FR3050883B1 - Dispositif et procede pour recevoir des telecommandes transpises par au moins deux canaux independants dans un reseau electrique - Google Patents

Abstract

Selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif numérique (1) pour recevoir des télécommandes et le cas échéant des informations associées transmises par le biais d'au moins deux canaux de communication indépendants par courants porteurs en ligne dont les fréquences porteuses sont inférieures à 3000 Hz dans un réseau de distribution électrique (2). Le dispositif selon l'invention comprend un composant électronique numérique (3) de réception des au moins deux canaux de communication par des moyens logiciels, un frontal analogique (8) et un sous-ensemble d'alimentation (10) raccordés à la tension (9) du réseau électrique. Selon un second aspect, l'invention concerne un procédé mis en œuvre par logiciel dans un dispositif selon l'invention pour recevoir des télécommandes et le cas échéant des informations associées transmises par courants porteurs en ligne dont les fréquences porteuses sont inférieures à 3000 Hz dans un réseau de distribution électrique.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR RECEVOIR DES TELECOMMANDES TRANSMISES PAR AU MOINS DEUX CANAUX INDEPENDANTS DANS UN RESEAU ELECTRIQUE

Domaine technique

L'invention se situe dans le domaine de la gestion des réseaux de distribution électrique.

Etat de la technique antérieure

La gestion des réseaux électriques repose depuis longtemps la transmission d'informations tarifaires aux installations terminales du réseau pour asservir les moyens de comptage et le cas échéant le fonctionnement de charges de puissance telles que les chauffe-eaux électriques. Pour ce faire, les infrastructures de gestion des réseaux électriques utilisent le plus souvent des moyens de communication dits par courants porteurs en ligne (acronymes « CPL » en français et « PLC » en langue anglaise) pour transmettre des ordres de télécommande à des récepteurs pouvant être intégrés dans les compteurs électriques ou être installés sous la forme d'appareils électriques récepteurs dédiés dans les installations terminales.

Bien que de conception ancienne et initialement promises à l'obsolescence par l'arrivée de standards plus sophistiqués tels que par exemple le standard dit « G3 » en Europe, les solutions de transmission de télécommandes par courants porteurs en ligne dites par télécommande centralisée à fréquence musicale (connues sous l'acronyme TCFM en français et sous l'appellation « ripple control » en langue anglaise), présentent des avantages qui devraient conduire les gestionnaires de réseaux électriques à préférer maintenir leur exploitation aux côtés de solutions plus récentes dont elles sont finalement davantage complémentaires que concurrentes. Les solutions plus récentes offrent en effet des avantages tels que la bidirectionnalité des communications, une capacité d'adressage point à point des récepteurs et une capacité de transport de plus gros volumes de données mais les TCFM sont considérablement plus performantes dès qu'il s'agit de diffuser des petites quantités d'informations simultanément à un grand nombre de récepteurs. Les avantages des TCFM sur les CPL fonctionnant à plus haute fréquence avec un débit binaire plus élevé sont une plus grande portée, de l'ordre de 150 km contre plusieurs centaines de mètres seulement avec les

-2CPL à haut débit, une plus grande immunité aux parasites, une capacité à diffuser simultanément des télécommandes à un beaucoup plus grand nombre de récepteurs, de l'ordre de plusieurs milliers contre seulement une cinquantaine en plusieurs bonds de retransmission avec les CPL à haut débit, des temps de transmission longs mais prédéterminés contre des temps de transmission aléatoires pouvant être finalement plus longs, une meilleure efficacité énergétique globale, une absence de production de pollution électromagnétique, une protection physique intrinsèque contre des intrusions malveillantes, des coûts de mise en œuvre plus faible.

Par ailleurs, le développement récent de la production d'énergie décentralisée et bientôt le déploiement de moyens de stockage décentralisés ainsi que l'arrivée massive des véhicules électriques font apparaître de nouveaux besoins en matière de transmission de télécommandes qui vont au delà de la simple gestion tarifaire de l'électricité.

L'apparition de ces nouveaux besoins de transmission de télécommandes ayant un caractère temps réel qui s'ajoutent aux besoins traditionnels de la gestion tarifaire va poser des problèmes d'engorgement des capacités de transmission des infrastructures de télécommunication existantes dans les réseaux électriques.

