Brevet FR2867331A1 — publié le 20050909

La présente invention concerne un circuit de couplage pour interface de système de transmission d'informations par courants porteurs, et plus particulièrement un tel circuit de couplage comprenant un amplificateur d'émission et un circuit secondaire de transformateur de couplage connecté en parallèle sur une ligne d'énergie électrique. On connaît des circuits de couplage de ce type dans lesquels la sortie de l'amplificateur d'émission est en série avec le circuit primaire du transformateur par l'intermédiaire d'une résistance. Le circuit de réception du circuit de couplage est connecté entre cette résistance et le primaire du transformateur. On a toutefois constaté qu'un tel montage n'était pas optimal. En premier lieu, il ne permet pas en effet d'obtenir le maximum de signal sur les charges faibles (inférieures à 2 ohms). Par ailleurs, le courant de sortie généré par l'amplificateur opérationnel d'émission est encore relativement élevé de même par conséquent que le courant consommé au niveau de l'alimentation du primaire. La présente invention vise à palier ces inconvénients. A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un circuit de couplage pour interfaces de système de transmission d'informations par courants porteurs, comprenant un amplificateur d'émission et un circuit secondaire de transformateur de couplage connecté en parallèle sur une ligne d'énergie électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend un condensateur en série avec l'amplificateur d'émission et le circuit primaire du transformateur. Dans un mode de réalisation particulier, une résistance a une de ses bornes connectée entre la sortie de l'amplificateur d'émission et le condensateur, et son autre borne à la masse, le circuit de réception du circuit de couplage ayant son entrée au point commun à la sortie de l'amplificateur d'émission, au condensateur et à ladite résistance. Egalement dans un mode de réalisation particulier, le transformateur de couplage possède un rapport de transformation primaire/secondaire supérieur ou égal à trois, notamment de l'ordre de quatre. Dans le cas où la transmission par courants porteurs s'effectue sur une ligne électrique triphasée, le circuit secondaire du transformateur de couplage peut comporter trois sorties, chacune de ces sorties étant connectée en parallèle sur une phase de la ligne, par rapport au point commun connecté au neutre. Dans un autre mode de réalisation, le circuit comprend trois transformateurs de couplage, le circuit secondaire de chaque transformateur de couplage étant connecté en parallèle sur une phase de la ligne électrique triphasée, par rapport au point commun connecté au neutre. Dans ce dernier cas, on peut prévoir un condensateur en série avec l'amplificateur d'émission et le circuit primaire de chacun des transformateurs de couplage. La présente invention a également pour objet un système de télérelève d'équipements de comptage tels que des compteurs, des collecteurs d'index, des interfaces radio..., ce système comprenant: au moins un bus de téléreport auquel est raccordé au moins un équipement à relever, pour transmettre par ledit bus des informations relatives audit équipement; une interface d'entrée entre ledit bus de téléreport et une ligne d'énergie électrique, ladite interface comprenant un premier circuit de couplage pour transmettre par courants porteurs lesdites informations sur la ligne d'énergie; un concentrateur comprenant un deuxième circuit de couplage pour sa connexion à ladite ligne d'énergie électrique et au moins une interface de sortie pour la récupération desdites informations ledit concentrateur étant agencé pour recevoir et mémoriser lesdites informations sous la forme d'équipements et d'interfaces d'entrée simulés correspondant aux équipements et aux interfaces réels du système, un bus de téléreport simulé reliant lesdits équipements et interfaces d'entrée simulés à ladite interface de sortie; au moins l'un desdits premier et deuxième circuits de couplage 20 étant tels que décrit ci-dessus. Dans un mode de réalisation particulier, l'interface d'entrée comporte une fonction interne de comptage, par