EP0172069B1 - Installation de transmission de données, notamment pour la distribution de l'heure, émetteur et récepteur pour cette installation - Google Patents
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- EP0172069B1 EP0172069B1 EP85401417A EP85401417A EP0172069B1 EP 0172069 B1 EP0172069 B1 EP 0172069B1 EP 85401417 A EP85401417 A EP 85401417A EP 85401417 A EP85401417 A EP 85401417A EP 0172069 B1 EP0172069 B1 EP 0172069B1
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- G04R20/26—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal the radio signal being a near-field communication signal
Definitions
- the present invention relates to an installation for transmitting data from a single transmitter to a plurality of receivers enabling the display of this data.
- One of the possible applications is the distribution of the time: in installations of this type, a plurality of receiving clocks are synchronized together by connection to a common, single master clock, periodically sending control signals over a specialized line or not.
- the invention applies, on the contrary, to data transmission installations for receivers with analog mechanism, that is to say the display device of which is set in motion by an electromagnetic motor, most often coupled to a train. reducer gears.
- the electromechanical movement drives a display device which can be either purely analog (dial and hands), or digital (display with pallets for example); in the latter case, although the time is displayed in digital form, we are in the presence of an analog mechanism within the meaning of the invention, insofar as only the display is digital, the movement being an electromechanical movement .
- the difficulty lies in the design of the drive motor, which must be designed to be powered by the only very short pulses received from the master clock.
- the invention allows the use of a continuous-running motor of the conventional type, which can be chosen from the range going from micromotors to motors with high operating torque, the choice being made solely according to the size and nature of the display device to be driven.
- Continuous running motor means a motor whose movement is continuous and continues as long as the power is maintained at its terminals, as opposed to stepping motors in all their forms (with rotating magnet, with oscillating coil, ...) whose operation results only from the impulse nature of their power supply.
- Continuous motors can thus include conventional rotary DC motors.
- the angular sensor is an incremental sensor capable of advancing the first counter by one step when the output shaft has rotated by a predetermined value of angular displacement.
- the angular sensor is an absolute angular encoder capable of delivering a digitized signal representative of the absolute angular position of the output shaft, this digitized signal being periodically loaded and stored in the first counter.
- an automatic reset circuit is provided for the counters when the power source of the mechanism of each clock receiver is connected. In the case of an incremental sensor, this circuit also ensures the reset of the device display.
- the transmitter is a master clock
- the receivers are receiving clocks
- the date is a time calendar representative of the time to be displayed, the message being sent periodically by the master clock.
- the mechanism is then a mechanism with autonomous operation powered by an internal clock, and means are provided for substituting the control signal for the signal delivered by the internal clock after reception and taking into account of a message, so to ensure that each time a message is sent, the time displayed is reset to the time transmitted by the master clock.
- the reference 100 designates a master clock capable of driving a plurality of receiver clocks 200, of which only one has been shown.
- the master clock which is of a type specially designed for the installation according to the invention, includes a pulse generator circuit 110, supplying a circuit 120 for transmitting these pulses on a line common to all the receiving clocks. .
- This line can be a specialized line with two conductors, or the power supply line for clocks, the pulses being transmitted and superimposed on the mains frequency by a known method.
- the pulses forming the message can moreover be superimposed on those allowing the control of the stepping motors of the systems of the prior art; the same dedicated line thus jointly carries the two types of signals, which ensures total compatibility of the system for different types of receiving clocks.
- the master clock can be radio-controlled or radiosynchronized by a device 130 for receiving time signals transmitted by terrestrial or satellite broadcasting stations.
- the signal emitted periodically by the master clock consists of a train of pulses representative of a predefined time calendar.
- This message is sent every minute or several times a minute when you want confirmation in the meantime.
- other predetermined time calendars can of course be chosen according to this same principle (half a minute for example).
- this train of pulses corresponding to the digitized value of the selected time calendar is preceded by an order to reset the corresponding counter of the receiving clock (described below) and by an order to inhibit the operation of the motor of this same receiving clock until the completion of the emission of the train of pulses by the master clock.
- the purpose of these additional pulses of the message is to inhibit the time registration system during the time interval corresponding to the transmission of the train of pulses, the latter being not taken into account. only after completion of signal transmission.
- Each receiving clock 200 comprises a circuit 210 receiving and decoding the message sent by the master clock, two pulse counters 220 and 230, a comparator 240 and a circuit 250 for controlling the power supply to the motor M of the device. display A.
