FR3001320A1 - Procede de surveillance d'une liaison cablee par mesure de resistance serie, et unite de controle et de surveillance ecs mettant en oeuvre ce procede - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de surveillance d'une liaison câblée par mesure de résistance série, cette liaison câblée reliant une unité de contrôle et de surveillance ECS à des équipements de détection d'incendie. Selon l'invention, la liaison câblée ayant un élément de fin de ligne EFL, on détermine la résistance série de cette liaison câblée en réalisant les opérations suivantes : - l'unité de contrôle et de surveillance ECS applique sur la liaison câblée un signal de mesure en tension qui est la somme de deux signaux en tension : - un premier signal, dit signal fenêtre, définissant une fenêtre temporelle de mesure pendant laquelle les équipements de détection d'incendie sont en mode veille, - un second signal, dit signal de test, déterminé de telle sorte que l'élément de fin de ligne est équivalent à un court-circuit à la fréquence du signal de test et non à la fréquence du signal fenêtre, - pendant la fenêtre temporelle de mesure, l'ECS détecte un courant traversant l'élément de fin de ligne et en déduit la résistance série de la liaison câblée.

Description

- 1 " Procédé de surveillance d'une liaison câblée par mesure de résistance série, et unité de contrôle et de surveillance ECS mettant en oeuvre ce procédé." La présente invention se rapporte à un procédé de surveillance d'une liaison câblée par mesure de résistance série, cette liaison câblée reliant une unité de contrôle et de surveillance ECS à des équipements de détection d'incendie. L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans un système de détection et d'alarme incendie. En particulier et de façon non limitative, la présente invention a pour objet d'apporter une réponse technique performante au problème posé par la mise en application obligatoire de la norme européenne NF EN 54-13. Cette norme concerne les systèmes de détection et d'alarme incendie. Plus précisément, la partie 13 de cette norme est relative à l'évaluation de la compatibilité des composants d'un système , et tout particulièrement la clause 5.3.4 : Condition de dérangement, qui concerne la surveillance des liaisons (voie de transmission) entre équipements de détection d'incendie (détecteurs d'incendie) et l'unité de contrôle et de signalisation (ECS) chargée de prévenir le personnel et/ou d'actionner les dispositifs de sécurité incendie en cas d'anomalie ou de détection d'un feu. Il s'agit de déterminer les valeurs limites de la résistance ohmique d'une voie de transmission quel que soit le nombre d'équipements raccordés sur cette voie dans la limite autorisée par les normes applicables ou par le constructeur du système de telle sorte qu'un défaut de type ouverture ou court-circuit soit détecté et signalé sur l'équipement ECS. D'une façon générale, la voie de transmission ou liaison câblée est composée d'une paire de conducteurs protégés éventuellement par un écran contre des perturbations électromagnétiques. Les détecteurs d'incendie sont connectés en parallèle sur cette paire de conducteurs. Le nombre de détecteurs peut varier de 1 à 32 sur une voie de transmission ouverte et de 1 à 512 sur une voie de type rebouclée et comporte des dispositifs de protection au court-circuit. De tels dispositifs sont paramétrés - 2 - de telle sorte que le nombre de détecteurs perdus soit limité à 32 en cas de premier défaut de type court-circuit ou de type coupure de conducteur. Sur la figure 1 de l'art antérieur, on voit une unité de contrôle et de signalisation ECS reliée à une liaison câblée, ligne de détection ou voie de transmission comprenant deux branches b1 et b2. Des équipements de détection D sont disposés en parallèle entre ces deux branches. On distingue une résistance variable série Sfault sur la branche b1 et une résistance variable parallèle Pfault disposée entre les deux branches.

Selon la norme européenne NF EN 54-13, un défaut d'ouverture (coupure de conducteur) est matérialisé par la valeur Sfault (S comme Série). Le défaut de court-circuit est matérialisé par la valeur de Pfault (P comme parallèle).

Le problème posé consiste donc à savoir mesurer la résistance ohmique du câble constituant la voie de transmission pour signaler un défaut lorsque la valeur ohmique devient : R> Rcâble +Sfault ou 20- R < (Rcâble*Sfault)/ (Rcâble+Sfault). Sfault et Pfault étant préalablement déterminées pour répondre aux critères des paragraphes 5.3.4.1.2 et 5.3.4.2.2 de la norme NF EN54-13. La résolution de ce problème nécessite également de tenir compte des 25 difficultés techniques suivantes : - la longueur de la voie de transmission peut varier de quelques dizaines de mètres à plus de 1000 mètres ; - la section des conducteurs peut aller de 0,28mm2 à 1,8 mm2 ; 30 - la température ambiante peut varier de -10°C à + 50°C ; - le nombre de détecteurs raccordés sur la voie de transmission peut varier de 1 à 32 sur une ligne ouverte et de 1 à 512 sur une ligne rebouclée ; - la consommation de chaque détecteur est spécifique et peut varier dans 35 un rapport de 1 à 50 selon le type utilisé ; et - 3 - une même voie de transmission peut contenir plusieurs types de détecteurs. Dans les systèmes de l'art antérieur, on considère la configuration telle qu'illustrée sur la figure 1. Les défauts de lignes sont soit un court-circuit franc ( Pfault = 0), soit une ouverture franche (Sfault = 00). La détection de défaut de liaison peut alors se résumer à des mesures simples de tension et de courant en fonction des limites spécifiées par le constructeur du système de détection incendie. Ces limites peuvent concerner, d'une part la section et la longueur de câble de la voie de transmission, et d'autre part le nombre de détecteurs que l'on peut installer sur une voie de transmission, ce nombre étant pondéré par un coefficient en fonction de la consommation des détecteurs. De ces limites spécifiées, on définit la valeur de l'impédance de l'élément de fin de ligne à installer sur la voie de transmission. Les mesures U et I entre les deux lignes sont alors comparées à des seuils fixes au-delà ou en deçà desquels, le dispositif de mesure transmet une information de défaut à l'ECS. La présente invention a pour but un nouveau procédé pour détecter précisément la défaillance d'une liaison câblée indépendamment de l'une au moins des difficultés techniques précisées ci-dessus. La présente invention a pour but un nouveau procédé de mesure de défaillance d'une liaison câblée sans perturbation du bon fonctionnement des équipements de détection installés sur cette liaison câblée.

