FR2599877A1 - Linking arrangement by electrical cable between a movable probe and a main apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
Agencement de liaison par câble électrique entre une sonde mobile et un appareil principal
La présence invention se rapporte à un agencement de liaison par câble pour sonde mobile associée à un appareil principal, destiné à assurer l'alimentation électrique en courant continu, à partir d'une source incorporée à cet appareil, d'un dispositif actif que contient la sonde, ainsi que la transmission d'informations, sous forme de signal alternatif, entre la sonde et ledit appareil. I1 s'agit en général d'un appareil de mesure doté d'une sonde ou tête de mesure pouvant être amenée en contact avec l'objet sur lequel doit porter la mesure.Connection arrangement by electric cable between a mobile probe and a main device
The present invention relates to a cable connection arrangement for a mobile probe associated with a main device, intended to provide direct current electrical power, from a source incorporated in this device, to an active device which contains the probe, as well as the transmission of information, in the form of an alternating signal, between the probe and said device. It is generally a measuring device provided with a probe or measuring head which can be brought into contact with the object on which the measurement is to be made.
Pour réaliser une telle liaison, on utilise d'ordinaire un câble à plusieurs conducteurs, certains de ceux-ci étant affectés au transport du courant d'alimentation de la sonde et certains autres à la transmission d'informations entre la sonde et 1 'appareil principal. To make such a connection, a cable is usually used with several conductors, some of these being used for transporting the supply current to the probe and some others for transmitting information between the probe and the device. main.
L'invention a notamment pour but de simplifier un agencement de liaison du genre considéré en diminuant le nombre de conducteurs nécessaires dans le câble. The object of the invention is in particular to simplify a connection arrangement of the type considered by reducing the number of conductors required in the cable.
A cet effet, selon l'invention, le câble de liaison ne comporte que deux conducteurs, lesquels véhiculent en superposition le courant continu d'alimentation de la sonde et le signal alternatif de transmission d'informations, ces deux composantes étant combinées à l'une des extrémités du câble et séparées à son autre extrémité. La séparation se fait aisément lorsque 1' amplitude de la composante alternative est petite par rapport à celle de la composante continue. To this end, according to the invention, the connecting cable comprises only two conductors, which convey in superposition the direct current supplying the probe and the alternating information transmission signal, these two components being combined with the one end of the cable and separated at its other end. The separation is easily done when the amplitude of the AC component is small compared to that of the DC component.
Plus particulièrement;- on peut prévoir que l'extrémité de l'un des conducteurs du câble située du coté de l'appareil principal soit reliée à la source d'alimentation en courant continu par l'intermédiaire d'une résistance, son autre extrémité située du côté de la sonde étant reliée à la borne d'alimentation du dispositif actif de celle-ci par l'intermédiaire d'une autre résistance, et que le signal alternatif soit appliqué, sous impédance relativement grande, à l'une des extrémités dudit conducteur, et prélevé à l'autre extrémité via un élément de séparation tel qu'un condensateur. More particularly; - one can provide that the end of one of the cable conductors located on the side of the main unit is connected to the DC power source via a resistor, its other end located on the side of the probe being connected to the supply terminal of the active device thereof via another resistor, and that the alternating signal is applied, at relatively high impedance, to one of the ends of said conductor, and taken from the other end via a separation element such as a capacitor.
En particulier, dans le cas d'un appareil de mesure, les informations sont transmises de la sonde vers l'appareil principal et ledit élément de séparation est alors placé dans ce dernier. In particular, in the case of a measuring device, the information is transmitted from the probe to the main device and said separation element is then placed in the latter.
Afin d'effacer l'ondulation due au signal alternatif qui se superpose à la composante continue d'alimentation sur le câble, il convient d'interposer, entre le dispositif actif de la sonde et le câble, un régulateur de tension. In order to erase the ripple due to the alternating signal which is superimposed on the DC power supply component on the cable, a voltage regulator must be inserted between the active device of the probe and the cable.
Dans une forme de réalisation avantageuse, la sonde comporte un interrupteur connecté en série avec l'extrémié correspondante de l'un des conducteurs du câble. Cet interrupteur, qui permet d'établir ou d'interrompre l'alimentation électrique du dispositif actif de la sonde, est de préférence placé sur le conducteur auquel sont appliqués en combinaison le courant d'alimentation et le signal de transmission d'informations. In an advantageous embodiment, the probe comprises a switch connected in series with the corresponding end of one of the conductors of the cable. This switch, which makes it possible to establish or interrupt the electrical supply of the active device of the probe, is preferably placed on the conductor to which the supply current and the information transmission signal are applied in combination.