On connaît le brevet publié sous le numéro EP0183881. Il présente une solution pour réaliser un récepteur apte à recevoir plusieurs fréquences porteuses mais cette solution présente de nombreux inconvénients. En effet, cette solution est basée sur un filtre matériel externe unique qui est configurable automatiquement pour offrir la sélectivité voulue à une fréquence porteuse donnée en fonction des fréquences reçues. Une telle solution peut répondre au problème technique qu'elle visait explicitement, à savoir proposer un récepteur multifréquence dans un contexte de migration de standard devant être rendue possible après l'installation du récepteur dans le cadre d'une exploitation n'utilisant qu'une seule porteuse au sein d'un ensemble de fréquences prédéterminées. Mais une telle solution ne mettant en œuvre qu'un seul filtre et un balayage séquentiel des différentes fréquences porteuses possibles par pilotage de la fréquence centrale du filtre, n'est pas apte à fonctionner de manière sûre et sans risque de perte de message dans un contexte d'exploitation simultanée ou en séquences rapprochées de plusieurs fréquences. En outre, la mise en œuvre d'une telle

-3 solution, du fait de l'utilisation d'un filtre externe matériel pilotable et de détecteurs de fréquence et d'enveloppe matériels analogiques est coûteuse, encombrante et consommatrice d'énergie.

Exposé de l'invention

Le but de la présente invention est de remédier au moins partiellement aux problèmes évoqués précédemment en proposant des solutions techniques pour répondre au besoin d'accroissement des capacités de transmission de télécommandes dans les réseaux électriques en s'appuyant autant que possible les matériels d'émission déjà déployés et en limitant les besoins de nouveaux investissement le cas échéant. La mise en œuvre de l'invention permet d'accroître les capacités globales du système de télécommande au sein d'un réseau électrique, par exemple en répartissant les canaux de communication par catégorie d'usage. Par exemple en attribuant un canal de communication TCFM avec une fréquence porteuse donnée et le cas échéant un codage de l'information dédié à la gestion tarifaire; en attribuant un autre canal de communication indépendant ayant une seconde fréquence porteuse et le cas échéant un autre codage de l'information au pilotage des charges diffuses dans le cadre de l'équilibrage en temps réel de la consommation et de la production dans le réseau électrique; et possiblement en attribuant un troisième canal de communication ayant une troisième fréquence porteuse et/ou codage de l'information spécifique à la gestion de l'éclairage public. L'invention permet en outre la transmission des fréquences porteuses en séquences rapprochées ou simultanément sans risque de perte de message dans les récepteurs.

L'utilisation de plusieurs canaux de télécommande TCFM pour répondre aux besoins du réseau électrique est d'autant plus avantageuse que les transmetteurs de télécommande centralisée TCFM récents sont capables de gérer des transmissions utilisant plusieurs canaux de télécommande indépendants, ceci quasiment sans aucun surcoût car les équipements électrotechniques associés pour l'injection des signaux restent les mêmes à quelques condensateurs de compensation près dont la mise en œuvre est aisément pilotable automatiquement par le transmetteur TCFM en fonction de la fréquence de la porteuse à transmettre à un moment donné. La capacité à

-4transmettre des télécommandes à des fréquences porteuses différentes, et le cas échéant selon des protocoles de codage différents, reste le plus souvent à l'état latent dans les équipements d'émission car elle est prévue par les constructeurs mais n'est généralement pas exploitée par les opérateurs. En outre, les solutions entièrement logicielles pour les récepteurs numériques selon l'invention permettent d'ajouter des canaux de télécommandes indépendants dans les équipements de réception à un coût marginal faible, voire nul par rapport à un récepteur TCFM mono porteuse à l'état de l'art.

Le dispositif numérique selon l'invention est prévu pour recevoir des télécommandes et le cas échéant des informations associées transmises par le biais d'au moins deux canaux de communication indépendants par courants porteurs en ligne dont les fréquences porteuses sont inférieures à 3000 Hz dans un réseau de distribution électrique. On entend par information associée à une télécommande, toute information supplémentaire au delà d'un code de télécommande qui est encodée dans la trame reçue. Il s'agit par exemple d'un ou de plusieurs paramètres précisant les conditions d'utilisation d'un code de télécommande donné ou encore de données transportées par un canal de communication. Dans certaines variantes de mise en œuvre, les données associées à des télécommandes sont en tout ou partie des informations d'adressage utilisées par le dispositif de réception selon l'invention, ou par un appareil externe utilisant les informations reçues, pour déterminer si la télécommande associée doit être exécutée ou non, par comparaison des informations d'adressage reçues à des informations locales propres au dispositif ou à l'appareil externe.

