FR2594575A1 - Dispositif d'autogarde pour lignes de surveillance - Google Patents

Abstract

Le système utilise une alimentation modulée 3 commandée par une horloge 4. En fonctionnement normal, la tension VA au point A varie autour de la tension de basculement d'un élément logique 5. Cet élément logique délivre alors un signal qui est alternativement un 1 ou un 0, à chacune des impulsions de l'horloge. Ce signal est ensuite repris par un ensemble de circuits qui permet de comparer son niveau au cours de deux demi-périodes successives, lequel ensemble délivre en sortie un signal de niveau 1 dans une hypothèse de fonctionnement normal. Dans le cas où l'alarme est déclenchée ou dans celui où il y a une anomalie sur la ligne, l'élément logique délivre alors un signal constant de niveau 0 ou de niveau 1, et les circuits de comparaison fournissent en sortie un signal de niveau 0. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

Dispositif d'autogarde pour lignes de surveillance.

L'invention concerne les lignes de surveillance pour la transmission d'alarmes, dans lesquelles il y a lieu de déterminer s'il existe une alarme ou si l'une des lignes de surveillance des différentes alarmes est défaillante.

Dans un grand nombre de situations, on a besoin de détecter une situation anormale et de transmettre l'information d'alarme correspondante. L'état d'alarme se traduira par la fermeture d'un contact normalement ouvert (ou par l'ouverture d'un contact normalement fermé, notamment si lton travaille en logique inverse). Par exemple, dans de nombreux dispositifs de surveillance de locaux, l'ouverture d'une fenêtre ou d'une porte, une vibration anormale, la présence d'une personne se déplaçant dans une pièce et détectée par un radar donneront lieu à un état d'alarme. De tels dispositifs peuvent également être utilisés pour la surveillance du bon fonctionnement d'organes mécaniques ou autres, les contacts pouvant être raccordés par des lignes dénommées lignes de surveillance.

On dit que la ligne est autogardée, ou que l'on a réalisé l'autogarde de la ligne, si l'on est capable de détecter un état de défaut de la ligne : coupure ou court-circuit affectant le bon fonctionnement de l'ensemble.

Une solution couramment pratiquée consiste à ajouter deux résistances, l'une en série avec le contact normalement fermé, l'autre en parallèle sur l'ensemble ainsi constitué comprenant le contact et la résistance série. Selon l'état du contact (normalement fermé au repos, ouvert en alarme), et de la ligne (fonctionnement correct, ou anomalie), le système peut prendre l'un ou l'autre des quatre états distincts. Ces états sont détectés grâce à un détecteur à seuils, constitué par exemple de deux comparateurs analogiques qui opèrent par rapport à des seuils de discrimi nation.

Les détecteurs analogiques connus sont assez onéreux, et doivent faire l'objet de réglages précis. Le fait, apparemment avantageux, qu'ils font une distinction entre l'alarme elle-même et la coupure de ligne, complique l'exploitation ultérieure des signaux d'une manière qui est souvent sans utilité immédiate. De plus, une interface doit être prévue pour passer des signaux délivrés par les comparateurs aux signaux logiques habituels, que l'on peut traiter par logiciel. Enfin, la complexité du système croit vite avec le nombre de lignes, et d'alarmes, qu'il faut surveiller.

L'invention vient apporter une solution élégante à ce problème.

Le dispositif proposé est du type comprenant un contact dont l'état de travail représente l'alarme, associé à au moins une résistance, une paire de conducteurs reliée aux bornes de ce contact, des moyens d'alimentation continue de cette ligne, à travers une résistance, et des moyens détecteurs branchés à la ligne pour déterminer l'état d'alarme du contact et la coupure de la ligne.

Selon l'invention, la tension de la source d'alimentation est modulée entre deux valeurs U1 et U2 au rythme d'une horloge. Au contact est associée une résistance qui est placée en série quand le contact est normalement fermé, ou en parallèle quand le contact est normalement ouvert.