Plus avantageusement encore, on peut prévoir que, lorsque la source d'alimentation incluse dans l'appareil principal alimente également un dispositif actif que comporte ce dernier, ce soit via un élément de commutation qui coupe l'alimentation de ce dispositif lorsque le courant d'alimentation envoyé- par le câble à la sonde s'annule.Ainsi, l'interrupteur de la sonde permet de commander 1' alimentation électrique non seulement de celle-ci, mais de l'ensemble de l'appareillage. on peut constater que le câble de liaison à deux conducteurs remplit alors une triple fonction
il permet 1' alimentation de la sonde à partir de l'appareil principal;
il transmet à l'appareil principal l'autorisation de l'application de l'alimentation à celui ci;
et il assure le transport des informations entre la sonde et l'appareil principal.Even more advantageously, it can be provided that, when the power source included in the main appliance also feeds an active device which the latter comprises, it is via a switching element which cuts the supply to this device when the current d The supply sent by the cable to the probe is canceled. Thus, the switch of the probe makes it possible to control the electrical supply not only of the latter, but of the whole apparatus. we can see that the two-conductor connecting cable then fulfills a triple function
it allows the supply of the probe from the main device;
it transmits to the main device the authorization to apply the power supply to the latter;
and it transports information between the probe and the main unit.
L'élément de commutation précité est de préférence un transistor dont la jonction émetteur-base est interposée en série entre la source d'alimentation et le câble de façon qu'il soit bloqué lorsqu'aucun courant d'alimentation n'est demandé par la sonde, et devienne conducteur à 1 'apparition d'un tel courant, son collecteur fournissant alors un courant qui assure 1' alimentation du dispositif actif de l'appareil principal. The aforementioned switching element is preferably a transistor whose emitter-base junction is interposed in series between the power source and the cable so that it is blocked when no supply current is requested by the probe, and becomes conductive on appearance of such a current, its collector then supplying a current which supplies the active device with the main device.
Avantageusement, l'interrupteur précité est agencé de façon qu'il se trouve automatiquement mis en position fermée de travail lorsque la sonde est utilisée, et revienne en position ouverte de repos dans les périodes de non utilisation de celle-ci. Advantageously, the aforementioned switch is arranged so that it is automatically put in the closed working position when the probe is used, and returns to the open rest position during periods of non-use thereof.
De cette manière, la source d'alimentation (par exemple une pile sèche) ne débite rien en dehors des opérations de mesure, sans qu'il soit nécessaire pour cela de manoeuvrer un interrupteur marche/arrêt, organe généralement prévu sur ce genre d'appareil, et ici superflu.In this way, the power source (for example a dry battery) does not deliver anything outside of the measurement operations, without it being necessary for this to operate an on / off switch, member generally provided on this kind of device, and here superfluous.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'exemples de réalisation non limitatifs. Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, with reference to the appended drawings, of nonlimiting exemplary embodiments.
La figure 1 représente schématiquement, de façon simplifiée, la structure d'un appareil et de sa sonde reliés entre eux conformément à l'invention. FIG. 1 schematically represents, in a simplified manner, the structure of an apparatus and its probe connected together in accordance with the invention.
La figure 2 illustre différents signaux et tensions électriques apparaissant dans le circuit de la figure 1. Figure 2 illustrates various electrical signals and voltages appearing in the circuit of Figure 1.
La figure 3 représente une variante du circuit interne à 1 'appareil de la figure 1. FIG. 3 represents a variant of the internal circuit of the apparatus of FIG. 1.
La figure 1 montre schématiquement un appareil de mesure 1 auquel est raccordée, par un cordon de liaison 2 souple, une sonde ou tête de mesure 3. Cette dernière renferme un dispositif électronique actif 4 qui traduit en un signal alternatif Vs, disponible sur sa borne de sortie 4a, les mesures effectuées par un organe 5 sensible à la grandeur physique à mesurer. Le signal
Vs est transmis à 1' appareil principal 1, via une résistance R1 et un interrupteur I, par ledit cordon de liaison, constitué par un câble blindé 2 à deux conducteurs, savoir un conducteur central 2a et un conducteur tubulaire 2b entourant le précédent, et il atteint finalement, via un condensateur C, un dispositif électronique actif 6 interne à l'appareil 1, qui permet d'exploiter les informations contenues dans ledit signal.Figure 1 schematically shows a measuring device 1 to which is connected, by a flexible connecting cord 2, a probe or measuring head 3. The latter contains an active electronic device 4 which translates into an alternating signal Vs, available on its terminal output 4a, the measurements made by a member 5 sensitive to the physical quantity to be measured. The signal
Vs is transmitted to the main device 1, via a resistor R1 and a switch I, by said connecting cord, constituted by a shielded cable 2 with two conductors, namely a central conductor 2a and a tubular conductor 2b surrounding the previous one, and it finally reaches, via a capacitor C, an active electronic device 6 internal to the device 1, which makes it possible to exploit the information contained in said signal.