Le dispositif selon l'invention comprend :

- Un composant électronique numérique de réception non spécifique, c'est-à-dire qui n'est pas spécifiquement conçu pour la réception d'impulsions résultant de la modulation en tout ou rien d'au moins deux fréquences porteuses et pour le décodage des messages constitués à partir de telles impulsions, un composant qui en outre ne comprend pas nécessairement un microprocesseur de type processeur de signal numérique (connu sous l'acronyme « DSP » en langue anglaise) ou qui ne comprend pas nécessairement un microprocesseur comprenant des instructions optimisées pour le traitement du signal comme par exemple « multiplie et accumule » en un cycle d'horloge. Ce composant

- 5 numérique est avantageusement unique dans un appareil mettant en œuvre l'invention. Unique non seulement pour assurer la totalité des fonctions de réception numérique selon l'invention mais aussi pour mettre en œuvre au moins un sous-ensemble logiciel et/ou des ressources matérielles additionnels assurant d'autres fonctions de l'appareil que la réception selon l'invention. Un tel composant est par exemple un microcontrôleur à usage général ou un composant dit « système sur une puce » (connu sous l'appellation « System On a Chip » ou l'acronyme « SoC » en langue anglaise). Le composant électronique numérique de réception selon l'invention comprend au moins un microprocesseur, un convertisseur analogique-numérique, au moins une mémoire de programme comprenant des sous-ensembles logiciels, avantageusement tous les sous-ensembles logiciels, notamment de traitement du signal, nécessaires à la réception des au moins deux canaux de communication exclusivement par des moyens logiciels. On entend par « sous-ensemble logiciel » tout code exécutable par un microprocesseur pouvant être associé à une fonctionnalité déterminée.

Le composant électronique numérique de réception comprend en outre une interface logicielle et/ou matérielle avec des moyens logiciels et/ou matériels pour utiliser les télécommandes reçues et/ou le cas échéant les informations associées.

Il s'agit par exemple de transmettre une information reçue selon l'invention à un processus applicatif externe à l'invention mais qui est mis en œuvre sous la forme d'un logiciel exécuté par le même microprocesseur ou par un autre microprocesseur compris dans le même composant numérique que celui mettant en œuvre l'invention. Il s'agit aussi par exemple de transmettre une information reçue selon l'invention à un sous-ensemble ou à un équipement électronique externe à l'invention au moyen d'une interface matérielle parallèle ou série permettant de transmettre ou d'échanger des informations selon un protocole donné. Le dispositif de réception selon l'invention formant dans ce cas d'utilisation un périphérique de communication connu de la personne du métier sous l'appellation « modem ». Enfin il s'agit aussi par exemple de piloter directement des sorties en tout ou rien en

-6fonction des télécommandes reçues selon l'invention. Les moyens mis en œuvre dans ledit composant électronique numérique pour réaliser une interface pour utiliser les informations reçues sont par exemple une ou plusieurs lignes d'entrée-sortie génériques pilotées par un programme approprié. C'est aussi par exemple tout périphérique intégré prévu pour mettre en œuvre une liaison série tels que des blocs fonctionnels courants dans les microcontrôleurs du marché qui sont connus de la personne du métier sous les appellations « UART », « USART », « SPI », « I2C », « USB » etc.

Il est en outre prévu que les moyens internes au composant électronique numérique formant l'interface pour utiliser les informations reçues soient complétés par des composants électroniques tels que des composants intégrés dits d'interface ou des composants discrets actifs ou passifs pour par exemple adapter des tensions ou des courants de sortie et/ou protéger les entres-sorties dudit composant numérique contre les surtensions, et/ou des composants optoélectroniques tels que des optocoupleurs et/ou des composants électromécaniques tels que des relais, et/ou d'autres sous-ensembles ou appareils formant des blocs fonctionnels complets tels qu'un compteur électrique, un gestionnaire d'énergie, un sous ensemble de régulation ou de programmation d'un chauffe-eau ou d'un appareil de chauffage et/ou de climatisation disposant ou non d'une capacité de stockage thermique, un gestionnaire de production d'électricité décentralisée tel qu'un bloc onduleur intelligeant complétant des panneaux photovoltaïques, une borne de recharge d'un véhicule électrique etc.