Normalement la tension à l'entrée de la ligne qui est la tension d'alimentation divisée par les résistances varie de part et d'autre du seuil de basculement Vb d'un élément logique (porte, inverseur, tampon ou autre, de préférence en technologie CMOS). La tension de basculement
Vb est d'autre part choisie inférieure à la plus faible ds deux tensions U1 et U2. Dans les conditions de fonctionnement normal, le signal logique à la sortie de l'élément à seuil change à chaque impulsion d'horloge. Des moyens logiques de discrimination permettent de vérifier ce changement périodique du signal logique, notamment en comparant le niveau du signal sur deux périodes consécutives.

Ces moyens, dans une réalisation particulière de l'invention, peuvent comprendre deux mémoires. Plus particulièrement encore, ces mémoires sont placées en série l'une derrière l'autre, et leurs sorties servent par exemple d'entrées à une porte OU EXCLUSIF. Dans la situation normale, les entrées de la porte sont constamment à des niveaux différents; elle délivre alors un signal égal à 1 logique. Dans le cas où il y a une alarme ou une anomalie sur la ligne, les entrées de la porte sont identiques; elle délivre alors un signal égal à 0 logique.

L'invention permet donc la détection de l'ouverture ou de la fermeture du contact caractérisant l'alarme ou la détection d'une anomalie sur la ligne en n'utilisant que des circuits logiques.

Le système présente en outre l'avantage qu'un seul ensemble d'alimentation (horloge plus alimentation modulée) peut être utilisé pour gérer plusieurs lignes de surveillance, ces lignes pouvant utiliser soit un contact normalement fermé, soit un contact normalement ouvert pour détecter l'état d'alarme.

On peut également associer, sur une même ligne de surveillance, plusieurs contacts d'alarme de natures différentes, le système permettant alors de déterminer une alarme sur l'un quelconque des constituants.

Enfin, on notera que le signal logique obtenu peut faire l'objet d'un traitement logiciel, une telle opportunité étant particulièrement intéressante quand il y a plusieurs lignes à surveiller et que les états d'alarme sur les lignes sont liés par des conditions complexes ou variables dans le temps (cas d'un système dont les critères d'alarme ne sont pas les memes la nuit et le jour pour prendre un exemple simple).

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à l'examen de la description détaillée ci-après et des dessins annexés.

Ceux-ci comprennent - la figure 1 qui représente une ligne autogardée selon l'état de la technique, avec un détecteur à seuils; - la figure 2 qui représente un système de lignes autogardées selon l'invention; - la figure 3 qui représente une association de contacts, l'un étant normalement fermé et l'autre normalement ouvert sur la même ligne; - la figure 4 qui représente l'état des tensions en différents points du système de la figure 2; et - la figure 5, qui représente une variante de l'invention.

Sur la figure 1 est représenté un contact 1 (normalement fermé) associé à une résistance R1 placée en série et à une résistance R2 placée en parallèle sur l'ensemble.

Une ligne de surveillance 2 est connectée à un détecteur à seuils 3. Une source de tension continue U débite par l'intermédiaire d'une résistance Ri dans la ligne de surveillance. On supposera, par simplification,que la résistance interne du détecteur à seuil est infinie.

La tension VA au point A peut prendre différentes valeurs selon que le contact est ouvert ou fermé, et selon l'état de la ligne.

Si le contact est normalement fermé, et si la ligne est en fonctionnement normal (pas de coupure, pas de courtcircuit), c'est-à-dire en situation normale, VA est donnée par
R V avec L +1
VA = R . V avec R = Rl + R2
Si le contact est ouvert, c'est-à-dire qu'il y a alarme, et que la ligne est en fonctionnement normal, VA est donné par
VA = R2 V
R2+Ri
S'il y a coupure de la ligne, VA est donné par
VA = V
S'il y a contact inopiné entre les deux fils de la ligne (court-circuit), VA est nulle.

Le système est donc capable de discriminer entre quatre situations : une situation normale,une situation d'alarme, et deux situations d'anomalie sur la ligne où il n'est pas possible de conclure quant à l'alarme.

Cette discrimination est effectuée comme on l'a dit par le détecteur à seuils, lequel présente les problèmes exposés plus haut.