On atteint au moins l'un des objectifs précités avec un procédé de surveillance d'une liaison câblée par mesure de résistance série, cette liaison câblée reliant une unité de contrôle et de surveillance ECS à des équipements de détection d'incendie. Selon l'invention, la liaison câblée ayant un élément de fin de ligne EFL, on détermine la résistance série de cette liaison câblée en réalisant les opérations suivantes : - l'unité de contrôle et de surveillance ECS applique sur la liaison câblée un signal de mesure en tension qui est la somme de deux signaux en tension : - un premier signal, dit signal fenêtre, alimentant les équipements de détection d'incendie et introduisant un créneau de chute de tension, ce - 4 créneau définissant une fenêtre temporelle de mesure pendant laquelle les équipements de détection d'incendie sont en mode veille, - un second signal, dit signal de test dont la fréquence est différente de la fréquence du premier signal ; ce signal de test étant appliqué au moins pendant la fenêtre de mesure tout en maintenant les équipements de détection d'incendie en mode veille ; ce signal de test étant déterminé de telle sorte que l'élément de fin de ligne est équivalent à un court-circuit à la fréquence du signal de test et non à la fréquence du signal fenêtre, - pendant la fenêtre temporelle de mesure, l'unité de contrôle et de surveillance ECS détecte un courant traversant l'élément de fin de ligne et en déduit la résistance série de la liaison câblée. Avec le procédé selon l'invention, on applique sur la ligne à tester une tension qui est la somme de deux signaux: - Le premier signal sert à alimenter les éléments raccordés sur la liaison câblée et à ouvrir une fenêtre de mesure en faisant chuter brutalement la tension pendant un bref instant, et - Le second signal sert à déterminer la résistance de la ligne quand la fenêtre de mesure est ouverte.

La fenêtre temporelle de mesure peut être réalisée de façon périodique. Le signal de test crée un courant qui passe à travers différents éléments notamment l'élément de fin de ligne EFL dont le choix est fait de telle sorte qu'il « court-circuite » au mieux la tension Ut du signal de test sans court-circuiter la tension ufenêtre du signal fenêtre.

Le choix du premier signal permet, à l'ouverture de la fenêtre de mesure, d'éliminer l'influence des différents éléments (hormis l'EFL) soit parce que ces éléments ne consomment plus, soit parce qu'ils consomment un courant à peu près constant. Le procédé selon la présente invention permet de vérifier efficacement le bon fonctionnement du réseau câblé tout en conservant les équipements en alerte. Les détecteurs sont donc placés en veille lors de la mesure et ne perturbent pas les mesures de la résistance série de la liaison câblée. La mesure de la résistance série ne perturbe pas les remontées d'alarme et de dérangement. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'élément de fin de ligne est un circuit RLC série, le condensateur du circuit RLC présentant une - 5 capacité supérieure à la capacité équivalente de la liaison câblée de sorte que cette capacité équivalente est négligeable. Par négligeable, on entend une valeur de capacité qui peut être ignorée dans la simplification d'une équation mettant en oeuvre la capacité Cf du condensateur du circuit RLC et la capacité Cl équivalente de la liaison câblée. En d'autres termes, on considère que Cf»Cl. Idéalement, on peut limiter le circuit RLC à un unique composant qui serait son condensateur. Dans un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la connaissance de l'une des harmoniques de Ut et it't.permet de calculer la résistance série de la liaison câblée. Ainsi, pour déterminer la résistance série RI de la liaison câblée, on peut déterminer l'une des harmoniques de la tension Ut du signal de test et du courant It du signal de test, et calculer : RI = -Ut,n X COS(cpn) Rf It,n RI étant la résistance série à calculer, Ut,n étant l'amplitude de l'harmonique de rang n de la tension du signal de test (V), It,n étant l'amplitude de l'harmonique de rang n du courant mesuré sur la liaison câblée (A), Rf étant la résistance de l'élément de fin de ligne, (pn étant la phase de l'harmonique de rang n entre la tension et le courant du signal de test.