Le dispositif électronique 4 de la sonde 3 reçoit, pour son fonctionnement, sur sa borne d'alimentation 4b, une tension continue Vd qui lui parvient d'une batterie 7 incluse dans le boitier de l'appareil principal 1 en empruntant le meme câble 2 que le signal alternatif de mesure. A cet effet, lé pole positif de la batterie 7 est relié, via la jonction émetteur-base d'un transistor T1 et une résistance R2 connectées en série, à l'extrémité correspondante du conducteur 2a du câble 2, dont 1 'autre extrémité est reliée, via 1' interrupteur I et une résistance R3, à une diode Zener D de régulation de tension, la tension régulée Vd étant appliquée au dispositif 4 comme tension d'alimentation. The electronic device 4 of the probe 3 receives, for its operation, on its supply terminal 4b, a direct voltage Vd which reaches it from a battery 7 included in the case of the main appliance 1 by borrowing the same cable 2 than the alternative measurement signal. To this end, the positive pole of the battery 7 is connected, via the emitter-base junction of a transistor T1 and a resistor R2 connected in series, to the corresponding end of the conductor 2a of the cable 2, including the other end is connected, via the switch I and a resistor R3, to a voltage regulation Zener diode D, the regulated voltage Vd being applied to the device 4 as supply voltage.
Lorsque l'interrupteur I est fermé, le dispositif 4 se trouve alimenté en tension continue Vd. En effet, un courant continu s'établit, à partir de la batterie 7, via la jonction émetteur-base conductrice du transistor T1 (de type PNP) dont l'émetteur est relié à la borne positive de la batterie 7, la résistance R2 (connectée à la base du transistor T1), le conducteur 2a du câble 2, l'interrupteur I, la résistance R3 suivie de la diode Zener D montée en dérivation à la masse le dispositif 4 et le conducteur 2b du câble 2 qui assure la liaison de masse entre la sonde 3 et l'appareil principal 1. When the switch I is closed, the device 4 is supplied with DC voltage Vd. Indeed, a direct current is established, from the battery 7, via the emitter-base conductive junction of the transistor T1 (PNP type ) whose transmitter is connected to the positive terminal of the battery 7, the resistor R2 (connected to the base of the transistor T1), the conductor 2a of the cable 2, the switch I, the resistor R3 followed by the Zener diode D the device 4 and the conductor 2b of the cable 2, which provides the ground connection between the probe 3 and the main device 1, are connected to earth ground.
Le signal de mesure Vs, fourni par le dispositif 4, est appliqué, via la résistance R1 et l'interrupteur I fermé, au conducteur 2a ou il se superpose à la tension continue présente sur ce conducteur, lequel se trouve maintenu à un niveau d'impédance relativement élevé par rapport à la masse, étant encadré par les résistances R2 et R3. Dans l'appareil 1, du signal composite Vc véhiculé par le conducteur 2a est extrait, via un condensateur C de blocage de la composante continue, un signal alternatif Vi portant l'information que contenait le signal Vs. Ce signal Vi est appliqué au dispositif actif d'exploitation 6 que renferme l'appareil 1. The measurement signal Vs, supplied by the device 4, is applied, via the resistor R1 and the switch I closed, to the conductor 2a where it is superimposed on the direct voltage present on this conductor, which is maintained at a level d 'relatively high impedance compared to the mass, being surrounded by resistors R2 and R3. In the apparatus 1, from the composite signal Vc conveyed by the conductor 2a is extracted, via a capacitor C for blocking the DC component, an alternating signal Vi carrying the information contained in the signal Vs. This signal Vi is applied to the device operating asset 6 contained in device 1.