I1 est maintenant fait référence à la figure 2, qui illustre, à titre d'exemple préférentiel, un exempledelignes de surveillance selon l'invention. En 1-1 est présenté un premier contact représentatif d'une alarme,contact normalement fermé. Est associée à ce contact une résistance R1 placée en série. En 1-9 est figuré un autre contact représentatif d'une alarme, normalement ouvert. Dans ce cas, une résistance
R2 est placée en parallèle. Tous les autres éléments constitutifs de l'invention sont identiques pour les cas où le contact est normalement fermé et pour le cas où il est normalement ouvert. On pourra ainsi surveiller un ensemble de contacts et de lignes. Ici, deux lignes sont représentées en 2-1 et 2-9.Une alimentation modulée 13 délivre une tension variable entre deux valeurs U1 et U2 en synchronisme de signaux délivrés par une horloge 14. L'élément logique à seuil 15-1 délivre un signal logique 0 ou 1 selon la valeur de VA par rapport à sa tension de basculement Vb.

Une première mémoire 16-1 mémorise quel était le niveau du signal logique de sortie de l'élément 15-1 au moment de la dernière impulsion d'horloge. Une autre mémoire 17-1 mémorise, au travers de la mémoire 16-1, quel était le niveau du signal logique de sortie de l'élément 15-1 au moment de l'avant-dernière impulsion d'horloge. Un circuit OU EXCLUSIF 18-1 permet de comparer à tout moment la sortie de la mémoire 16-1 et la sortie de la mémoire 17-1; c'est-à-dire le niveau du signal logique délivré par l'élément 15-1 à la dernière et à l'avant-dernière impulsion d'horloge. En régime normal, c'est-à-dire en absence d'alarme et la ligne étant en état normal de fonctionnement, ces signaux sont différents et le circuit OU EXCLUSIF 18-1 délivre un signal 1. S'il y a une alarme ou anomalie sur la ligne, le circuit 18-1 délivre un signal 0.

On examinera maintenant plus en détail le fonctionnement de l'invention, et la valeur de VA dans les différentes situations possibles.

On prend tout d'abord le cas du contact 1-1 normalement fermé. S'il n'y a pas de coupure sur la ligne, VA est donnée par
VA = R1 Val
Rl+Ri où Val désigne la tension d'alimentation délivrée par l'alimentation modulée 13.

S'il n'y a pas coupure de la ligne, mais que le contact est ouvert, ce qui correspond à une situation d'alarme,
VA est égale à Val.

I1 en est de même s'il y a coupure de la ligne, quelle que soit la situation du contact 1-1.

S'il y a court-circuit, VA est nulle.

I1 convient d'examiner maintenant le cas où le contact est normalement ouvert (1-9). S'il n'y a pas coupure sur la ligne, VA est donnée par
VA = R2
VA = RR2Ri. Val S'il n'y a pas coupure sur la ligne, mais que le contact est fermé, ce qui correspond à une situation d'alarme,
VA est nulle.

S'il y a coupure sur la ligne, quelle que soit la situation du contact, VA est égale à Val.

Enfin, s'il y a court-circuit, quelle que soit la situation du contact, VA est à nouveau nulle.

La Demanderesse a ainsi constaté que VA ne peut prendre R que trois valeurs de la forme.Val, Val et 0, et que de ces trois valeurs seule la première des trois correspond à une situation normale (absence d'alarme, ligne en bon fonctionnement).

Il est maintenant fait référence à la figure 4 qui comprend une suite de. schémas (figures 4A à 4D) représentant l'évolution des tensions en différents points du dispositif.

La figure 4A représente l'évolution de la tension d'alimentation Val entre les valeurs U1 et U2;
La figure 4B représente l'évolution de VA. On rappelle que VA peut prendre trois valeurs distinctes dont une seule correspond à un fonctionnement normal. La tension
Vb de basculement de l'élément logique à seuil est égale ment représentée. Les valeurs de'U1, U2, des résistances et de Vb sont choisies de telle façon que la tension VA varie de part et d'autre de Vb en fonctionnement anormal, alors que U1 et U2 sont toutes deux supérieures à Vb.

La figure 4C repésente les impulsions de l'horloge. A chaque impulsion, la tension Val varie de U1 à U2, ou inversement.

