FR2481806A1 - Landslide detector system for mine - uses microprocessor to calculate acceleration of land movement and issue evacuation alarm - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé permettant de détecter un état d'instabilité d'un phénomène à évolution lente mesurable par une variation de distance entre deux points prédéterminés, consistant à mesurer la valeur du déplacement d'un des deux points prédéterminés par rapport à l'autre et à traiter les résultats des mesures de déplacement en vue d'émettre un signal de commande ou d'alarme lorsque ledit traitement révèle un état d'instabilité. The present invention relates to a method for detecting a state of instability of a slowly evolving phenomenon measurable by a variation in distance between two predetermined points, comprising measuring the value of the displacement of one of the two predetermined points relative to the other and to process the results of the displacement measurements with a view to emitting a command or alarm signal when said processing reveals a state of instability.
La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé,
Par phénomène à évolution lente, on entend un phénomène dont la durée d'évolution est comprise entre plusieurs minutes et plusieurs années. I1 s'agit par exemple de la déformation d'un terrain, d'une roche ou similaire par exemple dans un chantier de mines souterraines ou à ciel ouvert.The present invention also relates to a device for implementing this method,
By phenomenon with slow evolution, one understands a phenomenon whose duration of evolution is between several minutes and several years. I1 is for example the deformation of a ground, a rock or the like for example in a site of underground mines or with open sky.
Un éboulement massif dans un chantier de mines souterraines ou à ciel ouvert occupé par des travailleurs provoque des risques d'accidents mortels qui peuvent être évités si, avant que l'éboulement se produise, les travailleurs évacuent la zone menacée. De tels éboulements peuvent aussi provoquer des affaissements en surface qui, eux aussi, peuvent entrainer directement ou indirectement des dommages corporels aux personnes qui s'y trouvent. Dans ce cas aussi, une évacuation préalable desdites personnes minimise les risques d'accident. A massive landslide in an underground or open pit mine site occupied by workers creates the risk of fatal accidents which can be avoided if, before the landslide occurs, workers evacuate the endangered area. Such landslides can also cause subsidence on the surface which, too, can directly or indirectly cause bodily injury to people in it. In this case too, a prior evacuation of said people minimizes the risk of accident.
On sait depuis longtemps que les éboulements sont précédés d'une déformation des terrains. Tant que cette déformation reste lente et uniforme, il n'y a pas de risques d'éboulements massifs. Pour détecter l'état d'instabilité d'un terrain, il est déjà connu de mesurer la distance entre deux points prédéterminés et d'enregistrer cette mesure,
soit sous forme analogique, soit sous forme numérique, et
d'effectuer ensuite, en temps différé, des tests statistiques
sur la grandeur mesurée à l'aide d'un ordinateur. Ce procédé de détection nécessite l'intervention d'un spécialiste pour
interpréter les résultats des tests fournis par l'ordinateur.It has been known for a long time that landslides are preceded by a deformation of the ground. As long as this deformation remains slow and uniform, there is no risk of massive landslides. To detect the state of instability of a terrain, it is already known to measure the distance between two predetermined points and to record this measurement,
either in analog form or in digital form, and
then carry out, in deferred time, statistical tests
on the quantity measured using a computer. This detection process requires the intervention of a specialist to
interpret the test results provided by the computer.
La décision d'émettre un signal de commande ou de déclencher
une alerte ou une alarme en vue de l'évacuation du lieu menacé
d'un éboulement est prise par le spécialiste qui interprète
les résultats des tests, lesquels ne donnent que des signes
prémonitoires empiriques et le plus souvent non quantifiés.The decision to issue a control signal or to trigger
an alert or alarm for the evacuation of the threatened place
a landslide is taken by the specialist who interprets
test results, which only show signs
empirical and most often unquantified premonitories.
Toutefois, les difficultés d'interprétation entraînent sou vent une incertituae sur la nécessité de déclencher l'alerte ou 1' alarme. However, interpretation difficulties often lead to uncertainty about the need to trigger the alert or alarm.
Par ailleurs, on a déjà proposé aussi des systèmes de détection faisant appel à la mesure des vibrations (vibrations propres au terrain ou vibrations émises par un émetteur de vibrations et captées par un détecteur). Ces systèmes sont complexes et ne permettent d'obtenir que des résultats intéressant une zone très étendue de terrain (plusieurs centaines de mètres carrés). En outre, dans ce système de détection, il existe aussi une difficulté d'interprétation de la grandeur mesurée qui entraîne une incertitude sur la nécessité de déclencher l'alerte ou l'alarme. In addition, detection systems have already been proposed which call for the measurement of vibrations (vibrations specific to the ground or vibrations emitted by a vibration emitter and picked up by a detector). These systems are complex and only allow results to be obtained for a very large area of land (several hundred square meters). In addition, in this detection system, there is also a difficulty in interpreting the measured quantity which leads to uncertainty as to the need to trigger the alert or the alarm.
La présente invention a donc pour but de fournir un procédé permettant de détecter un état d'instabilité d'un phénomène à évolution lente, en particulier la déformation d'un terrain, et d'avertir toute personne concernée de l'état d'instabilité du phénomène étudié, en particulier de 1 'immi- nence d'un éboulement de terrain, ce procédé étant basé sur la mesure de la distance entre deux points prédéterminés et pouvant être mis en oeuvre entièrement automatiquement et en temps réel, c'est-a-dire que le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention traite immédiatement les informations fournies par la mesure de la distance entre les deux points prédéterminés, interprète les résultats du traitement et prend iuiomême la décision d'émettre, le cas échéant, un signal de commande, d'alerte ou d'alarme. The present invention therefore aims to provide a method for detecting a state of instability of a slowly evolving phenomenon, in particular the deformation of a ground, and to warn any person concerned of the state of instability of the phenomenon studied, in particular of the immensity of a landslide, this method being based on the measurement of the distance between two predetermined points and which can be implemented entirely automatically and in real time, that is to say that the device for implementing the method according to the invention immediately processes the information provided by measuring the distance between the two predetermined points, interprets the results of the processing and takes the decision to transmit, if necessary if necessary, a control, alert or alarm signal.
La présente invention a également pour but de fournir un dispositif répondant aux conditions indiquées ci-dessus. The present invention also aims to provide a device meeting the conditions indicated above.
L'invention est basée sur de nombreux essais effectués par les inventeurs qui ont constaté que la déformation d'un terrain, qui peut être représentépar la valeur du déplacement entre deux points prédéterminés dudit terrain, a une accélération de plus en plus forte dans les minutes qui précèdent un éboulement ae terrain. The invention is based on numerous tests carried out by the inventors who have found that the deformation of a terrain, which can be represented by the value of the displacement between two predetermined points of said terrain, has an increasing acceleration in minutes which precede a landslide.
Le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce que le traitement des résultats des mesures de déplacement consistent à calculer en temps réel ia valeur de l'accélération dudit déplacement et à comparer la valeur d'accélération calculée à au moins une valeur de seuil d'accélération préréglé de façon à émettre un signal de commande d'alerte ou d'alarme lorsque la valeur d'accélération calculée est supérieure ou égale à la valeur de seuil préréglée. The method according to the present invention is characterized in that the processing of the results of the displacement measurements consists in calculating in real time the value of the acceleration of said displacement and in comparing the calculated acceleration value with at least one threshold value d acceleration preset so as to emit an alert or alarm control signal when the calculated acceleration value is greater than or equal to the preset threshold value.
