire 51. Une embase 20' d'un autre dispositif de raccordement est monté à côté de l'embase 20 mais de façon inversée, puisque les faces supérieures 26 et 26' des embases 20 et 20' sont opposées. La présence de la protubérance 39,59 des câbles plats 30,50 (indiquée en trait gras dans les câbles des figures 3 et 4) rend alors difficile leur introduction dans les premières empreintes 31' et 51' de l'embase 20' dont le rebord se situe du mauvais côté. Cependant, grâce à l'invention, le câble 30 peut être facilement introduit dans la seconde empreinte principale 41' et le câble 50 dans la seconde empreinte auxiliaire 61', sans avoir besoin de faire une boucle avec les câbles, sans avoir non plus besoin de les retourner suivant un axe longitudinal et sans ajouter de pièces supplémentaires pour maintenir les câbles. Par ailleurs, le dispositif de raccordement décrit dans l'invention permet également d'effectuer très facilement une dérivation du bus de communication. En effet, la figure 4 montre une embase 20 traversée par un premier câble plat de communication 30 logé dans la première empreinte principale 31, et par un premier câble d'alimentation auxiliaire 50 logé dans la première empreinte auxiliaire 51. De plus, un second câble de communication 40 est logé dans la seconde empreinte principale 41 et un second câble auxiliaire 60 est logé dans la seconde empreinte auxiliaire 61. Etant donné les liaisons électriques existant entre broches de contact dans le circuit imprimé 11 (voir figure 2), chaque conducteur des seconds câbles 40,60 est raccordé à chaque conducteur des premiers câbles, respectivement 30,50. Les seconds câbles 40,60 peuvent alors constituer le commencement d'une dérivation du bus de communication, une fois que le boîtier 10 est fixé sur l'embase 20. Le dispositif de raccordement comporte également un ou plusieurs embouts 80, réalisé en matériau isolant souple, tel qu'un élastomère. La forme d'un embout 80 est conçue pour pouvoir facilement s'insérer et se maintenir dans tout ou partie d'une empreinte, notamment grâce à une section transversale sensiblement identique à la section d'un câble plat 70. Ce ou ces embouts ont pour but de boucher la ou les empreintes d'une embase qui sont non utilisées ou partiellement utilisées. Pour faciliter la tâche d'un utilisateur, on peut prévoir un embout 80 rapidement sectionnable en trois parties, grâce à des formes prédécoupées: une partie centrale 81 et deux parties latérales 82 de chaque côté. La partie centrale 81 comporte des trous 83 qui sont positionnés pour recevoir les picots des broches de contact 15,16 lorsque le boîtier 10 est fixé sur l'embase 20, assurant ainsi une étanchéité lorsqu'il n'y a pas de câble plat dans une empreinte. Dans l'exemple de la figure 3, les empreintes non utilisées 41,61,31',51' des embases 20,20' sont ainsi remplies avec des embouts 80,80' entiers. Dans l'exemple de la figure 4, les empreintes 41,61 ne sont que partiellement utilisées puisqu'elles servent de départ pour des câbles de dérivation. L'embout est alors découpé et seule une des parties latérales 82 est utilisée de façon à pouvoir obturer la partie vide de l'empreinte partiellement utilisée. L'embout 82 sert alors également à assurer l'étanchéité des conducteurs aux extrémités des câbles plats 40,60 de dérivation. 2861901 9 Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccordement à un ou plusieurs câbles plats (30,40,50,60) à détrompage axial d'un bus de communication, comportant: une embase (20) dotée de plusieurs empreintes (31,41,51,61), chaque empreinte ayant deux parois latérales (42,43,52,53) et un détrompage axial (44,54) de façon à présenter une forme complémentaire à la forme du câble plat, un boîtier (10) fixé de façon démontable sur l'embase (20) et muni de 10 broches de contact (15,16) permettant la connexion avec des conducteurs du ou des câbles logés dans les empreintes (31,41,51,61), caractérisé en ce que l'embase (20) comprend deux premières empreintes (31,51) dont le détrompage axial (54) est placé le long d'une paroi latérale inférieure (52), et deux secondes empreintes (41,61) dont le détrompage axial 15 (44) est placé le long d'une paroi latérale supérieure (43), opposée à la paroi latérale inférieure. 2. Dispositif de raccordement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embase (20) comporte deux empreintes principales (31,41) susceptibles d'accueillir chacune un câble plat de communication (30,40) et deux empreintes auxiliaires (51,61) susceptibles d'accueillir chacune un câble plat d'alimentation auxiliaire (50,60). 3. Dispositif de raccordement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux premières empreintes (31,51) correspondent à une empreinte principale (31) et une empreinte auxiliaire (51). 4. Dispositif de raccordement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux secondes empreintes (41,61) correspondent à une empreinte principale (41) et une empreinte auxiliaire (61). 5. Dispositif de raccordement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier (10) comporte un circuit imprimé (11) sur lequel sont fixées des broches de contact (15,16) servant au raccordement avec un premier et un second conducteur de chaque câble plat logé (30,40,50,60) dans les empreintes (31,41, 51,61). 2861901 11 6. Dispositif de raccordement selon la revendication 5, caractérisé en ce que les broches de contact (15) correspondant au premier conducteur (75) des câbles de communication (30,40) logés dans les empreintes principales (31,41) sont électriquement reliées entre elles dans le circuit imprimé (11) et les broches de contact (16) correspondant au second conducteur (76) des câbles de communication (30,40) logés dans les empreintes principales (31,41) sont électriquement reliées entre elles dans le circuit imprimé (11). 7. Dispositif de raccordement selon la revendication 5, caractérisé en ce que les broches de contact (15) correspondant au premier conducteur (75) des câbles auxiliaires (50,60) logés dans les empreintes auxiliaires (51, 61) sont électriquement reliées entre elles dans le circuit imprimé (11) et les broches de contact (16) correspondant au second conducteur (76) des câbles auxiliaires (50,60) logés dans les empreintes auxiliaires (51, 61) sont électriquement reliées entre elles dans le circuit imprimé (11). 8. Dispositif de raccordement selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque empreinte (31,41,51,61) de l'embase (20) comporte une ou plusieurs languettes (28) destinées au maintien du câble plat logé dans l'empreinte. 9. Dispositif de raccordement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif comprend un embout (80) réalisé en matériau souple, de section transversale sensiblement identique à la section d'un câble plat (70), et qui est insérable dans tout ou partie d'une empreinte (31,41,51, 61) de l'embase (20). 10. Dispositif de raccordement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embase comprend une face avant (25) recevant les empreintes (31, 41,51,61) et une face arrière (27) opposée présentant des moyens de fixation (29) du dispositif de raccordement à un support de fixation. 11. Module d'automatisme connecté à un ou plusieurs câbles plats à détrompage axial d'un bus de communication, caractérisé en ce que le raccordement du module d'automatisme avec le ou les câbles plats (30,40, 50,60) du bus de communication est effectué au travers d'un dispositif de raccordement selon l'une des revendications précédentes.