La figure 4D représente les variations concomitantes de
VL1, VL2, VL3, VL4, états logiques à la sortie respectivement de l'élément logique à seuil 15-l, des deux mémoires 16-1 et 17-1, et du circuit logique OU EXCLUSIF 18-1. Alors que la figure 4B faisait apparaitre les trois situations possibles les unes en dessous des autres, elles sont ici illustrées séquentiellement dans le temps, chacune étant caractérisée par un tireté spécial. A gauche est représentée la situation normale (trait d'axe). Au milieu, apparait le cas où VA = 0 (tireté long). A droite, celui où VA = Val (tireté court).

On remarque que, dans la situation normale, VL2 et VL3 représentent des états logiques complémentaires, VL4 étant donc à 1. Dans les deux autres situations, VL4 est à 0 après un retard qui peut durer jusqu'à deux périodes d'horloge. On constate qu'au cours de ce retard, VL4 peut prendre la valeur 1 du fait du décalage temporel existant entre les deux mémoires, ce fait étant sans importance compte tenu de la brève durée pendant lequel il survient.

Un avantage supplémentaire de l'invention réside dans le fait qu'il est possible d'associer sur une même ligne de surveillance au moins deux contacts, l'un étant normalement ouvert, et l'autre étant normalement fermé, en n'utilisant qu'une seule résistance de terminaison. Une telle possibilité est illustrée sur la figure 3; sur cette figure, un contact normalement ouvert est représenté en 20, un contact normalement fermé en 22; la résistance de terminaison est figurée en 21 et la ligne de surveillance en 23.

On remarquera, outre les avantages déjà décrits, que le système est caractérisé par une très grande simplicité de la logique, telle qu'elle peut être réalisée avec des circuits intégrés de prix très modique pour les organes 15, 16, 17 et 18. A cette simplicité de réalisation, il faut ajouter la simplicité de réglage car le nombre de paramètres à définir est peu élevé et leurs relations sont simples (U1, U2, résistances Ri, Rl, R2, Vb).

Le système selon l'invention permet en outre de surveiller simultanément plusieurs lignes en n'utilisant qu'une seule horloge et qu'une seule alimentation pour un ensemble de lignes. Ceci présente un avantage de coût certain.

En outre, si l'application le justifie, on peut par exemple utiliser l'horloge et l'alimentation d'un microprocesseur, et traiter le signal logique obtenu en sortie de l'élément à seuil par logiciel. Ce traitement par logiciel peut également être effectué indépendamment de l'utilisation de l'horloge et de l'alimentation d'un microprocesseur.

Cette possibilité présente un très grand intérêt lorsque certaines conditions de durée, ou de connexions logiques, ou autres sont imposées aux alarmes pour être effectives.

La figure 5 fait apparaitre une variante de réalisation de la source de tension 1-3. Celle-ci est maintenant une source de tension fixe 1-30, qui alimente un commutateur 1-31, à deux positions de sortie, lesquelles vont chacune vers deux résistances Ril et Ri2. L'autre extrémité de ces résistances Ril et Ri2 est reliée en commun au point
A. L'horloge 1-4 est utilisée par une ligne 1-41 pour produire le changement d'état du commutateur 1-31. On obtient ainsi une modulation de la tension d'alimentation en faisant varier la valeur de la résistance d'injection Ri.

Le résultat est le même que précédemment. Toutefois, on obtient maintenant l'avantage supplémentaire que la source d'alimentation possède une plage de fonctionnement correct plus large quand la tension d'alimentation fluctue, et il n'y a aucun besoin de réglages particuliers.

La Demanderesse a encore observé que la détection de l'état électrique est concomitante des impulsions d'horloge.

L'examen des figures 4 montre en effet qu'il suffit que la tension U1 existe un bref instant avant l'impulsion d'horloge, et que la tension U2 existe un bref instant après cette impulsion d'horloge. Il est donc possible de couper l'alimentation des lignes en dehors de ces brefs intervalles de temps. Ceci peut se faire par exemple en faisant agir l'horloge 1-4 sur la source de tension 1-30 elle-même, en tout ou rien, comme illustré par la liaison en trait tireté 1-40. Le courant ne passe ainsi que pendant une durée relativement brève. Or, il est souhaitable d'appliquer à la ligne un courant relativement élevé (dépassant dix milli-ampères), si l'on veut pouvoir déterminer l'état de celle-ci abstration faite des parasites auxquelles elle est soumise. Cette façon de couper le courant, en dehors d'un intervalle de temps utile qui commence un peu avant l'impulsion d'horloge et se termine un peu après la retombée de l'impulsion d'horloge, permet de donner à la tension d'alimentation effective un rapport de forme pouvant aller jusqu'à un millième.