- the motor M is a continuous running motor setting in motion a train of gears R whose output shafts drive the needles of the display device (or any other analog or digital display system).
- an angular sensor C On an output shaft, or an intermediate gear, an angular sensor C is provided which delivers information representative of the real position of the hands as they appear to the observer. This information, in the form of a digital value C1, is loaded into the counter 230.
- the angular sensor is an incremental sensor capable of advancing this counter 230 by one step when the output shaft has rotated by a predetermined value of angular displacement, for example by delivering a pulse each time that the hands, driven by the engine and the gear train, advanced on the dial by one minute. This pulse increases the counter 230 by one step.
- the angular sensor C is an absolute angular encoder delivering a complete digitized signal representative of the position of the hands.
- This sensor can for example comprise a coded disc secured to the axis of the minute hand and a coded disc secured to the axis of the hour hand, the signals corresponding to these two discs being associated to determine in absolute coding the exact date of the minute displayed. It is also possible to provide a single coded disc integral with the hour axis, with a resolution fine enough to take into account the movements of the hour hand during one minute.
- the counter 230 is then periodically loaded with the value C1 representative of the calendar displayed, independently of the previously stored prior content.
- the receiving circuit 210 decodes the message sent by the master clock and loads the counter 220 with the value C2 representative of the number of pulses of the message.
- the counter 220 contains a value representative of the actual calendar C2, and the counter 230 a value representative of the displayed calendar C1.
- the comparator 240 which delivers a control signal CM authorizing the circuit 250 to transmit the supply energy (coming from the mains, from a rechargeable battery or from a dry battery) to the motor M as long as C1 remains different from C2, i.e. as long as the displayed time is different from the actual time.
- the master clock will send a new message corresponding to an incremented calendar (for example a new pulse train comprising one more pulse).
- the comparator output will then change level and the motor M will be activated again, driving the needles and the angular sensor until the latter increases the content of the counter 230 by one unit.
- An electromagnetic stop brake of a type known per se, is provided so as to immobilize the needles exactly at the desired position, without overstepping due to the mechanical inertia of the device.
- the receiving clock circuit described in wired logic, can also be implemented in the form of microprogrammed logic performing the same function, namely the intermittent supply of a DC motor with variation of the duty cycle. on / off, to allow time to be caught up and reset to the real time transmitted by the master clock.
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Description
- La présente invention concerne une installation de transmission de données à partir d'un émetteur unique vers une pluralité de récepteurs permettant l'affichage de ces données.
- L'une des applications possibles en est la distribution de l'heure : dans les installations de ce type, une pluralité d'horloges réceptrices sont synchronisées ensemble par liaison à une horloge-mère commune, unique, envoyant périodiquement des signaux de commande sur une ligne spécialisée ou non.
- On connaît ainsi des installations de distribution de l'heure appliquées à la commande d'horloges réceptrices à fonctionnement et affichage numérique, c'est-à-dire des horloges composées exclusivement de circuits électroniques recevant des signaux codés de l'horloge-mère et assurant le cas échéant le recalage de l'heure affichée par rapport aux signaux codés périodiquement reçus.
- L'invention s'applique au contraire aux installations de transmission de données pour des récepteurs à mécanisme analogique, c'est-à-dire dont le dispositif d'affichage est mis en mouvement par un moteur électromagnétique, le plus souvent accouplé à un train d'engrenages réducteur. Le mouvement électromécanique entraîne un dispositif d'affichage qui peut être soit purement analogique (cadran et aiguilles), soit numérique (affichage à palettes par exemple) ; dans ce dernier cas, bien que l'heure soit affichée sous forme numérique, on se trouve en présence d'un mécanisme analogique au sens de l'invention, dans la mesure où seul l'affichage est numérique, le mouvement étant un mouvement électromécanique.
- Jusqu'à présent, pour distribuer l'heure à des récepteurs à mécanisme analogique, la technique la plus courante consistait à équiper les récepteurs d'un moteur pas-à-pas à aimant permanent rotatif tournant d'un pas polaire à chaque impulsion reçue de l'émetteur (par exemple l'horloge-mère qui envoie périodiquement une impulsion), cet aimant faisant progresser les aiguilles (ou autre mode d'affichage) par l'intermédiaire d'un train d'engrenages approprié.
- De tels systèmes ont été décrits dans le document WO 84/01630 publié le 26 avril 1984 où une horloge analogique est commandée par paliers (ou par impùlsions) à une fréquence correspondant à la fréquence du signal alternatif.