Avantageusement, dans le cas où, mais pas uniquement, le signal de test est stable au moment du calcul de la résistance série RI, pour déterminer une harmonique de la tension Ut du signal de test et du courant It du signal de test, on peut réaliser les étapes suivantes : - on génère le signal ut(t) en parfait synchronisme avec deux signaux de référence sinusoïdaux déphasés de 90°, on calcule l'intégrale du produit de la tension uugne(t) et du courant i (t) du signal de mesure par ces deux signaux de référence sur une période du signal de test et on en déduit une de leurs harmoniques, à un coefficient près, Utigne,n et -ligne,n - on établit que les harmoniques obtenues sont uniquement les harmoniques du signal de test : - 6- Ut, n = Uligne,n et It, n = Avantageusement, dans le cas où, mais pas uniquement, le signal de test n'est pas stable au moment du calcul de la résistance série RI, pour déterminer une harmonique de la tension Ut du signal de test et du courant It du signal de test, on peut réaliser les étapes suivantes : - on génère le signal ut(t) en parfait synchronisme avec deux signaux de référence sinusoïdaux déphasés de 90°, on calcule l'intégrale du produit de la tension Uligne(t) et du courant iligne (t) du signal de mesure par ces deux signaux de référence sur une période du signal de test et on en déduit une de leurs harmoniques de rang n, à un coefficient près, Utigne,n et -ligne,n - on effectue un second cycle de mesure en déphasant le signal de test de 180° au moment de l'ouverture de la fenêtre temporelle de mesure, et - on obtient les harmoniques du signal de test par : (-1)k Ut, n = 2 (U ligne,n1-U ligne,n2) (-1)k It, n = 2 (higne,n1- Iligne,n2) n1 , n2 étant deux mesures consécutives sur l'harmonique de rang n.

En fait, on utilise ce mode lorsque la tension et respectivement le courant du signal fenêtre U -f enêtre et lfenêtre ne sont pas stables au moment des calculs et il n'est pas possible de rallonger la fenêtre de mesure sans perturber les équipements. En réalisant un second cycle de mesure en prenant soin de déphaser le signal de test de 180° au moment de l'ouverture de la fenêtre, le signal U -f enêtre ne change pas et le signal U -test voit son signe changé, la différence des harmoniques deuugne(t) et i (t) harmoniques de Utest(t) et itest(t) au signe près. Dans les deux cas mentionnés ci-dessus, les deux signaux de référence 25 sinusoïdaux déphasés de 90° peuvent être respectivement un « cosinus » et un « sinus ». Dans un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le circuit RLC série est accordé sur le fondamental du signal de test. Cela 30 permet d'enlever la partie capacitive et la partie inductive pour ne garder que la partie résistive. - 7 Pour ce faire, dans un exemple de mise en oeuvre lorsque le circuit RLC est accordé, pour déterminer la résistance série RI de la liaison câblée, on accorde la fréquence du signal de test à la fréquence de résonance de l'élément de fin de ligne et on calcule : RI = u-t f R it RI étant la résistance série à calculer, Ut étant l'amplitude en tension du signal de test, It étant le courant mesuré sur la liaison câblée, Rf étant la résistance de l'élément de fin de ligne.

Dans un autre exemple de mise en oeuvre lorsque le circuit RLC est accordé, pour déterminer la résistance série RI de la liaison câblée, on mesure la phase cp entre la tension et le courant du signal de test et on calcule : RI = -Ut x cos((p) - Rf it RI étant la résistance série à calculer, Ut étant l'amplitude en tension du signal de test, It étant le courant mesuré sur la liaison câblée, Rf étant la résistance de l'élément de fin de ligne, cp étant la phase entre la tension et le courant du signal de test. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la durée entre deux fenêtres de mesure peut être supérieure au temps de charge de condensateurs de filtrage d'alimentation disposés dans des équipements de détection d'incendie. En effet, généralement, chaque équipement comporte au moins un condensateur de filtrage permettant d'autoalimenter l'équipement pendant un certain temps. On prévoit donc que la durée entre deux fenêtres de mesure soit suffisamment grande pour que tous les condensateurs de filtrage soient rechargés. De la même manière, la durée de la fenêtre temporelle de mesure est suffisamment courte pour que la charge de chaque condensateur de filtrage soit suffisante pour alimenter l'équipement en veille durant toute la durée de cette fenêtre temporelle de mesure. - 8 A titre d'exemple non limitatif, la fenêtre temporelle de mesure a une durée de 7ms, une chute de tension de 6v pour une tension d'alimentation des équipements de détection d'incendie de 24V.

Selon un mode de mise en oeuvre, le signal fenêtre peut avantageusement être un signal créneau de fréquence inférieure à la fréquence du signal de test. Le signal de test peut être un signal sinusoïdal, un signal créneau, ou autre, dont l'amplitude est suffisamment faible pour maintenir les équipements en mode veille.

Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, on ne réalise la mesure qu'après une durée de stabilisation prédéterminée au début de la fenêtre temporelle de mesure. La chute brutale de tension d'alimentation peut nécessiter un temps de stabilisation pendant lequel il peut être difficile de réaliser une mesure. Le temps de stabilisation est une phase transitoire qui doit être de préférence réduit au minimum. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé une unité de contrôle et de surveillance ECS comprenant une unité de traitement pour mettre en oeuvre un procédé tel que défini ci-dessus dans une liaison câblée associée à des équipements de détection d'incendie. Selon l'invention, cette unité de contrôle et de surveillance ECS comprend en outre un amplificateur de sortie pour appliquer le signal de mesure dans la liaison câblée, les équations de calcul de la résistance série RI intégrant en outre la résistance de sortie de cet amplificateur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 décrit un système de détection selon l'art antérieur, - La figure 2 est une vue schématique d'un système de détection selon l'invention, - La figure 3 est un chronogramme illustrant le signal d'alimentation faible fréquence, - 9 - La figure 4 est un chronogramme illustrant le signal de test haute fréquence, - La figure 5 est un chronogramme illustrant le signal de mesure qui est la combinaison du signal de test et signal d'alimentation, - La figure 6 est une vue électronique schématique d'un système d'alimentation interne d'un détecteur, - La figure 7 est une vue schématique d'un système de détection selon l'invention.