De préférence, le calcul de l'accélération est effectué périodiquement à une fréquence élevée par rapport à la vitesse d'évolution du phénomène étudié. Dans le cas où la présente invention est utilisée pour prévoir un éboulement dans un chantier de mines souterraines ou à ciel ouvert, il peut être avantageusement prévu deux seuils de comparaison, par exemple un premier seuil correspondant à une alerte (galerie de mine dangereuse) et un deuxième seuil correspondans à une alarme (évacuation immédiate de la galerie de mine)
L'invention sera maintenant décrite plus en détail en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 est un schéma par blocs montrant, de fa çon génEraletun dispositif selon l'invention pour détecter un état d'instabilité d'un phénomène à évolution lente, par exemple la déformation d'un terrain.Preferably, the acceleration calculation is carried out periodically at a high frequency relative to the rate of evolution of the phenomenon studied. In the case where the present invention is used to provide a landslide in an underground or open pit mine site, two comparison thresholds can advantageously be provided, for example a first threshold corresponding to an alert (dangerous mine gallery) and a second threshold corresponding to an alarm (immediate evacuation of the mine gallery)
The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a block diagram showing, generally, a device according to the invention for detecting a state of instability of a slowly evolving phenomenon, for example the deformation of a terrain.
La figure 2 est un schéma montrant une réalisation concrète d'une partie du dispositif représenté sur la figure 1. FIG. 2 is a diagram showing a concrete embodiment of part of the device shown in FIG. 1.
La figure 3 est un schéma par blocs montrant l'organisation interne du microcalculateur représenté dans la fi gure 2. FIG. 3 is a block diagram showing the internal organization of the microcomputer shown in FIG. 2.
La figure 4 est un ordinogramme montant la succession des opérations effectuées ou commandées par le microcalculateur représenté sur les figures 2 et 3. FIG. 4 is a flowchart showing the succession of operations carried out or controlled by the microcomputer shown in FIGS. 2 and 3.
Dans son aspect le plus large, le dispositif selon l'invention représenté sur la figure 1 comprend un capteur de déplacement 1 apte à fournir un signal variable correspondans à la distance entre deux points prédéterminés Autrement dit, la valeur de ce signal à un instant donné donne une indication de la valeur du déplacement d'un des deux points prédéterminés par rapport à l'autre. Dans le cas ou on désire surveiller la stabilité du toit d'une galerie de mine, le capteur de déplacement 1 peut être par exemple constitué par un dilatomètre à capteur résistif (potentiomètre) tel que par exemple ceux qu sont commercialisés sous la désignation
SAM. - DR 76 ou Salai - CR 76 par la Société SAMIFER.In its widest aspect, the device according to the invention represented in FIG. 1 comprises a displacement sensor 1 able to supply a variable signal corresponding to the distance between two predetermined points In other words, the value of this signal at a given instant gives an indication of the value of the displacement of one of the two predetermined points with respect to the other. In the case where it is desired to monitor the stability of the roof of a mine gallery, the displacement sensor 1 can for example be constituted by a dilatometer with a resistive sensor (potentiometer) such as for example those sold under the designation
SAT. - DR 76 or Salai - CR 76 by SAMIFER.
Le signal fourni par le capteur de déplacement 1 est appliqué à des moyens de traitement 2 qui comprend un dispositif de calcul 3 relie en permanence au capteur de déplacement 1 et apte calculer la valeur de l'accélération de déplacement à partir du signal fourni par ledit capteur 1, et un dispositif comparateur 4 apte à comparer la valeur d'accélération calculée par le dispositif de calcul 3 à une valeur de seuil d'accélération préréglée S1 et à délivrer un signal de sortie lorsque la valeur d'accélération calculée est supérieure ou écale à ladite valeur de seuil d'accéléra tion,préréglée. The signal supplied by the displacement sensor 1 is applied to processing means 2 which comprises a calculation device 3 permanently connected to the displacement sensor 1 and capable of calculating the value of the acceleration of displacement from the signal supplied by said sensor 1, and a comparator 4 able to compare the acceleration value calculated by the calculating device 3 with a preset acceleration threshold value S1 and to deliver an output signal when the calculated acceleration value is greater or shifts to said preset acceleration threshold value.
Le signal de sortie du dispositif comparateur 4 est envoyé à un dispositif de commutation 5 de type connu à semiconducteur commandé et/ou relais électromagnétique, qui réagit au signal de sortie du dispositif comparateur 4 pour actionner un dispositif d'alerte 6 éventuellement par l'intermédiaire d'un dispositif de commande 7 (amplificateur de puissance ou relais de puissance) si le dispositif d'alerte 6 requiert une puissance importante pour son fonctionnement. The output signal from the comparator device 4 is sent to a switching device 5 of known type with controlled semiconductor and / or electromagnetic relay, which reacts to the output signal from the comparator device 4 to activate an alert device 6 possibly by means of the through a control device 7 (power amplifier or power relay) if the alert device 6 requires significant power for its operation.
Les moyens de traitement 2 peuvent en outre comporter un deuxième dispositif comparateur 8 apte à comparer la valeur d'accélération calculée par le dispositif de calcul 3 à une deuxième valeur de seuil d'accélération prérégla-S2, plus élevée que la première valeur de seuil S1, et apte à délivrer un signal de sortie lorsque la valeur d'accélération calculée est supérieure ou égale à ladite seconde valeur de seuil S2. Un dispositif de co:n:nutaton 9 semblable au dispositif de commutation 5 réagit au signal de sortie du deuxième dispositif comparateur 8 pour actionner un dispositif d'alarme 10 éventuellement par l'intermédiaire d'un dispositif de commande 11 si cela est nécessaire pour le fonctionnement du dispositif d'alarme 10. The processing means 2 can also comprise a second comparator device 8 capable of comparing the acceleration value calculated by the calculating device 3 with a second preset acceleration threshold value-S2, higher than the first threshold value S1, and capable of delivering an output signal when the calculated acceleration value is greater than or equal to said second threshold value S2. A co: n: nutaton device 9 similar to the switching device 5 reacts to the output signal from the second comparator device 8 to actuate an alarm device 10 possibly via a control device 11 if necessary for the operation of the alarm device 10.
Le dispositif d'alerte 6 peut être = me sonore (sonnerie, avertisseur sonore, sirène lumineux, et il peut émettre un signal continu ou discontinu. De même, le dispositif d'alarme 10 peut être du type sonore ou du type lumineux et émettre un signal continu ou discontinu. Bien entendu, lorsqu'il est prévu un dispositif d'alerte 6 et un dispositif d'alarme 10, les signaux respectifs émis par ces deux dispositifs doivent être différents afin que l'on puisse distinguer une alerte signalant simplement un danger d'une alarme indiguant que toute personne doit évacuer immédiatement le lieu dangereux. L'un des deux dispositifs 6 et 10 peut aussi être constitué par des moyens connus aptes à diffuser, lorsqu' ils sont actionnés, un message en clair à travers des hautparleurs.Si on le désire, le signal de sortie de l'un ou l'autre des deux dispositifs comparateurs 4 et 8 peut être aussi utilisé de manière similaire pour commander le fonctionnement de tout autre dispositif de sécurité. The alert device 6 can be sound = me (bell, buzzer, light siren, and it can emit a continuous or discontinuous signal. Likewise, the alarm device 10 can be of the sound type or of the light type and emit a continuous or discontinuous signal. Of course, when an alert device 6 and an alarm device 10 are provided, the respective signals emitted by these two devices must be different so that an alert can be distinguished simply by a danger of an alarm indicating that any person must immediately evacuate the dangerous place. One of the two devices 6 and 10 can also be constituted by known means capable of broadcasting, when they are actuated, a clear message through If desired, the output signal from either of the two comparator devices 4 and 8 can also be used in a similar fashion to control the operation of any other safety device.
Dans le cas ou il s'agit de surveiller la stabilité d'un terrain, par exemple le toit d'une galerie de mine, la déformation du sol est très lente. D'après les essais effectués par les inventeurs, le risque d'éboulement devient imminent lorsque l'accélération de la diformation du terrain atteint 10 12 g à 10'11 g a étant l'accélération de la pesanteur). In the case where it is a question of monitoring the stability of a ground, for example the roof of a mine gallery, the deformation of the ground is very slow. According to the tests carried out by the inventors, the risk of landslide becomes imminent when the acceleration of the diformation of the ground reaches 10 12 g to 10'11 g a being the acceleration of gravity).