- De la sorte, les aiguilles de l'horloge réceptrice avancent progressivement à chaque impulsion. Il est possible de prévoir des systèmes de mémoire cumulatifs permettant un rattrapage automatique de l'heure en cas de défaillance d'alimentation.
- D'autres systèmes comparables ont été également proposés, utilisant des mouvements à armature polarisée, à bobine oscillante, à balancier synchronisé, ...
- Dans tous les cas, la difficulté réside dans la conception du moteur d'entraînement, qui doit être prévu pour être alimenté par les seules impulsions, très brèves, reçues de l'horloge-mère.
- Au contraire, on verra que l'invention permet l'utilisation d'un moteur à marche continue de type classique, qui peut être choisi parmi la gamme allant des micromoteurs aux moteurs à couple de fonctionnement élevé, le choix étant effectué uniquement en fonction de la taille et de la nature du dispositif d'affichage à entraîner.
- Par « moteur à marche continue », on entendra un moteur dont le mouvement est continu et se prolonge aussi longtemps que l'alimentation est maintenue à ses bornes, par opposition aux moteurs pas-à-pas sous toutes leurs formes (à aimant rotatif, à bobine oscillante, ...) dont le fonctionnement ne résulte que de la nature impul- sionnelle de leur alimentation. Les « moteurs à marche continue peuvent ainsi comprendre les moteurs rotatifs classiques à courant continu.
- A cet effet, selon le préambule de la revendication 1 :
- l'émetteur envoie périodiquement un message représentatif d'un quantième prédéfini,
- le mécanisme de chaque récepteur comporte :
- un train d'engrenages, mis en mouvement par un moteur, et entraînant un dispositif d'affichage,
- un capteur angulaire coopérant avec un arbre de sortie du train d'engrenages,
- un premier compteur alimenté par le capteur angulaire,
- un second compteur, apte à déterminer et mémoriser le quantième prédéfini à partir du message reçu de l'émetteur,
- un comparateur du contenu des deux compteurs, apte à délivrer un signal de commande pour alimenter le moteur lorsque le contenu du premier compteur est différent de celui du second compteur, et pour en inhiber le fonctionnement lorsque le contenu du premier compteur atteint la valeur contenue dans le second compteur, et selon la partie caractérisante de la revendication 1, le moteur est à marche continue, à l'exclusion des moteurs pas à pas travaillant en régime synchrone.
- Dans un premier mode de réalisation, le capteur angulaire est un capteur incrémental apte à faire avancer d'un pas le premier compteur lorsque l'arbre de sortie a tourné d'une valeur prédéterminée de déplacement angulaire.
- Dans un second mode de réalisation, le capteur angulaire est un codeur angulaire absolu apte à délivrer un signal numérisé représentatif de la position angulaire absolue de l'arbre de sortie, ce signal numérisé étant périodiquement chargé et mémorisé dans le premier compteur.
- Avantageusement, il est prévu un circuit de remise à zéro automatique des compteurs au moment du branchement de la source d'alimentation du mécanisme de chaque horloge récepteur. Dans le cas d'un capteur incrémental, ce circuit assure également la remise à zéro du dispositif d'affichage.
- Dans le cas de l'application à la distribution de l'heure, l'émetteur est une horloge-mère, les récepteurs sont des horloges réceptrices et le quantième est un quantième temporel représentatif de l'heure à afficher, le message étant émis périodiquement par l'horloge-mère.
- Avantageusement, le mécanisme est alors un mécanisme à fonctionnement autonome alimenté par une horloge interne, et il est prévu des moyens pour substituer le signal de commande au signal délivré par l'horloge interne après réception et prise en compte d'un message, de manière à assurer à chaque envoi de message le recalage de l'heure affichée sur l'heure transmise par l'horloge-mère.
- D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-dessous, faite en référence à la figure annexée, représentant schématiquement une installation de distribution de l'heure selon l'invention.
- Cette application n'est cependant aucunement limitative, et le système de transmission selon l'invention peut être utilisé à d'autres fins, notamment le chronométrage ou le téléaffichage de données telles que des horaires de départ et d'arrivée ou autres informations analogues.
- Sur la figure, la référence 100 désigne une horloge-mère susceptible de piloter une pluralité d'horloges réceptrices 200, dont une seule a été représentée.