Le procédé selon la présente invention permet avantageusement de mesurer la résistance série d'une ligne de détection conventionnelle comme représentée sur la figure 2. On distingue une unité de contrôle et de surveillance ECS doté de moyens logiciels et matériels tels que des processeurs et des espaces mémoires pour exécuter le procédé selon la présente invention. L'ECS est connectée à une liaison câblée représentée généralement par la référence 1 sur la figure 2. Cette liaison câblée comprend des résistances linéiques RI, une résistance Ro qui simule un défaut. On distingue également des détecteurs D est un élément de fin de ligne EFL. L'ECS met en oeuvre l'invention en injectant une tension I/ (t) sur la liaison câblée et en mesurant le courant résultant iligne ,-, - (t) Cette I/ tension (t) représente le signal de mesure conforme au procédé selonl'invention. Avantageusement, le signal de mesure est la somme de deux signaux représentés sur les figures 3 et 4 respectivement.

Sur la figure 3, on voit un chronogramme illustrant la variation d'un signal fenêtre U -f enêtre en fonction du temps. Il s'agit d'un signal créneau de période TO comportant une phase de tension haute et une phase de tension basse. La phase de tension haute est une phase d'alimentation des détecteurs pendant Ti. La phase de tension basse représente une fenêtre temporelle de durée T4 pendant laquelle une mesure de la résistance série va avoir lieu. Idéalement, la durée de la mesure n'occupe pas toute la fenêtre temporelle. On distingue durant cette fenêtre temporelle, une phase de stabilisation de durée T2 suivi d'une phase de mesure de durée T3. - 10 - L'invention est notamment remarquable, mais pas uniquement, par le fait qu'on mélange à ce signal fenêtre un signal périodique de plus grande fréquence, dit signal test. Il s'agit par exemple comme illustré sur la figure 4 d'un signal créneau de faible amplitude et de fréquence bien plus élevée que le signal fenêtre. Sur la figure 5, on voit le signal de mesure uligne(t) résultant de la somme du signal fenêtre et du signal de test. La désignation de chaque durée de phase est représentée dans le tableau suivant : T Désignation TO Période de mesure T1 Ouverture de la fenêtre de mesure T2 Temps de stabilisation après l'ouverture de la fenêtre T3 Temps de la mesure Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre notamment en réalisant les étapes suivantes : une mesure périodique, 15- une ouverture d'une fenêtre de mesure, une injection d'un signal calibré dans l'élément de fin de ligne, une attente stabilisation, et une lecture du résultat. zo L'ouverture de la fenêtre de mesure est réalisée en faisant chuter la tension de la ligne des détecteurs de façon à ce qu'ils puisent leur alimentation dans leur condensateur de filtrage servant de réservoir et qu'ils ne perturbent pas la mesure de la résistance série de la ligne. Sur la figure 6, on voit un schéma électronique équivalent d'un système 25 d'auto alimentation d'un équipement en veille. La tension UI désigne la tension ligne de détection. Le courant I désigne le courant consommé par le détecteur sur la ligne de détection. La tension Ud désigne la tension d'alimentation interne du détecteur. Le courant Id désigne le courant consommé en interne par le détecteur. - 11 Quand on fait chuter la tension de ligne au niveau d'un détecteur pour que ce dernier ne consomme plus de courant sur la ligne de détection, on a: AUd = Cd Ainsi, la durée de la fenêtre de mesure est de : = -Cd * AUd Id Par exemple, si on fait chuter la tension de 1V, on obtient : 1*10-6F*(-117) = = 1.9ms 515 *10-6A Pour garantir une variation de tension de AUd aux bornes des détecteurs, il faut avoir au moins une variation de AU1= AUd+ RI * n * Id au niveau de l'ECS (où n est le nombre de détecteurs et RI la résistance de la ligne de détection) et que les effets de l'EFL soient négligeables sinon le courant consommé par les détecteurs sur la ligne ne s'annule pas. Le temps de 1.9ms calculé ci-dessus est trop court pour effectuer une mesure correcte compte tenu du temps de stabilisation de la ligne (voir ci-après). Avantageusement et à titre d'exemple, on prévoit au moins 7ms.