Dans ce cas, le problème est donc de pouvoir calculer de manière fiable et précise des accélérations très faibles.In this case, the problem is therefore to be able to calculate very weak accelerations in a reliable and precise manner.
On décrira maintenant une forme d'éxécution concrète des moyens de traitement 2 permettant de résoudre ce problème.We will now describe a form of concrete execution of the processing means 2 enabling this problem to be resolved.
Dans la figure 2, on a représenté le capteur de déplacement 1 et les moyens de traitement 2. Comme indiqué plus haut, le capteur de déplacement 1 peut être constitué par un dilatomètre à capteur résistif, par exemple du type SAM.-DR 76 fabriqué par la Société SAMIFER. Le dilatomètre de ce type est placé dans un trou vertical de longueur comprise entre 2 et 6 m et de diamètre compris entre 40 et 50 mm, foré dans le toit de la galerie de mine dont on veut surveiller la:stabilité. In FIG. 2, the displacement sensor 1 and the processing means 2 have been represented. As indicated above, the displacement sensor 1 can be constituted by a dilatometer with a resistive sensor, for example of the SAM.-DR 76 type manufactured by the SAMIFER Company. The dilatometer of this type is placed in a vertical hole of length between 2 and 6 m and diameter between 40 and 50 mm, drilled in the roof of the mine gallery whose stability is to be monitored.
Le dilatomètre comprend un dispositif télescopique qui contient un systeme à ressort et un potentiomètre linéaire à très grande résolution. L'une des extrémités du dispositif télescopique est fixée à une plaque de base qui est ellevmeme fixée à la face libre du toit de la galerie de mine, tandis que l'autre extrémité du dispositif télescopique est ancrée dans le fond du trou foré dans le toit de la galerie. Le potentiomètre est agencé à l'intérieur du dispositif télescopique de telle façon que toute variation de la longueur dudit dispositif entraîne un déplacement correspondant du curseur du potentiomètre.The dilatometer includes a telescopic device which contains a spring system and a linear potentiometer with very high resolution. One end of the telescopic device is fixed to a base plate which is itself fixed to the free face of the roof of the mine gallery, while the other end of the telescopic device is anchored in the bottom of the hole drilled in the roof of the gallery. The potentiometer is arranged inside the telescopic device so that any variation in the length of said device causes a corresponding movement of the cursor of the potentiometer.
Comme montré sur la figure 2, l'une des extrémités du potentiomètre est reliée électriquement à la masse, tandis que l'autre extrémité est reliée à une source de tension continue d'alimentation d'une manière qui sera décrite plus loin.As shown in Figure 2, one end of the potentiometer is electrically connected to ground, while the other end is connected to a DC supply voltage source in a manner which will be described later.
Dans ces conditions, si le curseur du potentiomètre a été réglé dans une position initiale à l'extrémité du potenticmètre qui est reliée électriquement à la masse, la tension analogique Vc disponible sur le curseur du potentiomètre 1 correspondra à une valeur analogique du déplacement entre les deux points prédéterminés auxquels sont respectivement reliés mécaniquement le curseur et l'extrémité à la masse du potentiomètre (on notera que, même si le curseur du potentiomètre n'a pas été réglé au préalable dans la position initiale susmentionnée, la tension analogique disponible sur le curseur du potentiomètre correspondra néanmoins à la valeur dudit déplacement à une constante près). Avec le dilatomètre du type indiqué plus haut, la précision de la mesure du déplacement est de + 0,05 mm.Under these conditions, if the potentiometer cursor has been adjusted to an initial position at the end of the potentiometer which is electrically connected to ground, the analog voltage Vc available on the cursor of potentiometer 1 will correspond to an analog value of the displacement between the two predetermined points to which the cursor and the earth end of the potentiometer are mechanically connected respectively (it should be noted that, even if the potentiometer cursor has not been previously adjusted to the above-mentioned initial position, the analog voltage available on the slider of the potentiometer will nevertheless correspond to the value of said displacement to within a constant). With the dilatometer of the type indicated above, the accuracy of the displacement measurement is + 0.05 mm.
Pour la mesure du déplacement et le calcul de l'accélé- ration, les moyens de traitement 2 comprennent essentiellement a) une source de tension continue 13 constituée par exemple par une batterie 14 de 12 volts qui fournit, par l';ntermé- diaire une alimentation stabilisée 15, les tensions continues nécessaires au fonctionnement du dispositif. For the measurement of the displacement and the calculation of the acceleration, the processing means 2 essentially comprise a) a DC voltage source 13 constituted for example by a 12 volt battery 14 which supplies, via the intermediate a stabilized supply 15, the DC voltages necessary for the operation of the device.
b) Un microcalculateur programmable 16, constitué par exemple par un circuit intégré nO 8748 fabriqué par la Société
INTEL. Dans la figure 2, les symboles qui sont indiqués à coté des bornes d'entrée ou de sortie du microcalculateur i6 sont les mêmes que ceux qui sont inscrits sur le boîtier du circuit intégré nO 8748. La ligure 3 montre l'organisation interne du microcalculateur 16. I1 comprend une unité centrale de calcul 17 de 8 bits e qui est rythmée par une horloge 18 elle-même pilotée par un circuit oscillant entés rieur 19 qui est reliée aux entrées XT1 et XT2 du lateur 16.L'unité centrale 17 échange des informations, par l'intermédiaire d'un bus 20 de circulation des informations, avec une mémoire programme 21 de 1024 mots de 8 bits, dans laquelle est stockée un programme de calcul et de commande, une mémoire vive 22 de 64 mots de 8 bits, dans laquelle sont stockés des résultats intermédiaires des calculs, un compteur d'événements 23 de 8 bits et une unité d'entrées/sorties 24 comportant 27 lignes d'entrée ou de sortie. Comme montré sur la figure 2, les bornes de sortie P15 et P16 du microcalculateur 16 sont reliées respectivement aux dispositiEsde commutation 5 et 9 de la figure 1.b) A programmable microcomputer 16, constituted for example by an integrated circuit No. 8748 manufactured by the Company
INTEL. In FIG. 2, the symbols which are indicated next to the input or output terminals of the microcomputer i6 are the same as those which are written on the case of the integrated circuit nO 8748. Ligure 3 shows the internal organization of the microcomputer 16. I1 comprises a central computing unit 17 of 8 bits e which is punctuated by a clock 18 which is itself controlled by an oscillating circuit between inputs 19 which is connected to the inputs XT1 and XT2 of the reader 16. The central unit 17 exchanges information, via an information circulation bus 20, with a program memory 21 of 1024 8-bit words, in which a calculation and control program is stored, a random access memory 22 of 64 words of 8 bits, in which intermediate results of the calculations are stored, an 8-bit event counter 23 and an input / output unit 24 comprising 27 input or output lines. As shown in FIG. 2, the output terminals P15 and P16 of the microcomputer 16 are connected respectively to the switching devices 5 and 9 of FIG. 1.
c) Un convertisseur numérique-analogique 25 constitué par exemple par un circuit intégré nO DAC 80 fabriqué par la
Société BRAUN. Le convertisseur 25 comporte douze entrées qui sont reliées respectivement aux bornes de sortie DBo à DB7 et P20 à P23 du microcalculateur 16, et deux bornes de sortie 26 et 27.c) A digital-analog converter 25 constituted for example by an integrated circuit nO DAC 80 manufactured by the
BRAUN company. The converter 25 has twelve inputs which are connected respectively to the output terminals DBo to DB7 and P20 to P23 of the microcomputer 16, and two output terminals 26 and 27.
d) Un amplificateur 28 dont l'entrée est reliée à la borne de sortie 26 du convertisseur 25 et dont la sortie est reliée a l'une des extrémités du potentiomètre 1 (capteur de déplacement). Le gain de l'amplificateur 28 peut être réglé au moyen du potentiomètre 29.d) An amplifier 28 whose input is connected to the output terminal 26 of the converter 25 and whose output is connected to one of the ends of the potentiometer 1 (displacement sensor). The gain of amplifier 28 can be adjusted using potentiometer 29.
e) Un comparateur 30 dont l'une des bornes d'entrée est reliée à la borne de sortie 27 du convertisseur 25 et dont l'autre borne d'entrée est reliée, par l'intermédiaire d'une cellule de filtrage formée par une résistance 31 et par un condensateur 32, au curseur du potentiomètre 1. La sortie du comparateur 30 est reliée à la borne d'entrée Tg du microcalculateur 16. e) A comparator 30, one of the input terminals of which is connected to the output terminal 27 of the converter 25 and of which the other input terminal of which is connected, by means of a filter cell formed by a resistor 31 and by a capacitor 32, to the cursor of the potentiometer 1. The output of the comparator 30 is connected to the input terminal Tg of the microcomputer 16.
f) Un commutateur codé 33 reliée par une liaison à trois fils aux bornes d'entrée P10 à P12 du microcalculateur 16.f) A coded switch 33 connected by a three-wire link to the input terminals P10 to P12 of the microcomputer 16.