- L'horloge-mère, qui est d'un type spécialement conçu pour l'installation selon l'invention, comporte un circuit 110 générateur d'impulsions, alimentant un circuit 120 de transmission de ces impulsions sur une ligne commune à toutes les horloges réceptrices. Cette ligne peut être une ligne spécialisée à deux conducteurs, ou bien la ligne d'alimentation en énergie électrique des horloges, les impulsions étant transmises et superposées à la fréquence secteur par un procédé connu.
- Les impulsions formant le message peuvent d'ailleurs être superposées à celles permettant la commande des moteurs pas-à-pas des systèmes de la technique antérieure ; la même ligne spécialisée véhicule ainsi conjointement les deux types de signaux, ce qui assure une compatibilité totale du système pour des types différents d'horloges réceptrices.
- Le cas échéant, l'horloge-mère peut être radio- commandée ou radiosynchronisée par un dispositif récepteur 130 de signaux horaires transmis par des stations de radiodiffusion terrestre ou par satellite.
- Le signal émis périodiquement par l'horloge-mère consiste en un train d'impulsions représentatif d'un quantième temporel prédéfini. Par exemple, l'horloge-mère émet toutes les minutes un train de n impulsions correspondant au nombre de minutes écoulées depuis zéro heure (ou depuis zéro heure ou douze heures pour un affichage à aiguilles : à 8 heures 14 minutes, on émet ainsi (8 x 60) + 14 = 494 impulsions.
- On peut également envisager la transmission d'un signal horaire complet, sous forme codée binaire (codage DCB ou autre). Le circuit décodeur de chaque récepteur déterminera alors le quantième correspondant à partir du contenu du message.
- Ce message est émis toutes les minutes ou plusieurs fois par minute lorsque l'on souhaite une confirmation dans l'intervalle. En fonction de la précision souhaitée, d'autres quantièmes temporels prédéterminés peuvent bien entendu être choisis suivant ce même principe (demi-minute par exemple).
- De préférence, ce train d'impulsions correspondant à la valeur numérisée du quantième temporel choisi est précédé d'un ordre de remise à zéro du compteur correspondant de l'horloge réceptrice (décrite ci-dessous) et d'un ordre d'inhibition du fonctionnement du moteur de cette même horloge réceptrice jusqu'à l'achèvement de l'émission du train d'impulsions par l'horloge-mère. En d'autres termes, ces impulsions supplémentaires du message ont pour objet d'inhiber le système de recalage de l'heure pendant l'intervalle de temps correspondant à la transmission du train d'impulsions, celui-ci n'étant pris en compte qu'après achèvement de l'émission du signal.
- Chaque horloge réceptrice 200 comporte un circuit 210 récepteur et décodeur du message émis par l'horloge-mère, deux compteurs d'impulsions 220 et 230, un comparateur 240 et un circuit 250 de commande de l'alimentation du moteur M du dispositif d'affichage A.
- Comme indiqué plus haut, le moteur M est un moteur à marche continue mettant en mouvement un train d'engrenages R dont les arbres de sortie entraînent les aiguilles du dispositif d'affichage (ou tout autre système d'affichage analogique ou numérique).
- Sur un arbre de sortie, ou un rouage intermédiaire, on prévoit un capteur angulaire C qui délivre une information représentative de la position réelle des aiguilles telles qu'elles apparaissent à l'observateur. Cette information, sous forme de valeur numérique C1, est chargée dans le compteur 230.
- Dans un premier mode de réalisation, le capteur angulaire est un capteur incrémental apte à faire avancer d'un pas ce compteur 230 lorsque l'arbre de sortie a tourné d'une valeur prédéterminée de déplacement angulaire, par exemple en délivrant une impulsion chaque fois que les aiguilles, entraînées par le moteur et le train d'engrenages, ont avancé sur le cadran d'une minute. Cette impulsion fait augmenter d'un pas le compteur 230.
- Dans un second mode de réalisation, le capteur angulaire C est un codeur angulaire absolu délivrant un signal numérisé complet représentatif de la position des aiguilles. Ce capteur peut par exemple comprendre un disque codé solidaire de l'axe de l'aiguille des minutes et un disque codé solidaire de l'axe de l'aiguille des heures, les signaux correspondant à ces deux disques étant associés pour déterminer en codage absolu le quantième exact de la minute affichée. Il est également possible de prévoir un seul disque codé solidaire de l'axe des heures, avec une résolution suffisamment fine pour prendre en compte les déplacements de l'aiguille des heures au cours d'une minute.