Lorsque, comme c'est le cas sur la figure 2, un groupe de lignes est à surveiller, on peut alors aussi commuter cycliquement les lignes ou groupes de lignes avec des décalages relatifs de leurs plages d'alimentation utiles.

Ceci évite de trop forts appels de courant sur l'alimentation, comme cela se produira si toutes les lignes sont alimentées en même temps. Un tel multiplexage des différentes lignes à surveiller est particulièrement intéressant lorsque le dispositif doit être alimenté par une tension secourue par batterie.

Claims (11)

Revendications.

1. Dispositif de surveillance d'une alarme, du type comprenant un contact (1) dont l'état de travail représente l'alarme associé à au moins une résistance (R1), une paire de conducteurs (2) reliée aux bornes de ce contact, des moyens d'alimentation (13) de cette ligne, à travers une résistance (Ri), et des moyens détecteurs (15-18) branchés à la ligne pour déterminer l'état d'alarme du contact et la coupure de ligne, caractérisé en ce que le dispositif comporte une horloge (14), les moyens d'alimentation (13) sont modulés au rythme de l'horloge entre deux tensions prédéterminées (U1, U2), les moyens détecteurs comprennent un élément logique à seuil (15) connecté aux bornes de la ligne (2-), et dont la tension de seuil, inférieure à la plus faible des deux tensions prédéterminées, est comprise entre ces deux tensions, telles que divisées par lesdites résistances (R1, Ri), ainsi que des moyens logiques de discrimination (16-18) propres à vérifier le basculement de la sortie de l'élément à seuil au rythme de l'horloge, en tant qu'information représentative de l'état normal du contact et de l'intégrité de la ligne.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément logique à seuil (15) est constitué d'une porte, d'un inverseur, d'un tampon ou d'un autre élément ou combinaison d'éléments de technologie CMOS.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les circuits logiques de discrimination comprennent deux mémoires (16-17) susceptibles de conserver l'état de sortie de l'élément logique à seuil au début de deux périodes d'horloge successives, la situation normale étant définie par une suite de basculements -de l'élément logique, tandis que l'état d'alarme de la ligne est défini par un état stable de l'élément logique.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les deux mémoires (16-17) sont placées en série l'une derrière l'autre, la sortie de la première servant d'entrée à la seconde, de façon à ce que, les états de la sortie de l'élément logique à seuil au cours des deux demi-périodes successives puissent être à tout moment saisis à la sortie de la première et de la deuxième mémoire.

5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la comparaison de la situation de la sortie de l'élément logique à seuil au cours de périodes successives est effectuée par la comparaison de la sortie des deux mémoires (16-17) par un circuit (18) OU EXCLUSIF.

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un seul ensemble d'alimentation constitué d'une horloge et d'une alimentation modulée est utilisé pour la surveillance d'un ensemble de lignes de surveillance et de leurs alarmes, à chaque ligne de surveillance et à son alarme étant associé un ensemble de traitement logique destiné à déterminer si le fonctionnement de la ligne est normal ou s'il y a une alarme ou une défaillance sur la ligne.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il combine sur au moins deux lignes distinctes au moins un contact normalement fermé (1-1), avec une résistance en série, et au moins un contact normalement ouvert (1-9) et une résistance en parallèle.

8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il combine sur la même ligne de surveillance un contact normalement ouvert, et au moins un contact normalement fermé, avec une seule résistance de terminaison.

9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension d'alimentation est interrompue en dehors d'un intervalle de temps recouvrant l'impulsion d'horloge appliquée aux moyens logiques de discrimination.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par un multiplexage temporel des plages d'alimentation utiles appliquées à différentes lignes à surveiller conjointement, et par un multiplexage correspondant des impulsions d'horloge appliquées à leurs moyens logiques de discrimination.

11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la modulation des moyens d'alimentation est obtenue par commutation de résistances sous la commande de l'horloge.