Les moyens de traitement 2 comportent en outre les é1é- ments auxiliaires suivants a Pour le contrôle de tension d'alimentation dW potentio- mètre 1, un comparateur 34 dont l'une des ceux entrées est reliée à la borne ae sortie 27 du convertisseur 25' et dont l'autre entrée est reliez à la sortie de l'amplificateur 28. The processing means 2 further comprise the following auxiliary elements a For the control of the supply voltage dW potentiometer 1, a comparator 34 one of which inputs is connected to the output terminal 27 of the converter 25 'and whose other input is connected to the output of amplifier 28.
La sortie du comparateur 34 est reliée à i'entrée T1 du microcalculateur 16.The output of the comparator 34 is connected to the input T1 of the microcomputer 16.
b) Pour le contrôle de la tension de la batterie 14, un comparateur 35 dont l'une des deux entrées est reliée à la borne de sortie 27 du convertisseur 25 et dont i'autre entrée est reliée au point milieu d'un diviseur de tension formé par des résistances 36 et 37, qui divisent par deux la tension de la batterie 14. La sortie du comparateur 35 est reliée à l'entrée
INT du microcalculateur 16.b) For the control of the voltage of the battery 14, a comparator 35, one of the two inputs of which is connected to the output terminal 27 of the converter 25 and the other input of which is connected to the midpoint of a divider of voltage formed by resistors 36 and 37, which divide the voltage of the battery by two 14. The output of comparator 35 is connected to the input
INT of the microcomputer 16.
c) Pour l'affichage de la valeur du déplacement (ou de l'acce- lération) et pour i'affichage d'un caractère de défaut,irn dispositif d'affichage numérique 36 commandé par le microcalculateur 16 par l'intermédiaire d'un décodeur pilote 37. Le dispositif d'affichage numérique 36 peut être par exemple un dispositif d'affichage de type connu à cristaux liquides et il peut comporter quatre éléments d'affichage à sept segments chacun. Le premier élément d'affichage (par exemple celui de gauche dans la figure 2) est réservé à l'affichage du caractère de défaut, tandis que les trois autres éléments d'affichage sont réservés à l'affichage de la valeur en mm du déplacement.Le décodeur pilote 37 peut être constitué par le décodeur n HES 4543 B fabriqué par la Société RTC. I1 comporte quatre circuits décodeurs reliés respectivemer.2 aux quatre élé- ments d'affichage du dispositif d'affichage 36 par des liaisons à sept fils. Les bornes de sortie P20 à
'20 '23 du iticrocalculateur 16 sont reliées par une liaison à quatre fil aux bornes d'entrée A0 à A3 des quatre circuits du décoder pilote 37. La borne de sortie P14 du microcalculateur 16 est reliée aux bornes d'entrée IP de chacun des quatre circuits du décodeur pilote 37 et à la borne d'entrée d'inversion de polarité du dispositif d'affichage numérique 36.Les bornes de sortie P24,
'25' P26 et
P27 du microcalculateur 16 sont relie respectivement aux bornes d'entrée EL des quatre circuits d; décodeur pilote 37.c) For the display of the displacement value (or of the acceleration) and for the display of a fault character, a digital display device 36 controlled by the microcomputer 16 by means of a pilot decoder 37. The digital display device 36 can for example be a display device of known type with liquid crystal and it can comprise four display elements with seven segments each. The first display element (for example the one on the left in Figure 2) is reserved for displaying the default character, while the other three display elements are reserved for displaying the value in mm of the displacement The pilot decoder 37 can be constituted by the decoder n HES 4543 B manufactured by the company RTC. I1 has four decoder circuits connected respective.2 to the four display elements of the display device 36 by seven-wire links. The output terminals P20 to
'20 '23 of the microcomputer 16 are connected by a four-wire connection to the input terminals A0 to A3 of the four circuits of the pilot decoder 37. The output terminal P14 of the microcomputer 16 is connected to the IP input terminals of each of the four circuits of the pilot decoder 37 and to the reverse polarity input terminal of the digital display device 36. The output terminals P24,
'25' P26 and
P27 of the microcomputer 16 are respectively connected to the input terminals EL of the four circuits d; pilot decoder 37.
Les moyens ce traiter 2 peuvent comporter en outre les éléments facultatifs suftants tou, ter'.;t r e ,a scrtie analogique du déplacement et de l'accélératasn, en particulier en vue de l'étalonnage du disppsitif selon l'invention dans le but de l'adapter à des conditions de terrain particulières. Ces éléments sont les suivants a) un amplificateur 38 dont l'entrée est reliée à la sortie de la cellule de filtrage 31, 32, et dont la sortie est reliée à une borne extérieure de sortie 39 sur laquelle est disponible une tension VAD correspondant à la valeur analogique du déplacement. Le gain de l'amplificâteur 38 peut être réglé au moyen d'un potentiomètre 40. The means to be treated 2 may further include the optional elements suftants tou, ter '.; Tre, with analog scrtie of movement and acceleration, in particular for the calibration of the device according to the invention with the aim of adapt it to specific field conditions. These elements are as follows: a) an amplifier 38, the input of which is connected to the output of the filtering cell 31, 32, and the output of which is connected to an external output terminal 39 on which a voltage VAD corresponding to is available the analog displacement value. The gain of the amplifier 38 can be adjusted by means of a potentiometer 40.
b) un échantillonneur bloqueur 41 qui comporte, de façon connue, un étage d'entrée 42 dont l'entrée est reliée à la borne de sortie 27 du convertisseur 25 et dont la sortie est reliée par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé 43 à une cellule de mémoire 44 avec condensateur de mémorisation 45, dont la sortie est reliée à une borne extérieure de sortie 46 sur laquelle est disponible une tension analogique
VAA correspondant à la valeur analogique de l'accélération.b) a blocking sampler 41 which comprises, in a known manner, an input stage 42 whose input is connected to the output terminal 27 of the converter 25 and whose output is connected via a controlled switch 43 to a memory cell 44 with storage capacitor 45, the output of which is connected to an external output terminal 46 on which an analog voltage is available
VAA corresponding to the analog value of the acceleration.
L'entrée de commande de l'interrupteur 43 est reliée à la borne de sortie P13 du microcalculateur 16. L'échantillonneur bloqueur 41 a sa propre alimentation stabilisée 47.The control input of the switch 43 is connected to the output terminal P13 of the microcomputer 16. The blocking sampler 41 has its own stabilized power supply 47.
On décrira maintenant le fonctionnement du dispositif selon l'invention en faisant référence aux figures 2, 3 et 4. The operation of the device according to the invention will now be described with reference to Figures 2, 3 and 4.