exemple de l'énergie électrique, et peut être dénommée compteur interface. Ladite interface d'entrée est agencée pour transmettre aussi par courants porteurs les informations relatives à ladite fonction interne de comptage. Egalement dans un mode de réalisation particulier, l'interface d'entrée comporte une fonction interne de comptage, par exemple de l'énergie électrique, mais ne comporte pas de sortie bus de téléreport, et peut être dénommée compteur courant porteur. Ladite interface d'entrée est agencée pour transmettre aussi par courants porteurs les informations relatives à ladite fonction interne de comptage. Bien entendu, ces modes de réalisation particuliers ne sont pas exclusifs et le système de relève peut comporter une combinaison des interfaces d'entrées décrites dans chaque mode de réalisation. Bien entendu, un tel système de télérelève peut également 10 comporter des circuits de couplage conventionnels. L'interface de sortie peut être une interface de bus de téléreport. Cette interface de sortie peut également être une interface de réseau téléphonique (commuté, GMS...), ou une interface de réseau LAN ETHERNET. Dans un mode de réalisation particulier, le concentrateur est agencé pour, lors de son installation, détecter les interfaces d'entrée présentes sur ladite ligne d'énergie électrique et les équipements raccordés au bus de téléreport de ces interfaces, et pour créer des équipements et interfaces simulés correspondants. Egalement dans un mode de réalisation particulier, ladite interface d'entrée et ledit concentrateur comprennent des interrupteurs de 25 configuration aptes à associer matériellement l'interface d'entrée à un concentrateur prédéterminé. On décrira maintenant à titre d'exemples non limitatifs un mode de réalisation de l'invention en références aux dessins schématiques 30 annexés dans lesquels: la figure 1 est une représentation d'ensemble d'un système selon l'invention; la figure 2 est un schéma par blocs d'une interface d'entrée de ce système; la figure 3 est un schéma par blocs d'un concentrateur de ce système; la figure 4 est un schéma électrique du circuit de couplage de l'interface de la figure 2; - la figure 5 est un schéma électrique du circuit de couplage du 10 concentrateur de la figure 3 la figure 6 illustre le fonctionnement du concentrateur de la figure 3; et la figure 7 est une variante du circuit de couplage de la figure 5. On voit schématisé à la figure 1 un immeuble d'habitation 1 et deux maisons individuelles 2. Dans l'immeuble 1 sont installés un certain nombre de compteurs à gaz et de transpondeurs 3, de compteurs d'électricité 4, d'interfaces radio 5 ou encore de compteurs d'eau. Les compteurs d'électricité et les interfaces radio sont reliés par un bus EURIDIS 6, ce bus 6 étant lui-même connecté à une interface 7. De même, chaque maison individuelle est équipée d'un compteur électrique 8 relié par un bus EURIDIS 9 à une interface 10. Les interfaces 7 et 10 assurent l'interface entre les bus 6 et 9 et le réseau électrique basse tension 11 de la manière qui sera décrite ciaprès. Le circuit basse tension 11 est alimenté à partir d'un poste de transformation moyenne tension I basse tension 12 contenant le transformateur moyenne tension / basse tension 13 et un concentrateur 14 formant interface entre le réseau basse tension 11 et des moyens de transmission des informations circulant sur le réseau 11 vers une agence de traitement 15. Ces moyens de transmission comprennent en premier lieu un réseau téléphonique 16, par exemple le réseau commuté ou un réseau GSM, et dans le cas présent un terminal de saisie portable 17 de type connu. L'un ou l'autre de ces moyens peut être utilisé, l'un d'entre eux ayant une priorité. Les informations provenant des compteurs et des interfaces radio ainsi que les instructions de programmation ou de paramétrage qui leur sont destinés circulent sur les bus EURIDIS 6, 9 selon le protocole propre à ce type de bus. Les interfaces 7, 10 assurent la transmission de ces informations et instructions vers et depuis le réseau basse tension 11 où elles sont transmises conformément au protocole PLAN défini par les normes EN61334. Au niveau