- Le compteur 230 est alors périodiquement chargé par la valeur C1 représentative du quantième affiché, indépendamment du contenu antérieur précédemment mémorisé.
- Par ailleurs, le circuit récepteur 210 décode le message envoyé par l'horloge-mère et charge le compteur 220 avec la valeur C2 représentative du nombre d'impulsions du message.
- De la sorte, le compteur 220 contient une valeur représentative du quantième réel C2, et le compteur 230 une valeur représentative du quantième affiché C1.
- Ces deux valeurs sont comparées dans le comparateur 240, qui délivre un signal de commande CM autorisant le circuit 250 à transmettre l'énergie d'alimentation (provenant du secteur, d'une batterie rechargeable ou d'une pile sèche) vers le moteur M tant que C1 restera différent de C2, c'est-à-dire tant que l'heure affichée sera différente de l'heure réelle.
- Lorsque le comparateur détectera l'égalité des deux compteurs, c'est-à-dire au moment où l'heure affichée sera recalée sur l'heure réelle, le signal de commande inhibera l'alimentation du moteur M.
- A la minute suivante, l'horloge-mère émettra un nouveau message correspondant à un quantième incrémenté (par exemple un nouveau train d'impulsions comprenant une impulsion de plus). La sortie du comparateur changera alors de niveau et le moteur M sera à nouveau actionné, entraînant les aiguilles et le capteur angulaire jusqu'à ce que ce dernier vienne augmenter le contenu du compteur 230 d'une unité.
- Un frein électromagnétique d'arrêt, d'un type connu en soi, est prévu de manière à réaliser l'immobilisation des aiguilles exactement à la position souhaitée, sans dépassement du fait de l'inertie mécanique du dispositif.
- L'installation présente en outre, de préférence, les caractéristiques suivantes :
- en début de message, il est prévu un ordre de remise à zéro RZ2 du compteur 220, ainsi qu'un ordre d'inhibition I de l'alimentation du moteur pendant l'intervalle de temps correspondant à la transmission du message. On évite ainsi toute mise en route intempestive du moteur tant que la valeur du compteur ne s'est pas stabilisée à sa valeur finale.
- on prévoit un circuit supplémentaire 260 de remise à zéro de l'un et l'autre compteurs (ainsi que du mécanisme, dans le cas d'un codeur incrémentai) au moment du raccordement de l'alimentation. Ce dispositif évite tout fonctionnement erratique du système avant réception du premier message suivant le raccordement. Dans le cas où le capteur angulaire est un capteur incrémentai, il est nécessaire, outre la remise à zéro du compteur 230, de caler les aiguilles à la position correspondant à cette valeur zéro (zéro heure ou douze heures). Ce calage des aiguilles peut être d'ailleurs réalisé automatiquement par le mécanisme de l'horloge réceptrice au moment du raccordement ou bien de la coupure de l'alimentation.
- En outre, il n'est pas nécessaire que le message soit émis périodiquement, ni chaque fois que le quantième progresse d'une unité. En particulier :
- dans le cas de la distribution de l'heure, le système selon l'invention peut n'être qu'un système subsidiaire utilisé seulement pour le recalage (périodique ou sur commande) des horloges. Ces dernières sont alors pourvus d'une horloge interne autonome 280 (ou simplement synchronisée sur le secteur) et d'un circuit de commutation 270 permettant, au moment de l'envoi du message de recalage, de neutraliser celle-ci et de lui substituer l'information décodée reçue de l'horloge-mère.
- dans le cas du chronométrage, on peut envisager de suspendre provisoirement la transmission pour permettre l'affichage d'un temps intermédiaire pendant une durée déterminée. Lors de la reprise de la transmission, l'aiguille « rattrapera son retard » jusqu'à afficher à nouveau le temps réel.
- dans le cas du téléaffichage d'informations (par exemple les horaires de départ et d'arrivée des trains), le message n'a besoin d'être émis que lorsqu'il y a modification des valeurs à afficher.
- De nombreuses variantes de réalisation peuvent être envisagées. Le circuit de l'horloge réceptrice, décrit en logique câblée, peut être également mis en oeuvre sous forme de logique microprogram- mée réalisant la même fonction, à savoir l'alimentation par intermittences d'un moteur à marche continue avec variation du rapport cyclique mar- che/arrêt, pour permettre le rattrapage du temps et le recalage sur l'heure vraie transmise par l'horloge-mère.
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