- un sous-ensemble électronique, dit frontal analogique, fournissant audit convertisseur analogique-numérique, un signal analogique ayant des caractéristiques électriques appropriées en tension et en fréquence à partir de la tension du réseau électrique. Ce sous-ensemble analogique comprend par exemple un condensateur de classe d'isolement dite « X2 » ou un transformateur de couplage permettant le passage des signaux aux fréquences porteuses d'intérêt tout en séparant la tension alternative de forte amplitude à la fréquence nominale du réseau électrique, des basses tensions continues auxquelles fonctionne ledit composant électronique numérique et le convertisseur analogique

-7numérique qu'il contient. Selon les variantes de mise en œuvre, le frontal analogique selon l'invention peut ne comprendre que des composants passifs, par exemple pour fixer la tension au repos à miéchelle du convertisseur analogique numérique et pour réaliser un filtre passe-bas de type RC formant un filtre dit « antirepliement » simplifié. Certaines variantes comprennent néanmoins des diodes de protection contre les surtensions ou encore des diodes d'écrêtage dites de « clamping » empêchant la tension de sortie du frontal analogique d'excéder la tension d'alimentation du composant électronique numérique de réception lorsque ce dernier n'en comprend pas pour protéger l'entrée du convertisseur analogique-numérique. Dans certaines variantes de mise en œuvre de l'invention, le frontal analogique comprend au moins un amplificateur opérationnel pour réaliser un pré-filtrage analogique du signal de type passe-bas, passebande ou centré sur au moins une des fréquences porteuses, ce filtre étant le cas échéant, conçu pour avoir un gain supérieur à l'unité pour le signal à l'au moins une fréquence porteuse relativement au signal à la fréquence fondamentale du réseau électrique dont l'amplitude est considérablement supérieure. L'apport d'un gain initial amplifiant les signaux utiles relativement à la fréquence fondamentale du secteur dans le frontal analogique est avantageux par exemple pour atteindre une sensibilité du récepteur dite « demi-taux »;

- un sous-ensemble d'alimentation basse-tension fournissant à partir de la tension du réseau électrique, au moins une tension continue appropriée en tension et en courant pour alimenter au moins ledit composant électronique numérique de réception et, le cas échéant, ledit frontal analogique et/ou des moyens additionnels pour utiliser des télécommandes reçues et/ou le cas échéant des informations associées. Il s'agit par exemple d'un sous-ensemble d'alimentation à transformateur abaisseur de tension, à condensateur série pour former une alimentation dite capacitive, à résistance puissance pour abaisser la tension du réseau, à découpage etc. Le sous-ensemble d'alimentation basse-tension fournissant par exemple une tension continue de 5 V jusqu'à 100 mA pour alimenter le composant électronique numérique de réception et le cas échéant le frontal analogique, ainsi qu'une

- 8 alimentation de 12 V ou de 24 V dimensionnée en courant pour l'alimentation de la bobine d'un ou de plusieurs relais formant une interface pour le pilotage de l'alimentation d'un ou de plusieurs équipements externes.

Il est prévu que le dispositif selon l'invention comprenne en outre des moyens logiciels et/ou matériels additionnels relativement à ceux utilisés pour la réception, pour produire des effets techniques en rapport avec des caractéristiques fonctionnelles d'un appareil ou d'un système complet à partir de télécommandes reçues et/ou le cas échéant d'informations associées. Il s'agit de compléter les moyens logiciels et matériels nécessaires à la réception selon l'invention pour former un appareil ou un système complet ayant une utilité fonctionnelle et qui utilise des télécommandes reçues selon l'invention et/ou le cas échéant des informations associées. Il s'agit par exemple de constituer un appareil relais de réception autonome, un appareil compteur électrique communicant selon l'invention, un appareil gestionnaire d'énergie, un appareil chauffe-eau, un appareil de chauffage ou de climatisation communicant, un appareil borne de recharge pour véhicule électrique ou encore d'un système formé d'un modem récepteur selon l'invention et d'un autre appareil exploitant des télécommandes reçues selon l'invention et/ou le cas échéant des informations associées.