du poste 12, le concentrateur 14 assure la transmission de ces informations et instructions vers et depuis le réseau téléphonique 16 suivant un protocole propre à ce réseau, par exemple le protocole PRACDIS, ou vers le terminal de saisie portable 17 suivant le protocole EURIDIS. Si l'on se réfère maintenant à la figure 2, on voit une interface 25 d'entrée bus / ligne d'énergie tel que 7. L'interface 7 comprend un circuit de couplage 18 avec le réseau basse tension. Le circuit de couplage comporte, comme on le verra ci-après, un circuit d'émission (filtrage et amplification) un circuit de réception (filtrage) ainsi que le circuit de couplage secteur proprement dit. L'interface 7 comporte par ailleurs un modem 19 qui gère notamment les couches basses du protocole courants porteurs, un microcontrôleur 20 qui intègre de manière logicielle les couches hautes du protocole courants porteurs ainsi que le protocole EURIDIS station primaire 21. Un circuit de sauvegarde permanente 22 est commandé par le microcontrôleur et un ensemble de visualisation 23 est également activé par le microcontrôleur et le circuit modem 19. L'interface comprend en outre un circuit d'alimentation 24. Enfin, des interrupteurs de configuration 25 permettent d'affecter l'interface 7 à un concentrateur 14 particulier afin d'éviter les couplages parasites entre réseaux voisins. On décrira maintenant un concentrateur 14 en référence à la figure 3. Le concentrateur 14 comprend d'abord un circuit de couplage triphasé 26 assurant le couplage avec les trois phases basse 20 tension du réseau 11. Ce circuit de couplage sera décrit ci-après. Le concentrateur 14 comprend par ailleurs un modem 27 qui gère notamment les couches basses du protocole courants porteurs un microcontrôleur 28 qui intègre de manière logicielle les couches hautes du protocole courants porteurs, le protocole EURIDIS station secondaire, ainsi que le protocole de communication avec le réseau téléphonique. Un circuit de sauvegarde permanente 29 est commandé par le microcontrôleur 28 qui active par ailleurs un ensemble de visualisation 30 en coopération avec le modem 27. Un circuit d'alimentation 31, par exemple identique au circuit 24 de l'interface d'entrée 7 assure l'alimentation du concentrateur 14. Un circuit de commutation 32 permet de relier la sortie série du microcontrôleur 28 soit à un bus EURIDIS 33 par l'intermédiaire du circuit d'émission / réception station secondaire EURIDIS 34, soit au réseau téléphonique par exemple au réseau commuté 35 par l'intermédiaire d'un modem 36 et d'un circuit de couplage 37. Enfin des interrupteurs de configuration 38 permettent d'affecter de façon prédéterminée un certain nombre d'interfaces telles que 7 et 10 au concentrateur 14. Si l'on se réfère maintenant à la figure 4, on voit le circuit de couplage 18 de l'interface 7. Le circuit de couplage 18 comprend un amplificateur opérationnel d'émission 39 recevant le signal d'émission E. La sortie de l'amplificateur 39 est mise en série avec un condensateur 40 et le circuit primaire 41 du transformateur de couplage 42. Le circuit secondaire 43 du transformateur est connecté en parallèle sur le réseau basse tension entre une phase 44 et le neutre 45. Une capacité 46 en série avec le circuit secondaire 43 du transformateur 42 assure le filtrage de la composante 50 Hz du réseau. Par ailleurs, une résistance 47 est connectée entre la sortie de l'amplificateur 39 et la masse, et un circuit de réception et de filtrage 48 a son entrée connectée au point commun entre l'amplificateur 39, le condensateur 40 et la résistance 47 et sa sortie fournit le signal de réception R au modem 19. On observera qu'il n'y a aucune résistance en série entre l'amplificateur opérationnel 39 et le réseau basse tension, à l'exception de la résistance parasite du transformateur 42. On règle par la valeur de la capacité du condensateur 40 la résonance du filtre série constitué par ce condensateur en série avec l'inductance de fuite du transformateur et la capacité du condensateur de filtrage 46. Le transformateur 42 possède ici un rapport de transformation primaire/secondaire de l'ordre de quatre. Il comporte par ailleurs une