La figure 4 montre la succession des opérations effectuées par le microcalculateur 16 sous la commande du programme de calcul et de commande stocké dans la mémoire programme 21 (figure 3). Après la mise sous tension du dispositif selon l'invention (operation indiquée par le bloc 48 de la figure 4) le microcalculateur 16 initialise le compteur d'événements 23, les drapeaux de l'unité centrale 17 et les registres de la mémoire vive 22 (opération interne indiquée par le bloc 49 de la figure 4), avant d'entreprendre les cycles de calcul proprement dits. Un cycle complet de calcul et de commande comporte 65 cycles élémentaires de durée D = 15,68 ms. FIG. 4 shows the succession of operations carried out by the microcomputer 16 under the control of the calculation and control program stored in the program memory 21 (FIG. 3). After switching on the device according to the invention (operation indicated by block 48 of FIG. 4) the microcomputer 16 initializes the event counter 23, the flags of the central unit 17 and the registers of the random access memory 22 (internal operation indicated by block 49 of FIG. 4), before undertaking the calculation cycles proper. A complete calculation and control cycle comprises 65 elementary cycles of duration D = 15.68 ms.
Chaque cycle complet dure donc 1,02 seconde. I1 se décompose en 64 cycles élémentaires appelés ci-après cycles de mesure et un cycle élémentaire appelé ci-après cycle de calcul et d'affichage. Each complete cycle therefore lasts 1.02 seconds. I1 is broken down into 64 elementary cycles hereinafter called measurement cycles and an elementary cycle hereinafter called calculation and display cycle.
Chaque cycle complet de calcul et de commande commence par deux opérations annexes (bloc 50 de la figure 4), à savoir une opération de vérification de la tension d'alimentation du capteur 1 et une opération de vérification de la tension de la batterie 14. Ces deux opérations sont effectuées en utilisant le convertisseur 25 et les comparateurs 34 et 35, respectivement, d'une manière qui sera décrite plus loin. Each complete calculation and command cycle begins with two additional operations (block 50 of FIG. 4), namely an operation for checking the supply voltage of the sensor 1 and an operation for checking the battery voltage 14. These two operations are carried out using the converter 25 and the comparators 34 and 35, respectively, in a manner which will be described later.
Ensuite, le microcalculateur 16 détermine un caractère de défaut (opération interne indiquée par le bloc 51 de la figure 4) si l'une ou l'autre des deux opérations de vérification susmentionnées révèle une tension anormale d'alimentation du capteur 1 ou une tension anormale de la batterie 14 en vue de l'affichage ultérieur d'un caractère d'un défaut sur le dispositif d'affichage numérique 36. Ensuite, le microcalculateur commande la remise à zéro d'une variable RSOM dont la signification sera indiquée plus loin (opération interne indiquée par le bloc 52 de la figure 4). Ensuite, le microcalculateur effectue successivement 64 cycles de mesure.Chacun des 64 cycles de mesure commence par une opération de conversion analogique-numérique de la valeur du déplacement (bloc 53 de la figure 4) en utilisant le convertisseur 25, l'amplifica teur 28 et le comparateur 30 d'une manière qui sera décrite plus loin. Ensuite, le microcalculateur 16 additionne la valeur numérique du déplacement donnée par l'opération de conversion 53 à la somme des valeurs numériques de déplacement obtenue lors du cycle de mesure immédiatement précédent(opé- ration interne,bloc 54 de la figure 4).Par exemple,pour le cycle élémentaire de mesure d'ordre i, le microcalculateur 16 effectue l'opération : RSOM. = RSOMiî + valeur du déplacement. Then, the microcomputer 16 determines a fault character (internal operation indicated by block 51 of FIG. 4) if one or other of the two above-mentioned verification operations reveals an abnormal supply voltage to the sensor 1 or a voltage abnormal battery 14 for the subsequent display of a character of a fault on the digital display device 36. Then, the microcomputer commands the reset to zero of an RSOM variable whose meaning will be indicated below (internal operation indicated by block 52 of FIG. 4). Then, the microcomputer successively performs 64 measurement cycles. Each of the 64 measurement cycles begins with an analog-digital conversion operation of the displacement value (block 53 of FIG. 4) using the converter 25, the amplifier 28 and comparator 30 in a manner which will be described later. Then, the microcomputer 16 adds the digital value of the displacement given by the conversion operation 53 to the sum of the digital values of displacement obtained during the immediately preceding measurement cycle (internal operation, block 54 of FIG. 4). example, for the elementary measurement cycle of order i, the microcomputer 16 performs the operation: RSOM. = RSOMiî + displacement value.
A la fin du 64ème cycle élémentaire de mesure, la variable RSOM64 aura donc une valeur égale à la somme des 64 valeurs numériques de déplacement determinees respectivement au cours des 64 cycles de mesure. La variable RSOM64 servira par la suite de donnée d'entrée pour le calcul de l'accélera- tion pendant le 65ème cycle élémentaire de calcul et d'affichage. At the end of the 64th elementary measurement cycle, the variable RSOM64 will therefore have a value equal to the sum of the 64 digital displacement values determined respectively during the 64 measurement cycles. The variable RSOM64 will subsequently be used as input data for the calculation of the acceleration during the 65th elementary cycle of calculation and display.
Chaque cycle élémentaire de mesure peut comporter en outre une opération consistant à sortir la valeur analogique de
L'accélération qui. a été calculée au cours du cycle complet précédent (opération indiquée par le bloc 55 de la figure 4).Each elementary measurement cycle can also comprise an operation consisting in extracting the analog value from
Acceleration which. was calculated during the previous complete cycle (operation indicated by block 55 of FIG. 4).
Cette opération est effectuée en utilìsant l'échantillonneurS bloqueur 41 d'une manière qui sera décrite plus loin. Chaque cycle élémentaire de mesure comporte en outre une opération d'ajustement de la durée du cycle à D = 15,68ms(opérationinterne indiquée par le bloc 56 de la figure 4). Cette opération est effectuée de façon connue en utilisant l'horloge interne 18 et le compteur d'événements internes 23 du microcalculateur 16.This is done by using the blocker sampler 41 in a manner which will be described later. Each elementary measurement cycle further comprises an operation for adjusting the duration of the cycle to D = 15.68 ms (internal operation indicated by block 56 of FIG. 4). This operation is carried out in a known manner using the internal clock 18 and the internal event counter 23 of the microcomputer 16.