Dans ce cas, on a : 51511A Md= * 7ms = 3.60V 11..LF Si l'on considère que l'ensemble des détecteurs consomme environ 16mA et que la ligne a une résistance max de 100 Ohm, il faut rajouter 1,6V à AUd pour obtenir AU1 . LUI = -5.2V Pour garantir une fenêtre de mesure de 7ms, il faut appliquer une chute de tension d'environ 6V sur la ligne de détecteurs. Si on l'alimente sous 24V, cela est compatible avec les plages d'alimentation des détecteurs conventionnels. - 1 2 - En ce qui concerne le signal de test utilisé pour mesurer la résistance série de la ligne, ce signal doit de préférence : - avoir une amplitude suffisamment faible pour ne pas perturber le 5 fonctionnement des détecteurs et ne pas réduire la fenêtre de mesure, et - être facilement discriminable. De son côté, l'élément de fin ligne doit de préférence : - ne pas perturber la mesure de courant de ligne en régime établi (alarme, 10 dérangement, ...), et - consommer suffisamment de courant pour que la mesure ne soit pas perturbée par des courants parasites. D'autre part, le fonctionnement du signal de test par rapport à l'élément de 15 fin de ligne EFL doit être peu perturbé par les caractéristiques du câble utilisé pour la ligne de détection hormis sa résistance série bien sûr. Pour cela, on utilise comme EFL un circuit RLC série accordé sur le fondamental du signal de mesure avec sa composante C importante par rapport à la capacité de la ligne de détection. 20 A titre d'exemple non limitatif, on peut utiliser les valeurs suivantes : Pour l'élément fin de ligne : RLC série avec : - Lf = 4.7 mH - Rf = 22 Ohm 25 - Cf = 4.7uF Signal calibré : - Forme = sinus -. Fréquence ,k, 1 kHz 30 ( aux alentours de la fréquence du RLC pour avoir un courant maximal) f= 1 2*IrVL*C (Rcritique = 2 * ,j 7z,') - 1 3 - Concernant la stabilisation, à l'ouverture de la fenêtre de mesure, le courant dans l'élément de fin de ligne met un certain temps à se stabiliser. On pose : R=Rl+Rf;L=Ll+Lf;etC=Cf Rc = 2 * r,-c , 1 R ri = -*--Rc- 1,C e ) 2 _ 1) r2 = 71 * (- LeRc + NeRc) 2 - 1) 1 wo = vi,,,c. Trois cas se présentent : Régime apériodique : R>Rc ils = 2*3111 * (er2*t _ er1*t) V R2-Rc2 Régime critique : : R=Rc 20 ils = -AM * t * e-cdot L Régime pseudo périodique : R<Rc -I,,t sin I ) ils = 2*3111 * e 2*L * stri * t vRc2-R2 2*L 25 On notera que ce temps dépend des caractéristiques de la ligne de détecteurs. La ligne est stabilisée quand le courant i/s devient petit par rapport au courant généré par le signal de test. 30 La stabilisation est d'autant plus importante que le courant à mesurer est faible, c'est-à-dire pour les lignes de grandes longueurs. 10 15 - 14 Le régime de stabilisation dépend des caractéristiques de la ligne de détection. A titre d'exemple, on peut utiliser les valeurs suivantes : - Lf = 4.7 mH 5 - Rf = 22 Ohm - Cf = 4.7uF - Pour une ligne courte : RI =1 Ohm, LI=0 : Rc=2* \i0+4.7mH = 63 Ohm 4.711F RI + Rf = 23 Ohm : on est dans le régime pseudo périodique. - Pour une ligne longue : RI = 80 Ohm, LI=1mH : ,\i1mH+4.7mH = 70 Ohm Rc = 2 4.711F 15 RI + Rf = 102 Ohm : on est dans le régime apériodique. - Pour une ligne longue fortement inductive : RI = 80 Ohm, LI = 10 mH : /10mH+4.7mH = 112 Ohm Rc = 2 4.711F 20 RI + Rf = 102 Ohm : on est dans le régime pseudo périodique, mais proche du régime critique. Après stabilisation, le courant de ligne est récupéré pour être analysé. En 25 négligeant la capacité de la ligne (Cl « Cf), on a : Ut * sin(cot) = It * ((RI + * sin(cot + (p) + ((/,/ + Lf) * co - * cos(cot + (p)) 30 Avec: - Ut*sin(cot) : Tension injectée sur la ligne de détection pour effectuer la mesure - It * sin(cot + (p) : Courant mesuré sur la ligne de détection - 1 5 - - RI : Résistance de la ligne - LI : Inductance de la ligne - Lf : Inductance de la fin de ligne - Cf : Capacité de la fin de ligne - Rf : Résistance de la fin de ligne Selon l'invention, on prévoit deux solutions. Solution A : On accorde la fréquence du signal de test à la fréquence de résonance de la fin de ligne. Dans ce cas, on a : ((LI + Lf)* Cf1 = 0 et (p = 0 * La résistance de la ligne de détection vaut : Ut RI = -It- Rf Pour utiliser ce résultat, la fréquence du signal de test est de préférence ajustable dans la plage suivante: fmax = 2*Irign*Cf fmin = 2*7r,i(LI+Ln*Cf A titre d'exemple, on peut utiliser les valeurs suivantes : Ligne faiblement inductive : - Lf = 4.7 mH 25 - Rf = 22 Ohm - Cf = 4.7 uF - LI = 1 mH Fmax = 1071 Hz Fmin = 972 Hz 30 Soit F = 1021 Hz +/- 5% - 1 6 - Ligne fortement inductive : - Lf = 4.7 mH - Rf = 22 Ohm - Cf = 4.7 uF - LI = 10 mH Fmax = 1071 Hz Fmin = 605 Hz Soit F = 838 Hz +/-30% On pourrait utiliser un signal de test à fréquence constante si l'on avait LI « Lf. Malheureusement, cela conduirait à utiliser de grosses et onéreuses selfs pour la fin de ligne et augmenterait le temps de stabilisation.