résistance parasite qui, ramenée au primaire, permet à l'amplificateur 39 de pouvoir générer de manière simple le courant sur le condensateur 40 en cas de court-circuit complet de la sortie. Ce condensateur 40 permet de couper la composante continue du courant de polarisation de l'amplificateur opérationnel 39 et d'éviter la saturation du transformateur. On peut en outre installer un réseau RC en parallèle sur le circuit primaire 41 du transformateur 42. On peut également installer un filtre RC de sortie en parallèle du circuit secondaire 43 du transformateur 42 pour filtrer les harmoniques et le bruit généré dans les bandes de fréquence où cela est imposé, notamment par les normes. L'amplificateur opérationnel d'émission 39 est un amplificateur à contreréaction en courant qui permet de générer le signal de sortie au primaire avec un niveau d'harmoniques peu important même sur les impédances de sortie faible. L'amplificateur 39 est muni d'une entrée qui commande sa mise hors service lorsqu'on est en attente de réception. On décrira maintenant en référence à la figure 5, le circuit de couplage triphasé 26 du concentrateur 14. Ce circuit 26 est similaire au circuit de couplage monophasé 18 de la figure 4, si ce n'est qu'il possède trois transformateurs de couplage 50 reliés entre eux au niveau des condensateurs de découplage continu du primaire 51, homologues du condensateur 40 de la figure 4. Les secondaires de chaque transformateur sont connectés d'un côté sur chaque phase 52, 53, 54 par l'intermédiaire de capacités 55 de découplage de la composante 50Hz du réseau, homologues de la capacité 46. De l'autre côté, les secondaires de chaque transformateur sont reliés en point commun et connectés au neutre 45. En revanche, le circuit triphasé 26 comporte un seul circuit d'émission et un seul circuit de réception identiques aux circuits d'émission et de réception de la figure 4 et qui ne seront donc pas décrits ci-après. La figure 6 illustre le fonctionnement du concentrateur 14. Lorsqu'un concentrateur est installé et connecté au réseau basse tension 11, il déclenche une procédure de découverte initiale pour recenser l'ensemble des interfaces telles que 7 et 10 présentes sur le réseau. Au fur et à mesure, il enregistre ces interfaces et leur attribue une adresse. La procédure d'enregistrement s'accompagne de la création de stations EURIDIS simulées conformément au protocole. Une telle station est créée pour chaque interface telle que 7, 10, et pour 2867331 11 chaque compteur tel que 4 détecté sur le bus local 6 au niveau de chaque interface. Les données des compteurs sont recopiées. Par ailleurs, un bus EURIDIS simulé 61 est crée auquel sont reliées les interfaces simulées telles que 7', 10' les compteurs simulés tel que 4' et la station EURIDIS réelle 34 du concentrateur 14. Les stations simulées ont un comportement similaire à celui de 10 stations réelles. Comme on l'a vu précédemment l'accès au bus local du concentrateur est réalisé soit par un terminal de saisie portable 17 soit par le réseau téléphonique commuté 16. On observera que par le terminal 17, il n'est possible de relever et de programmer que des stations simulées. En revanche, le protocole PRACDIS autorise la relève des compteurs réels par l'intermédiaire de l'application PLAN du concentrateur. Enfin, la programmation des compteurs par le réseau téléphonique est adressée exclusivement aux stations réelles. On a enfin représenté à la figure 7 une variante 26' du circuit de couplage triphasé du concentrateur 14. On utilise ici un seul transformateur 62 à trois bobinages secondaires 63. Même si l'indépendance des signaux générés sur chaque phase n'est pas aussi bonne que dans le cas de la figure 5, ce mode de réalisation est moins onéreux et moins encombrant. 2867331 12 REVENDICATIONS 1. Circuit de couplage pour interface de système de transmission d'informations par courants porteurs, comprenant un amplificateur d'émission (39) et un circuit secondaire (43) de transformateur de couplage connecté en parallèle sur une ligne d'énergie électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend un condensateur (40, 51) en série avec l'amplificateur d'émission et le circuit primaire du transformateur. 