Après avoir effectue 64 cycles élémentaires de mesure identiques à celui qui vient d'être décrit, le microcalculateur 16 vérifie si le drapeau d'initialisation est mis (opéra- tion interne indiquée par le losange 57 de la figure 4) Si le drapeau d'initialisation est mis, le microcalculateur efeffectue une opération d'initialisation des données (indiquée par le bloc 58 de la figure 4). Pendant cette phase dginitia- lisation, le microcalculateur 16 détermine la vitesse moyenne du déplacement et calcule des valeurs initiales qui sont enregistrées dans la mémoire vive 22 du microcalculaç teur 16 et qui seront utilisées ultérieurement pour le calcul de l'accélération.Cette phase d'initialisation revient à remplacer les mouvements de terrain qui ont eu lieu avant la mise sous tension du dispositif selon l'invention, et qui sont donc inconnus, par un déplacement de vitesse uniforme égal à la vitesse moyenne calculée pendant la phase d'initialisation. Cette phase d'initialisation peut avoir par exemple une durée de 5 minutes. Elle dure tant que le drapeau d'initialisation est mis. A la fin de la phase d'initialisation, le drapeau d'initialisation est enlevé.Par la suite, aussi longtemps que le microcalculateur 16 sera alimenté en tension, il effectuera à chaque cycle complet de calcul et de commande les opérations 50 à 56 (les opérations 53 à 56 étant répétées 64 fois) suivies des opérations 59 à 63 qui vont maintenant être décrites
En effet, lorsque le microcalculateur 16 détecte que le drapeau d'initialisation est enlevé (opération 57), il effectue le calcul de l'accélération (opération interne indiquée par le bloc 59 de la figure 4) suivant un procédé de calcul connu, Far exemple par filtrages numériques successifs, à partir ae a variable RSOt obtenue à la fin des 64 cycles émémentaires de mesure et à partir des résultats des calculs effectués lors des cycles de calcul de l'accélération précédents.Ensuite, le microcalculateur 16 compare la valeur numérique d'accélération calculée par l'opération 59 avec les seuils préréglés d'accélération qui sont définis par le commutateur codé 33 et qui correspondent respectivement à une alerte (galerie dangereuse) et à une alarme (évacuation immédiate de la galerie). Cette opération de comparaison est indiquée par le bloc 6Q dans la figure 4. I1 s'agit d'une opération interne qui peut être effectuée par un procédé connu. A titre d'exemple, le premier seuil peut correspondre à une accélération de 6.10 12g et le deuxième seuil peut correspondre à une accéléra
-11 tion de 1,2.10 g. Ces deux seuils peuvent être définis par un code à trois bits qui est appliqué aux bornes d'entrée P10 à
P12 du microcalculateur 16.Si la valeur numérique calculée de l'accélération est inférieure aux deux seuils, le microcalculateur 16 délivre un signal de commande d'ouverture sur ses deux bornes de sortie P15 et P16 qui sont reliées respectivement aux dispositifs de commutation 5 et 9, de sorte que le dispositif d'alerte 6 et le dispositif d'alarme 10 restent inactifs.Si la valeur numérique calculée de l'accélération est supérieure ou égale au premier seuil, mais inférieure au deuxième seuil,le microcalculateur 16 délivre sur sa sortie
P15 un signal de commande de fermeture qui ferme le dispositif de commutation 5 et sur sa sortie P16 un signal de commande d'ouverture qui ouvre ou maintient ouvert le dispositif de commutation 9, de sorte aue le dispositif d'alerte 6 est actionné, tandis que le dispositif d'alarme 10 reste inactif. Enfi,si la valeur numérique calculée de l'accélération est supérieure ou égale au deuxième seuil, le microcalculateur 16 délivre sur ses deux sorties P15 et P16 des signaux de commande de fermeture qui ferment les deux dispositifs de commutation 5 et 9, de sorte que le dispositif d'alerte 6 et le dispositif d'alarme 10 sont tous les deux actionnés.After carrying out 64 elementary measurement cycles identical to that which has just been described, the microcomputer 16 checks whether the initialization flag is set (internal operation indicated by the diamond 57 in FIG. 4) If the flag initialization is put, the microcomputer performs an initialization operation of the data (indicated by block 58 of FIG. 4). During this digitization phase, the microcomputer 16 determines the average speed of the movement and calculates initial values which are recorded in the RAM 22 of the microcomputer 16 and which will be used later for the calculation of the acceleration. initialization is equivalent to replacing the ground movements which took place before the device of the invention was energized, and which are therefore unknown, by a uniform speed displacement equal to the average speed calculated during the initialization phase. This initialization phase can for example have a duration of 5 minutes. It lasts as long as the initialization flag is set. At the end of the initialization phase, the initialization flag is removed. Subsequently, as long as the microcomputer 16 is supplied with voltage, it will carry out, at each complete calculation and control cycle, operations 50 to 56 ( operations 53 to 56 being repeated 64 times) followed by operations 59 to 63 which will now be described
Indeed, when the microcomputer 16 detects that the initialization flag is removed (operation 57), it performs the acceleration calculation (internal operation indicated by block 59 of FIG. 4) according to a known calculation method, Far example by successive digital filtering, from ae a variable RSOt obtained at the end of the 64 elementary measurement cycles and from the results of the calculations carried out during the preceding acceleration calculation cycles. Then, the microcomputer 16 compares the numerical value acceleration calculated by operation 59 with the preset acceleration thresholds which are defined by the coded switch 33 and which correspond respectively to an alert (dangerous gallery) and to an alarm (immediate evacuation of the gallery). This comparison operation is indicated by block 6Q in FIG. 4. It is an internal operation which can be carried out by a known method. For example, the first threshold can correspond to an acceleration of 6.10 12g and the second threshold can correspond to an acceleration
-11 tion of 1.2.10 g. These two thresholds can be defined by a three-bit code which is applied to the input terminals P10 to
P12 of the microcomputer 16. If the calculated numerical value of the acceleration is less than the two thresholds, the microcomputer 16 delivers an opening control signal on its two output terminals P15 and P16 which are connected respectively to the switching devices 5 and 9, so that the alert device 6 and the alarm device 10 remain inactive. If the calculated numerical value of the acceleration is greater than or equal to the first threshold, but less than the second threshold, the microcomputer 16 delivers on its exit
P15 a closing control signal which closes the switching device 5 and on its output P16 an opening control signal which opens or keeps open the switching device 9, so that the alert device 6 is actuated, while that the alarm device 10 remains inactive. Finally, if the calculated digital value of the acceleration is greater than or equal to the second threshold, the microcomputer 16 delivers on its two outputs P15 and P16 closing control signals which close the two switching devices 5 and 9, so that the alert device 6 and the alarm device 10 are both actuated.
Après l'opération ae comparalsor. (bloc 60, le microcal- culateur 16 effectue de façon interne par un procédé connu la conversion binaire/DCB (décimal code bir.aire de la valeur du déplacement (opération indiquée par le bloc 61 de la figure 4). Ensuite, le microcalculateur 16 effectue une opération d'ajustement de la durée du cycle à D = 15,68 ms en utilisant l'horloge interne 18 et le compteur d'événements 23. After the operation ae comparalsor. (block 60, the microcomputer 16 internally performs a known binary / DCB conversion (binary decimal of the displacement value) by a known process (operation indicated by block 61 in FIG. 4). Then, the microcomputer 16 performs an adjustment operation of the cycle time at D = 15.68 ms using the internal clock 18 and the event counter 23.
(Opération interne indiquée par le bloc 62 de la figure 4).(Internal operation indicated by block 62 in Figure 4).
Enfin, le microcalculateur 16 commande l'affichage du caractère de défaut et l'affichage de la valeur de déplacement sur le dispositif d'affichage 36 (opération indiquée par le bloc 63 de la figure 4). Après achèvement de l'opération 63, le cycle complet de calcul et de commande de durée 65D est terminé et le microcalculateur 16 recommence un cycle complet de calcul et de commande identique à celui qui vient.d'être décrit (sans l'opération d'initialisation 58 si le drapeau d'initialisation a été enlevé), et ainsi de suite.Finally, the microcomputer 16 controls the display of the fault character and the display of the displacement value on the display device 36 (operation indicated by block 63 of FIG. 4). After completion of the operation 63, the complete cycle of calculation and control of duration 65D is terminated and the microcomputer 16 starts again a complete cycle of calculation and control identical to that which has just been described (without the operation of 'initialization 58 if the initialization flag has been removed), and so on.
Les opérations 50, 51, 55, 61 et 63 sont optionnelles, c'est-à-dire qu'elles ne sont pas indispensables au fonctionnement du dispositif selon la présente invention. The operations 50, 51, 55, 61 and 63 are optional, that is to say that they are not essential for the operation of the device according to the present invention.
On décrira maintenant en détail certaines des opérations de la figure 4. We will now describe in detail some of the operations in FIG. 4.
La tension c disponible sur le curseur du potentio- mètre 1 est une tension analogique correspondant à la valeur du déplacement. Cette tension analogique Vc est convertie en une valeur numérique (opération 53) de la façon suivante. The voltage c available on the cursor of the potentiometer 1 is an analog voltage corresponding to the value of the displacement. This analog voltage Vc is converted into a digital value (operation 53) in the following manner.
Quand le programme emmagasiné dans la mémoire 21 du microcalculateur 16 commande l'opération 53, le microcalculateur 16 délivre sur ses huit bornes de sortie DBo à DB7 et sur ses quatre bornes de sortie P20 à P23 une succession de combinaisons numériques à 12 bits. Le convertisseur 25 fournit sur sa sortie 27 une tension analogique variable V dont la valeur dépend de la combinaison numérique à 12 bits qui est présente à un instant donné sur les douze entrées du convertisseur 25.When the program stored in the memory 21 of the microcomputer 16 controls the operation 53, the microcomputer 16 delivers on its eight output terminals DBo to DB7 and on its four output terminals P20 to P23 a succession of 12-bit digital combinations. The converter 25 supplies a variable analog voltage V at its output 27, the value of which depends on the 12-bit digital combination which is present at a given time on the twelve inputs of the converter 25.