Ce dispositif 6 reçoit quant à lui sa tension d'alimentation Va du collecteur du transistor T1, lequel est rendu conducteur, comme on l'a dit plus haut, par l'existence du courant d'alimentation du dispositif actif 4 de la sonde, qui rend sa jonction base-émetteur conductrice. As for this device 6, it receives its supply voltage Va from the collector of transistor T1, which is made conductive, as said above, by the existence of the supply current to the active device 4 of the probe, which makes its base-emitter junction conductive.
A l'ouverture de l'interrupteur I, le circuit qu'empruntait le courant d'alimentation du dispositif -4 est interrompu; il en résulte d'une part que ce dispositif n'est plus alimenté et que d'autre part le transistor T; n'ayant plus de courant de base, se bloque, de sorte que le dispositif 6 de l'appareil 1 cesse également d'être alimenté. Dès lors, la batterie 7 ne débite plus aucun courant. At the opening of the switch I, the circuit which the supply current of the device -4 used is interrupted; it follows on the one hand that this device is no longer supplied and on the other hand the transistor T; no longer having a base current, hangs, so that the device 6 of the device 1 also ceases to be supplied. Consequently, the battery 7 no longer delivers any current.
La figure 2 montre à titre d'exemple les tensions et signaux dont le circuit de la figure 1 peut etre le siège lorsque 1 'interrupteur I de la sonde 3 est fermé. FIG. 2 shows by way of example the voltages and signals of which the circuit of FIG. 1 can be the seat when the switch I of the probe 3 is closed.
Le dispositif 4, alimenté par la tension Vd, délivre le signal Vs (dont par exemple la fréquence traduit la grandeur à mesurer), celuici variant par tout ou rien sensiblement entre la tension Vd et la tension zéro. Sur le câble 2 s'établit la tension composite Vc, résultant de la superposition, à la tension continue existant en amont de la résistance R3, d'une tension alternative
Vi de même forme que le signal Vs, mais d'amplitude fortement atténuée par le diviseur de tension R1/R2//R3. C'est ce signal Vi, extrait de la tension composite Vc par le condensateur C, qui est appliqué au dispositif 6 de l'appareil 1, lequel reçoit, via le transistor T1 conducteur, sa tension d'alimentation Va dont la valeur est très peu inférieure à la tension Vb délivrée par la batterie 7.The device 4, supplied by the voltage Vd, delivers the signal Vs (including for example the frequency translates the quantity to be measured), this varying by all or nothing appreciably between the voltage Vd and the voltage zero. On the cable 2 the composite voltage Vc is established, resulting from the superposition, on the DC voltage existing upstream of the resistor R3, of an alternating voltage
Vi of the same shape as the signal Vs, but of amplitude strongly attenuated by the voltage divider R1 / R2 // R3. It is this signal Vi, extracted from the composite voltage Vc by the capacitor C, which is applied to the device 6 of the device 1, which receives, via the conductive transistor T1, its supply voltage Va whose value is very slightly lower than the voltage Vb delivered by the battery 7.
A titre d'exemple, en choisissant les valeurs suivantes
Vb = 9 volts
Vd = 5 volts
R1 = 10 k
R2 = R3 = 1 kn et en négligeant la tension émetteur-base du transistor T à 1 'état conducteur, on trouve que la tension Vc est formée- d'une composante continue de 6,75 volts environ et d'une composante alternative Vi d'amplitude crête à crête voisine de 0,28 volt (celle du signal Vs étant supposée voisine de Vd = 5 volts). on vérifie que, comme il se doit, la valeur minimale de la tension Vc est nettement supérieure (de plus de 1 volt) à la tension Vd de la diode Zener D. Ainsi, les tensions continue (d'alimentation) et alternative (d'information) peuvent coexister sans interférence mutuelle sur le câble 2, à deux conducteurs seulement.As an example, choosing the following values
Vb = 9 volts
Vd = 5 volts
R1 = 10k
R2 = R3 = 1 kn and neglecting the emitter-base voltage of transistor T in the conductive state, we find that the voltage Vc is formed of a DC component of about 6.75 volts and an AC component Vi of peak-to-peak amplitude close to 0.28 volts (that of the signal Vs being assumed to be close to Vd = 5 volts). it is checked that, as it should be, the minimum value of the voltage Vc is clearly higher (by more than 1 volt) than the voltage Vd of the Zener diode D. Thus, the DC (supply) and alternating (d 'information) can coexist without mutual interference on cable 2, with only two conductors.