2. Circuit selon la revendication 1, dans lequel une résistance (47) a une de ses bornes connectée entre la sortie de l'amplificateur d'émission et le condensateur et son autre borne à la masse, le circuit de réception (48) du circuit de couplage ayant son entrée au point commun à la sortie de l'amplificateur d'émission, au condensateur et à ladite résistance. 3. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel ledit transformateur de couplage (42, 50) possède un rapport de transformation primaire/secondaire supérieur ou égal à trois, notamment de l'ordre de quatre. 4. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit circuit secondaire (63) du transformateur de couplage (62) comporte trois sorties, chacune de ces sorties étant connectée en parallèle sur une phase (52, 53, 54) d'une ligne d'énergie électrique triphasée par rapport au point commun connecté au neutre (45). 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant trois transformateurs de couplage (50), le circuit secondaire de chaque transformateur de couplage étant connecté en parallèle sur une phase (52, 53, 54) d'une ligne d'énergie électrique triphasée par rapport au point commun connecté au neutre (45). 6. Circuit selon la revendication 5, comprenant un condensateur (51) en série avec l'amplificateur d'émission et le circuit 10 primaire de chacun des transformateurs de couplage. 7. Système de télérelève d'équipements de comptage, caractérisé par le fait qu'il comprend: - au moins un bus de téléreport (6) auquel est raccordé au 15 moins un équipement (4, 5) à relever, pour transmettre par ledit bus des informations relatives audit équipement; - une interface d'entrée (7) entre ledit bus de téléreport et une ligne d'énergie électrique (11), ladite interface comprenant un premier circuit de couplage (18) pour transmettre par courants porteurs lesdites informations sur ladite ligne d'énergie électrique; - un concentrateur (14) comprenant un deuxième circuit de couplage (26, 26') pour sa connexion à ladite ligne d'énergie électrique et au moins une interface de sortie (34, 37) pour la récupération desdites informations; - ledit concentrateur étant agencé pour recevoir et mémoriser lesdites informations sous la forme d'équipements (4') et d'interfaces d'entrée simulés (7', 10') correspondant aux équipements et aux interfaces réels du système, un bus de téléreport simulé (61) reliant lesdits équipements et interfaces d'entrée simulés à ladite interface de sortie; - au moins l'un desdits premier et deuxième circuits de couplage étant conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel ladite interface de sortie est une interface de bus de téléreport. 9. Système selon la revendication 7, dans lequel ladite interface de sortie est une interface de réseau téléphonique. 10. Système selon la revendication 7, dans lequel ladite interface de sortie est une interface de réseau LAN Ethernet. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel le concentrateur est agencé pour, lors de son installation, détecter les interfaces d'entrée présentes sur ladite ligne d'énergie électrique et les équipements raccordés aux bus de téléreport de ces interfaces, et pour créer les équipements et interfaces simulés correspondants. 12. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel ladite interface d'entrée et ledit concentrateur comprennent des interrupteurs de configuration (25, 38) aptes à associer matériellement l'interface d'entrée à un concentrateur prédéterminé. 13. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, dans lequel ladite interface d'entrée comporte une fonction interne de comptage, par exemple de l'énergie électrique, et est agencée pour transmettre aussi par courants porteurs les informations relatives à ladite fonction interne de comptage. 14. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel ladite interface d'entrée comporte une fonction interne de comptage, par exemple de l'énergie électrique, ne comporte pas de sortie bus de téléreport, et est agencée pour transmettre aussi par courants porteurs les informations relatives à la dite fonction interne de comptage.