Le convertisseur 25 fournit en outre une tension fixe de référence Vref qui a par exemple une valeur de 6,3 volts et qui est utilisée pour alimenter le potentiomètre 1 à une tension de 9,75 volts par l'intermédiaire de l'amplificateur 28 dont le gain est réglable au moyen du potentiomètre 29 (cette dernière valeur de tension est ajustée pour obtenir 4.000 points de lecture au niveau de l'entrée du convertisseur 25 lorsque le curseur du potentiomètre 1 est au maximum de sa course). The converter 25 also supplies a fixed reference voltage Vref which has for example a value of 6.3 volts and which is used to supply the potentiometer 1 at a voltage of 9.75 volts via the amplifier 28, of which the gain is adjustable by means of potentiometer 29 (the latter voltage value is adjusted to obtain 4,000 reading points at the input of converter 25 when the cursor of potentiometer 1 is at its maximum travel).
La tension analogique Vc disponible sur le curseur du potentiomètre 1, après avoir été filtrée par la cellule de filtrage 31, 32, est comparée dans le comparateur analogique 30 à la tension analogique variable V fournie par le convertisseur 25. Lorsque le comparateur 30 détecte l'égalité des deux tensions V et V, il produit sur sa sortie un signal logique
c de colncidence qui est envoyé à la borne d'entrée Tg du microcalculateur 16, lequel sélectionne, parmi les combinaisons numériques à 12 bits de ladite succession, la combinaison qui est présente sur l'entrée du convertisseur 25 au moment ou le comparateur 30 détecte l'égalité de tension Vc et V.The analog voltage Vc available on the cursor of potentiometer 1, after having been filtered by the filtering cell 31, 32, is compared in the analog comparator 30 with the variable analog voltage V supplied by the converter 25. When the comparator 30 detects l of the two voltages V and V, it produces a logic signal at its output
c of coincidence which is sent to the input terminal Tg of the microcomputer 16, which selects, from among the 12-bit digital combinations of said succession, the combination which is present on the input of the converter 25 when the comparator 30 detects equal voltage Vc and V.
La combinaison numérique à 12 bits ainsi sélectionnée représente la valeur numérique du déplacement. Autrement dit, la valeur analogique du déplacement représentée par la tension analogique c est convertie en une valeur numérique par une méthode d'approximations successiveS.The 12-bit numeric combination thus selected represents the numerical value of the displacement. In other words, the analog value of the displacement represented by the analog voltage c is converted into a digital value by a method of successive approximations S.
Comme cela a été indiqué plus haut, cette opération de conversion analogique-numerique (opération 53 de la figure 4) est effectuée pendant chacun des 64 cycles élémentaires de mesure de durée D d'un cycle complet de calcul et de commande -de durée 65 D, et les valeurs numériques du déplacement ainsi obtenues sont additionnées les unes aux autres (opération 54 de la figure 4), la somme totale des valeurs numériques (variable RSOM) obtenue à la fin des 64 cycles élémentaires de mesure étant stockée dans la mémoire vive 22 du microcalculateur lateur 16 en vue du calcul de la valeur de l'accélération (opération 59 de a figure 4) pendant le 65ème et dernier cycle élémentaire de calcul et d'affichage du cycle complet de calcul et de commande. As indicated above, this analog-to-digital conversion operation (operation 53 of FIG. 4) is carried out during each of the 64 elementary measurement cycles of duration D of a complete calculation and control cycle of duration 65 D, and the digital values of the displacement thus obtained are added to each other (operation 54 of FIG. 4), the total sum of the digital values (RSOM variable) obtained at the end of the 64 elementary measurement cycles being stored in the memory vive 22 of the lator microcomputer 16 for the calculation of the value of the acceleration (operation 59 of FIG. 4) during the 65th and last elementary cycle of calculation and display of the complete cycle of calculation and control.
Les vérifications de la tension d'alimentation du potentiomètre 1 et de la tension de la batterie 14 (opération 50 de la figure 4) s'effectue de la manière suivante. Conformément aux instructions du programme stocké dans la mémoire programme 21 du microcalculateur 16, celui-ci vérifie la tension d'alimentation du potentiomètre 1 suivant la même méthode que celle qui a été décrite plus haut pour la conversion numérique-analo- gique de la valeur du déplacement, mais en utilisant cette fois le convertisseur 25 et le comparateur 34. Le comparateur 34 compare la tension de sortie de l'amplificateur 28 à une tension analogique variable V qui est fournie par le convertis seur 25 et dont la valeur dépend d'une combinaison numérique à 12 bits fournie par le microcalculateur 16.Le résultat de la comparaison est envoyé à la borne d'entrée T1 du microcalculateur 16 qui engendre un caractère de défaut en cas de tension anormale d'alimentation du potentiomètre 1. The checks of the supply voltage of potentiometer 1 and of the voltage of the battery 14 (operation 50 of FIG. 4) are carried out as follows. In accordance with the instructions of the program stored in the program memory 21 of the microcomputer 16, the latter checks the supply voltage of potentiometer 1 according to the same method as that described above for the digital-analog conversion of the value. displacement, but this time using the converter 25 and the comparator 34. The comparator 34 compares the output voltage of the amplifier 28 with a variable analog voltage V which is supplied by the converter 25 and whose value depends on a 12-bit digital combination provided by the microcomputer 16. The result of the comparison is sent to the input terminal T1 of the microcomputer 16 which generates a fault character in the event of an abnormal supply voltage to potentiometer 1.
De la même manière, le microcalculateur 16 vérifie la tension de la batterie 14 divisée par 2 par les résistas ces 36 et 37, en utilisant le convertisseur 25 et le comparateur 35 qui envoie le résultat de la comparaison à la borne d'entrée INT du microcalculateur 16, lequel engendre un caractere de défaut en cas de tension anormale de la batterie 14. In the same way, the microcomputer 16 checks the voltage of the battery 14 divided by 2 by the resistances ce 36 and 37, using the converter 25 and the comparator 35 which sends the result of the comparison to the input terminal INT of the microcomputer 16, which generates a fault character in the event of abnormal voltage of the battery 14.
L'affichage numérique du caractère de défaut et de la valeur du déplacement (opération 63 de la figure 4) est effectué de la manière suivante. Conformément aux instructions du programme stocké dans la mémoire programme 21, le microcalculateur 16 effectue tout d'abord de façon interne la conversion binaire/DCB (décimal codé binaire) du caractère de défaut qui a éventuellement été engendré pendant llopérab tion 51 (figure 4) si les opérations de vérification 50 (figure 4) ont révélé une tension anormale d'alimentation du potentio metre 1 ou une tension anormale de la batterie 14, et la conversion binaire/DCB de la valeur numérique du déplacement qui a été déterminée pendant l'opération de conversion analogique-numérique 53 (figure 4) Les caractères à afficher sont sortis en DCB sur les bornes de sortie P20 à P23 du microcalculateur 16. Chaque caractère est mis en mémoire dans l'un des quatre circuits du décodeur pilote 37 La mise en mémoire de chaque caractère est commandée par les sorties P24 àP27 du microcalculateur 16 qui sontreliées respectivement aux entrées EL de chacun des quatre circuits du décodeur pilote 37, en concordance avec la sortie du caractère correspondant sur les sorties P20, à P23 du microcalculateur 16.Le décodeur pilote 37 décode le code DCB de chaque caractere en un code à 7 bits pour la commande des quatre segments du dispositif d'affichage numérique 36. Le microcalculateur 16 commande aussi l'inversion de polarité nécessaire au bon fonctionnement du dispositif d'affichage numérique 36 par l'intermédiaire de sua sortie P14 qui commande l'entrée IP des quatre circuits du décodeur pilote 37 et l'entrée d'inversion de polarité du dispositif d'affichage numérique 36. The digital display of the fault character and of the displacement value (operation 63 of FIG. 4) is carried out as follows. In accordance with the instructions of the program stored in the program memory 21, the microcomputer 16 first of all internally performs the binary / DCB (binary coded decimal) conversion of the fault character which may have been generated during operation 51 (FIG. 4) if the verification operations 50 (FIG. 4) revealed an abnormal supply voltage of the potentiometer 1 or an abnormal voltage of the battery 14, and the binary / DCB conversion of the digital value of the displacement which was determined during the analog-digital conversion operation 53 (FIG. 4) The characters to be displayed are output in DCB on the output terminals P20 to P23 of the microcomputer 16. Each character is stored in one of the four circuits of the pilot decoder 37 The setting in memory of each character is controlled by the outputs P24 to P27 of the microcomputer 16 which are respectively connected to the inputs EL of each of the four circuits of the pilot decoder 37, in concor dance with the output of the corresponding character on the outputs P20, to P23 of the microcomputer 16. The pilot decoder 37 decodes the DCB code of each character into a 7-bit code for the control of the four segments of the digital display device 36. The microcomputer 16 also controls the polarity reversal necessary for the proper functioning of the digital display device 36 via its output P14 which controls the IP input of the four circuits of the pilot decoder 37 and the polarity reversal input digital display 36.