Dans le présent exemple, les deux composantes précitées présentes sur le câble 2 correspondent respectivement à un courant continu de 2 mA environ et à un courant alternatif de 0,3 mA crête à crête environ. In the present example, the two aforementioned components present on the cable 2 correspond respectively to a direct current of approximately 2 mA and to an alternating current of 0.3 mA peak to peak approximately.
La figure 3 montre une variante relative au circuit d'alimentation du dispositif 6 de l'appareil 1, utilisable lorsque le courant disponible au collecteur du transistor T1 n'est pas suffisant pour alimenter ledit dispositif. Ce transistor est donc suivi d'un transistor T2 amplificateur de courant. Le fonctionnement est inchangé : lorsque - le transistor T1 est rendu conducteur par la fermeture de 1' interrupteur I de la sonde 3, il rend conducteur le transistor T2, du type NPN, dont Ia base est reliée au collecteur du transistor T1 via une résistance R4 et l'émetteur est relié à la masse.Il apparaît donc, entre le pôle positif de la batterie 7 et le collecteur du transistor T2, une tension Va, presque égale à la tension Vb de la batterie, qui est appliquée au dispositif 6 pour son alimentation. A l'ouverture de 1 'interrupteur I, le transistor T1 se bloque, entrainant le blocage du transistor T2, et le dispositif 6 n'est plus alimenté. FIG. 3 shows a variant relating to the supply circuit of the device 6 of the device 1, usable when the current available at the collector of the transistor T1 is not sufficient to supply the said device. This transistor is therefore followed by a current amplifier transistor T2. The operation is unchanged: when - the transistor T1 is made conductive by closing the switch I of the probe 3, it makes the transistor T2, of the NPN type, conductive, the base of which is connected to the collector of the transistor T1 via a resistor R4 and the emitter is connected to ground. It therefore appears, between the positive pole of the battery 7 and the collector of the transistor T2, a voltage Va, almost equal to the voltage Vb of the battery, which is applied to the device 6 for his food. When the switch I opens, the transistor T1 is blocked, causing the transistor T2 to block, and the device 6 is no longer supplied.
Ainsi qu'il est indiqué sur la figure 1 par une ligne en tirets, l'interrupteur I est couplé à l'élément sensible 5 de la sonde, de sorte que c'est seulement lorsque celle-ci est utilisée pour effectuer une mesure que l'interrupteur I se ferme, établissant 1' alimentation de l'ensemble des dispositifs actifs 6, 4 de l'appareil et de sa sonde. En dehors des prises de mesure, l'interrupteur I est ouvert et arrête cette alimentation. Ils'est donc pas nécessaire de prévoir un bouton marche - arrêt spécial. As indicated in FIG. 1 by a dashed line, the switch I is coupled to the sensitive element 5 of the probe, so that it is only when the latter is used to carry out a measurement that the switch I closes, establishing the supply of all the active devices 6, 4 of the device and its probe. Apart from the measurements, switch I is open and stops this supply. It is therefore not necessary to provide a special on-off button.
L'invention trouve en particulier application dans un appareil de mesure du degré d'hydratation de la peau d'une personne, utilisable en dermatologie ou en cosmétique. Un tel appareil comporte une sonde 3 munie d'un élément sensible 5, doué d'une certaine mobilité avec rappel élastique, qui, appliqué sur la peau, d'une part actionne l'interrupteur I de la sonde en vue de l'établissement1 l'alimentation générale des circuits, et d'autre part pilote le dispositif actif 4 de la sonde de manière qu'il délivre un signal Vs représentatif du degré d'hydratation de la peau. A la fin de la mesure, le retrait de la sonde fait automatiquement revenir 1' interrupteur I au repos, ce qui coupe l'alimentation de tous les dispositifs actifs de l'appareillage. The invention finds particular application in an apparatus for measuring the degree of hydration of the skin of a person, usable in dermatology or in cosmetics. Such an apparatus comprises a probe 3 provided with a sensitive element 5, endowed with a certain mobility with elastic return, which, applied to the skin, on the one hand actuates the switch I of the probe with a view to establishment1 the general supply of the circuits, and on the other hand controls the active device 4 of the probe so that it delivers a signal Vs representative of the degree of hydration of the skin. At the end of the measurement, the withdrawal of the probe automatically returns the switch I to rest, which cuts the supply of all the active devices of the apparatus.
Claims (10)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EM | Correction of a material error concerning inscription in the national patent register | ||
| ST | Notification of lapse |