Solution B : On mesure la phase entre la tension et le courant de la ligne. On multiplie alors les deux membres de l'équation par sin(cot +(p) Ut * sin(cot) * sinGot + (p) = /t (RI + Rf) * sinGot + (p) + ((LI + Lf) * co ( 1 Cf * )* cos(cot + (p) co * sin(cot + (p) En intégrant l'équation sur une période du signal de test, on obtient : 1 -*U*cos((p) = 1 -* / * (RI + Rf) 2 2 La résistance de la ligne de détection vaut : RI = -Ut * cos((p) - Rf it Dans ce cas on a : cos((p) = RI+Rf \I(RI+Rf)2+((LI+Lf)*(,) cfl*co)2 - 1 7 - cos((p)= 1 +Lf)*. 1 2 . RI + Rf (RI + Rn * C co) i+( Les deux solutions A et B permettent d'obtenir la valeur de la résistance série avec une grande précision. Pour améliorer la précision de la mesure et son immunité au bruit, la mesure pourrait s'effectuer sur plusieurs périodes du signal de test, par exemple 3. En ce qui concerne la période de la mesure, à la fin de la mesure, il faut réalimenter les détecteurs pendant un temps suffisamment important pour 10 que leur condensateur de filtrage d'alimentation soit complètement rechargé avant de passer à la mesure suivante. Si on considère que les détecteurs sont tous identiques et sont disposés en grappe au bout de la ligne, on a, en négligeant l'influence de l'EFL : uto = RI * II + Ud 15 Avec : U10 : tension de ligne appliquée pour recharger les détecteurs RI : Résistance de la ligne Ud : tension aux bornes des détecteurs 20 On a également : 1 II Ud = UdO + -Cd1 (-n- Id)dt 1 II U10 = RI * II + UdO +d1 (-n- id)dt Avec : 25 UdO : Tension du détecteur au début du cycle de recharge n : Nombre de détecteurs Cd : Condensateur de filtrage d'alimentation d'un détecteur Id : Consommation d'un détecteur en veille - 18- D'où : zUd t Il = n* Id RI *e R1*n*Cd Avec : MM: Variation de tension appliquée aux détecteurs pour ouvrir la fenêtre de mesure Le temps de recharge des détecteurs vaut alors : ((Il - n* Id)* RI) t = -RI* n* Cd * log zUd A titre d'exemple, si l'on considère que les détecteurs sont complètement rechargés quand le courant de ligne ne variera pratiquement plus, par exemple quand il atteint 105% de sa valeur finale, on a : ((0.05 * n* Id) * RI) Trecharge = -RI * n * Cd * log zUd Avec : n = 32 détecteurs Id = 515 pA Cd = 1uF (condensateur de filtrage de l'alimentation d'un détecteur) zUd = 3.6V (pour ouvrir une fenêtre de mesure de 7ms) RI = 100 Ohm (Résistance de ligne max à mesurer) Trecharge=12ms La période minimale de mesure vaut : Durée de la fenêtre de mesure + temps de recharge des détecteurs Cd * AlId ((Il -n* Id)* RI) RI *n* Cd * log Id zUd Où : n : Nombre de détecteurs Cd : Condensateur de filtrage d'alimentation d'un détecteur - 19 Id : Consommation d'un détecteur en veille AUd : Variation de tension appliquée aux bornes des détecteurs pour ouvrir une fenêtre de mesure (valeur négative) Il : Valeur finale du courant de la ligne de détection (tend vers n * Id) RI : Valeur maximale de la résistance de la ligne de détection. A titre d'exemple, on peut choisir une période de mesure égale à 110ms. On va maintenant décrire un exemple de réalisation du procédé selon la présente invention mis en oeuvre par une ECS telle qu'illustrée sur la figure 7. On retrouve schématiquement la liaison câblée 1 comportant des détecteurs D et un élément de fin de ligne EFL. L'ECS comprend une première unité de traitement 2 mettant en oeuvre une logique conventionnelle d'alimentation d'une liaison câblée, cette logique étant adaptée selon l'invention. L'ECS selon l'invention comprend également une seconde unité de traitement 3 mettant en oeuvre une logique de test selon l'invention. Un circuit électronique d'amplification, schématiquement et simplement représenté par l'élément 4, injecte le signal de mesure dans liaison câblée 1. Ce signal de mesure provient de la somme entre un signal fenêtre provenant de la première unité de traitement et un signal test provenant de la seconde unité de traitement. Le courant de mesure I est réinjecté dans les deux unités de traitement. La seconde unité de traitement 3 reçoit également le signal de mesure de façon à réaliser le calcul de la résistance série. Lorsqu'une défaillance est détectée, un signal de défaut est transmis vers la première unité de traitement. On va maintenant décrire à titre d'exemple non limitatif le calcul de valeurs caractéristiques pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention au sein du système de la figure 7.