La sortie analogique de la valeur du déplacement s'effectue de la manière sunvar.te. L'amplificateur 38 qui est relié en permanence au curseur du potentiomètre 1 à travers la cellule de filtrage 31, 32, sert d'adaptateur c'impédance et, én réglant son gain à l'aide du potentiomètre 40, il permet d'obtenir sur la borne de sortie 39 une tension analogique VAD proportionnelle à la tension Vc. The analog output of the displacement value is carried out in the sunvar.te manner. The amplifier 38 which is permanently connected to the cursor of the potentiometer 1 through the filtering cell 31, 32, serves as an adapter for this impedance and, by adjusting its gain using the potentiometer 40, it makes it possible to obtain on the output terminal 39 an analog voltage VAD proportional to the voltage Vc.
La sortie analogique de la valeur de l'accélération (opération 55 de la figure 4) s'effectue de la manière suivante. Sous la commande du programme stocké dans la mémoire programme 21 du microcalculateur 16, ce dernier envoie tout d'abord sur sa sortie P13 l'ordre de fermer l'interrupteur 43 de l'échantillonneur bloqueur 41. Ceci a pour effet de connecter la cellule de mémoire 44 à l'étage d'entrée 42 de l'échantillonneur bloqueur 41. Dans un deuxième temps, le microcalculateur 16 envoie la valeur numérique de l'accélération qui a été calculée au cours du cycle complet de calcul et de commande précédent (opération 59 de la figure 4@ sur les entrées du convertisseur 25. Ce dernier délivre sur sa sortie 27 une tension analogique qu correspond à ladite valeur numérique de l'accélération et qu est envoyée a' l'étage d'entrée 42 de 1 'échantlllonneur bloqueur 41. Cette tenson analogique charge le condensateur de mémorisation 45 de la cellule de mémoire 44. Dans un troisième temps, le microcalcu- lateur 16 envoie sur sa sortie P13 l'ordre d'ouvrir l'interrupteur 43.La valeur de la tension analogique VA@ emmagasinée dans le condensateur 45 reste disponibles li orne de sortie 46 pendar. toute la durée du cycle jusqu'au prochain rafrafchissment au cours du cycle complet suivant de calcul et de commande. The analog output of the acceleration value (operation 55 of FIG. 4) is carried out as follows. Under the control of the program stored in the program memory 21 of the microcomputer 16, the latter first sends on its output P13 the order to close the switch 43 of the blocking sampler 41. This has the effect of connecting the cell of memory 44 at the input stage 42 of the blocking sampler 41. In a second step, the microcomputer 16 sends the numerical value of the acceleration which has been calculated during the previous complete calculation and command cycle ( operation 59 of FIG. 4 @ on the inputs of the converter 25. The latter delivers on its output 27 an analog voltage which corresponds to said digital value of the acceleration and which is sent to 'the input stage 42 of 1' blocking sampler 41. This analog voltage charges the storage capacitor 45 of the memory cell 44. Thirdly, the microcomputer 16 sends on its output P13 the order to open the switch 43. The value of the analog voltage VA @ em stored in capacitor 45 remains available li outlet 46 pendar. the entire duration of the cycle until the next refresh during the next complete calculation and order cycle.
Dans la description qui précède, il a été prévu d'afficher sur le dispositif d'affichage numérique 36 la valeur décimale du déplacement. Toutefois, au lieu d'afficher la valeur décimale de déplacement, on peut afficher suivant le même procédé et en utilisant les mêmes éléments, la valeur décimale de l'accélération ou de tout autre variable intervenant dans le calcul, par exemple la vitesse du déplacement. In the foregoing description, provision has been made to display the decimal value of the displacement on the digital display device 36. However, instead of displaying the decimal value of displacement, one can display according to the same process and using the same elements, the decimal value of the acceleration or any other variable involved in the calculation, for example the speed of displacement .
I1 est du reste bien entendu que la forme d'exécution de la présente invention qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses variantes peuvent etre prévues par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention C'est ainsi notamment qu'au lieu d'utiliser un potentiomètre à titre de capteur de déplacement, on peut utiliser aux mêmes fins une capsule déformable par la pression délivrant un signal proportionnel au déplacement. It is moreover understood that the embodiment of the present invention which has been described above has been given by way of purely indicative and in no way limitative example, and that numerous variants can be provided by the person skilled in the art. the art without departing from the scope of the present invention Thus, in particular that instead of using a potentiometer as a displacement sensor, one can use for the same purposes a capsule deformable by pressure delivering a proportional signal on the move.
En outre, bien que dans la description qui précède, l'invention ait été décrite plus particulièrement à propos de son utilisation pour prévenir toute personne concernée de l'imminence d'un éboulement ou effondrement de terrain dans un chantier de mines, il va de soi que l'invention n'est nullement limitée à cette application particulière, mais peut être utilisée pour surveiller la déformation d'un terrain à proximité d'un ouvrage d'art ou, d'une manière génerale, l'évolution de tout phénomène à évolution lente, susceptible d'atteindre un état d'instabilité présentant un danger pour la vie ou les biens des humains. In addition, although in the foregoing description, the invention has been described more particularly with regard to its use for preventing any person concerned from the imminence of a landslide or collapse of land in a mine site, it goes without saying the invention is by no means limited to this particular application, but can be used to monitor the deformation of a site near a structure or, in general, the evolution of any phenomenon slow evolving, likely to reach a state of instability presenting a danger for the life or the goods of the humans.
Claims (15)
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| FR8009967A FR2481806A1 (en) | 1980-05-05 | 1980-05-05 | Landslide detector system for mine - uses microprocessor to calculate acceleration of land movement and issue evacuation alarm |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111188650A (en) * | 2019-11-28 | 2020-05-22 | 天地（常州）自动化股份有限公司 | Sensor fault identification method, indication method and coal mine safety monitoring system |
| CN116609823A (en) * | 2023-04-13 | 2023-08-18 | 西南交通大学 | Probabilistic earthquake landslide risk evaluation method considering fault and earthquake vibration characteristics |
-
1980
- 1980-05-05 FR FR8009967A patent/FR2481806A1/en active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| EXBK/77 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116609823A (en) * | 2023-04-13 | 2023-08-18 | 西南交通大学 | Probabilistic earthquake landslide risk evaluation method considering fault and earthquake vibration characteristics |
| CN116609823B (en) * | 2023-04-13 | 2024-01-30 | 西南交通大学 | Probabilistic earthquake landslide risk evaluation method considering fault and earthquake vibration characteristics |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2481806B1 (en) | 1983-06-10 |
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