La logique de test peut être la suivante : - Sortie défaut tout ou rien, sur LED - Défaut si Rligne > 80 Ohm - Période de la mesure : 110 ms - 20 - - Temps de stabilisation : 4 ms - Temps de mesure : 3ms - Fréquence d'échantillonnage 96000 éch/s - Chute de tension pour ouvrir la fenêtre de mesure : 6V - Signal de test sur la ligne : - Forme : carré filtré par un RC - Période : ims - Amplitude : 0.2Vcàc env. - Prise en compte déphasage tension / courant de test - Calcul effectué sur le fondamental du signal de test - Compensation de l'erreur de stabilisation suite à l'ouverture de la fenêtre de mesure. - Traitement des signaux réalisé par un micro-contrôleur dsPIC L'élément fin de ligne peut être de différentes formes : EFL=LRC - L=4.7mH - R = 22 Ohm - C = 4.7 uF Ou EFL = RC - R = 22 Ohm - C = 4.7 uF Pour mettre en oeuvre l'invention, on réalise notamment les étapes suivantes : On applique une tension --uugne,-, (t) sur la ligne de détection : Uligne (t) = Uf enêtre(t) + Utest (t) Avec : +c Uf enêtre(t) = Ufeno - AUfen * 1 (u(t - Tm - n * Tf en) - u(t - Tf en - n * Tf en)) n=0 - 2 1 - u(x): Fonction échelon unité ufeno: 24V Aufen: Chute de tension nécessaire pour ouvrir la fenêtre de mesure (6V pour 7ms) Tfen: Période de la mesure (110ms) Tm: Ouverture de la fenêtre après le début du cycle de mesure (103ms) (Tien - Tm = Durée de la mesure) +co utest(t) = Ant * (1(1 - 2 * (u(t - 2 * n * Tfen) - u(t - Tfen - 2 * n * Tfen))) n=0 +co Tt 1(u(t - k * Tt) - u(t - 7 - k * Tt)) k=0 Aut: Amplitude du signal de test (0.2Vcàc) Tt: Période du signal de test On choisit : Tfen = nf en * Tt et Tm = nm * Tt avec 0 < nm < nfen On mesure un courant de ligne i (t) iUgne(t) = lfenêtre(t) itest(t) Stabilisation : 20 Avec le signal de test utilisé, on constate : +co Tt utigne(t) uugne(t Tfen) = (-1)1 * 2 * Aut * (u(t - k * Tt) - u(t - - k * Tt)) k=0 2 iiigne(t) - iiigne(t - Tfen) correspond au courant sur la ligne lorsqu'on applique cette tension sur la ligne. Le courant de stabilisation disparaît en faisant cette soustraction. 15 25 - 22 Si l'amplificateur utilisé pour la lecture de courant ne risquait pas de saturer pendant les transitoires, on pourrait s'affranchir de la phase de stabilisation.

Dans le cas présent, on prévoit quand même une durée de 4 * Tt (4ms). Ce qui donne Ts = ns *Tt = Tm + 4 * Tt Calcul de la résistance de ligne : La résistance de ligne est déterminée en utilisant uiigne(t) - utigne(t - Tfen) et iiigne(t) - iiigne(t Tfen) à chaque cycle de mesure entre Ts+k*Tfen et- Tfen k * Tfen à partir des fondamentaux de ces signaux. Soit : Ut : Amplitude du fondamental du signal de test appliqué sur la ligne It : Le courant correspondant. On cherche à calculer : Ut R = RI + Rf = * cos((p)It RI: Résistance série de la ligne Rf : Résistance de l'EFL cp: Phase entre la tension et le courant On a: 1 Ut = - 2 fondamental de aligne (t) aligne (t Tfen) et 1 It = -2 fondamental de iiigne(t) - iiigne(t - Tfen) Calculer R revient à calculer les fondamentaux de uugne(t) et iiigne(t) lors de deux cycles de mesures successifs. 1" cycle de mesure : 30 Utc1 = Tf' - aligne (t) * COS (2 * 1T * -t 7's+k*T fen Tt - 2 3 - (k+i)*Tfen * dt 2 Uts1 = Tf' - 1Ts+k*Tfen u/igne (t) * sin (2 * n- * -Tt) *dt t (k+1)*T fen Ut1= UtC12 Uts1 + 2 2 'tc1 = Tf' - 1Ts+k*Tfen 'ligne (t) * COS (2 (k+1)*T fen * * dt Tt * 2 'ts1 = Tf' - 1Ts+k*Tfen 'ligne (t) * sin (2 t * *-/ Tt (k +1)* Tfen * dt It1=.\lItC12 + 2 Cycle suivant : 2 Utc2 = Tf en - 1Ts+(k+1)*Tfen *Cos (2 * n- * -Tt) * dt (k+2) *T fen aligne (t) 2 f (k+2)*T fen iTs+(k+1)*Tfen aligne (t) * sin (2 * n- * -Tt) * dt Uts2 = Tf en - Ut2=.\lUtc2 2 +ts22 2 'tc2 = Tf en - 1Ts+ (k+1)*Tfen (t) * cos (2 * n- *dt dt Tt (k+2)*T fen 2 f (k+2)*T fen 'ts2 = 'ligne (t) * sin C2 * n- * - * dt Tf en - iTs+(k+1)*Tf en Tt Itc22 Its2 2 - 24 - Pour éviter de calculer des racines et des cosinus, on calcule : Ut * It * cos((P) R= It 2 Ut * It * cos((p) - (Uni_ Utc2)* (itci /ta) + (Uts1 Uts2) * (Itsl - 45.2) ./Ï - (itci /ta)* (itci /ta) + (itsi 45.2) * (itsi 45.2) R= (Uni_ - Utc2) * (Itcl Itc2) + (Uts1 Uts2) * (Its1 Its2) (Itcl Itc2) * (Itcl Itc2) + (Its1 Its2) * (Its1 Its2) Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance d'une liaison câblée par mesure de résistance série, cette liaison câblée reliant une unité de contrôle et de surveillance ECS à des équipements de détection d'incendie, caractérisé en ce que la liaison câblée ayant un élément de fin de ligne EFL, on détermine la résistance série de cette liaison câblée en réalisant les opérations suivantes : - l'unité de contrôle et de surveillance ECS applique sur la liaison câblée un signal de mesure en tension qui est la somme de deux signaux en tension : - un premier signal, dit signal fenêtre, alimentant les équipements de détection d'incendie et introduisant un créneau de chute de tension, ce créneau définissant une fenêtre temporelle de mesure pendant laquelle les équipements de détection d'incendie sont en mode veille, - un second signal, dit signal de test dont la fréquence est différente de la fréquence du premier signal ; ce signal de test étant appliqué au moins pendant la fenêtre de mesure tout en maintenant les équipements de détection d'incendie en mode veille ; ce signal de test étant déterminé de telle sorte que l'élément de fin de ligne est équivalent à un court-circuit à la fréquence du signal de test et non à la fréquence du signal fenêtre, - pendant la fenêtre temporelle de mesure, l'unité de contrôle et de surveillance ECS détecte un courant traversant l'élément de fin de ligne et en déduit la résistance série de la liaison câblée.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de fin de ligne est un circuit RLC série, le condensateur du circuit RLC présentant une capacité supérieure à la capacité équivalente de la liaison câblée de sorte que cette capacité équivalente est négligeable.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour déterminer la résistance série RI de la liaison câblée, on détermine l'une des harmoniques de la tension Ut du signal de test et du courant It du signal de test, et on calcule :- 2 6 - Rl Ut,n = - X COS(cPn) Rf It,n RI étant la résistance série à calculer, Ut,n étant l'amplitude de l'harmonique de rang n de la tension du signal de test (V), It,n étant l'amplitude de l'harmonique de rang n du courant mesuré sur la liaison câblée (A), Rf étant la résistance de l'élément de fin de ligne, (pn étant la phase de l'harmonique de rang n entre la tension et le courant du signal de test.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour déterminer une harmonique de la tension Ut du signal de test et du courant It du signal de test : - on génère le signal ut(t) en parfait synchronisme avec deux signaux de référence sinusoïdaux déphasés de 90°, on calcule l'intégrale du produit de la tension uugne(t) et du courant i (t) du signal de mesure par ces deux signaux de référence sur une période du signal de test et on en déduit une de leurs harmoniques Utigne,n et -ligne,n - on établit que les harmoniques obtenues sont uniquement les harmoniques du signal de test : Ut, n = Utigne,n. et It, n = -ligne,n
5. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour déterminer une harmonique de la tension Ut du signal de test et du courant It du signal de test : - on génère le signal ut(t) en parfait synchronisme avec deux signaux de référence sinusoïdaux déphasés de 90°, on calcule l'intégrale du produit de la tension Uligne(t) et du courant i (t) du signal de mesure par ces deux signaux de référence sur une période du signal de test et on en déduit une de leurs harmoniques de rang n Utigne,n et -ligne,n - on effectue un second cycle de mesure en déphasant le signal de test de 180° au moment de l'ouverture de la fenêtre temporelle de mesure, et - on obtient les harmoniques du signal de test par : (-1)k Ut, n = 2 (Uligne,n1-Uligne,n2)- 27(_)k lt, n = 2 (higne,n1-Iligne,n2) n1 , n2 étant deux mesures consécutives sur l'harmonique de rang n.
6. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit RLC série est accordé sur le fondamental du signal de test.
7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour déterminer la résistance série RI de la liaison câblée, on accorde la fréquence du signal de test à la fréquence de résonance de l'élément de fin de ligne et on calcule : RI = u-t f R it RI étant la résistance série à calculer, Ut étant l'amplitude en tension du signal de test, It étant le courant mesuré sur la liaison câblée, Rf étant la résistance de l'élément de fin de ligne.
8. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour déterminer la résistance série RI de la liaison câblée, on mesure la phase cp entre la tension et le courant du signal de test et on calcule : RI = -Ut x cos((p) - Rf it RI étant la résistance série à calculer, Ut étant l'amplitude en tension du signal de test, It étant le courant mesuré sur la liaison câblée, Rf étant la résistance de l'élément de fin de ligne, cp étant la phase entre la tension et le courant du signal de test.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée entre deux fenêtres de mesure est supérieure au temps de charge de condensateurs de filtrage d'alimentation disposés dans des équipements de détection d'incendie.
10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal fenêtre est un signal créneau de fréquence inférieure à la fréquence du signal de test.- 28 -
11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fenêtre temporelle de mesure a une durée de 7ms, une chute de tension de 6v pour une tension d'alimentation des équipements de détection d'incendie de 24V.
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on ne réalise la mesure qu'après une durée de stabilisation prédéterminée au début de la fenêtre temporelle de mesure. 10
13. 13. Unité de contrôle et de surveillance ECS comprenant une unité de traitement pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans une liaison câblée associée à des équipements de détection d'incendie, cette unité de contrôle et de 15 surveillance ECS comprenant en outre un amplificateur de sortie pour appliquer le signal de mesure dans la liaison câblée, les équations de calcul de la résistance série RI intégrant en outre la résistance de sortie de cet amplificateur. 20