Il est aussi prévu que l'au moins une mémoire de programme dudit composant électronique numérique de réception selon l'invention comprenne:

- un sous-ensemble logiciel échantillonnant le signal par lecture périodique du résultat de la conversion réalisée par ledit convertisseur analogique-numérique. Il s'agit par exemple d'un bloc de code exécuté à une fréquence fixe précise, obtenue au moyen d'une interruption générée périodiquement par l'arrivée à échéance d'une temporisation matérielle intégrée dans le composant électronique numérique de réception (un périphérique courant dans les composants génériques tels que les microcontrôleurs, connu sous l'appellation « timer » en langue anglaise). Compte tenu du caractère déterminant de la précision de la fréquence d'échantillonnage pour les performances du dispositif de réception selon l'invention, il est prévu de piloter le « timer » intégré dans le composant électronique de réception au moyen d'une horloge

-9maitresse issue d'une source à la fois précise et stable dans le temps et en fonction de la température, par exemple un quartz;

- au moins un sous-ensemble logiciel de traitement du signal, agencé pour éliminer du signal échantillonné à une fréquence d'échantillonnage donnée, les composantes à la fréquence fondamentale de la tension alternative du réseau électrique et les composantes aux fréquences harmoniques de la fréquence du réseau électrique qui sont proches d'au moins une desdites fréquences porteuses. On entend par « éliminer », atténuer les composantes du signal à la fréquence fondamentale de la tension alternative du réseau électrique et ses principales harmoniques, en particulier l'harmonique 3, à des niveaux suffisamment faibles pour atteindre la sensibilité de réception de la fréquence porteuse et l'immunité vis-à-vis des signaux perturbateurs à des niveaux qui sont précisés dans des normes applicables aux appareils mettant en œuvre l'invention. Il s'agit par exemple de supprimer les composantes du signal à la fréquence nominale de la tension alternative du réseau électrique, typiquement 50 Hz ou 60 Hz selon les pays, et les composantes aux fréquences multiples de la fondamentale qui sont proches d'au moins une desdites fréquences porteuses. Par exemple dans le cas de fréquences porteuses à 175 Hz et 188 Hz, on élimine respectivement les composantes à 100 HZ, 150 Hz, 200 Hz, 250 Hz, 300 Hz dans un réseau à 50 Hz et 120 HZ, 180 Hz, 240 Hz, 300 Hz, 360 Hz dans un réseau à 60 Hz). Il est prévu pour cela d'utiliser par exemple une structure de filtre numérique connue sous l'appellation « filtre en peigne » dont le logiciel mettant en œuvre l'algorithme est exécuté à la fréquence d'échantillonnage du signal à la suite de la lecture du résultat de la conversion réalisée par ledit convertisseur analogique-numérique;

- au moins deux sous-ensembles logiciels de traitement du signal, à raison d'un par fréquence porteuse à recevoir, les au moins deux sousensembles logiciels étant agencés pour extraire les composantes à ladite fréquence porteuse d'un signal dans lequel les composantes à la fréquence nominale de la tension alternative du réseau électrique et les composantes aux fréquences harmoniques proches de ladite fréquence porteuse ont été préalablement éliminées. Il s'agit par exemple d'une structure de filtre numérique présentant un niveau de récursivité apte à

- 10 produire l'équivalent d'un phénomène de résonnance à la fréquence porteuse. Le logiciel mettant en œuvre l'algorithme de ce filtre est avantageusement exécuté à la fréquence d'échantillonnage du signal à partir du signal numérique de sortie du filtre atténuant la fréquence fondamentale du réseau électrique et ses premières harmoniques;

- au moins deux sous-ensembles logiciels de traitement du signal, à raison d'un par fréquence porteuse à recevoir, les au moins deux sousensembles logiciels étant agencés pour extraire l'enveloppe du signal à ladite fréquence porteuse. Il s'agit par exemple d'un traitement numérique comparant l'amplitude du signal numérique de sortie du filtre numérique d'extraction de porteuse précédent à un seuil se trouvant au dessus du plancher du bruit de fond et à un niveau permettant d'atteindre pour le récepteur la sensibilité spécifiée dans la norme à laquelle il doit être conforme. Le logiciel mettant en œuvre l'algorithme d'extraction de l'enveloppe du signal est avantageusement exécuté à la fréquence d'échantillonnage du signal à partir du signal numérique de sortie du filtre d'extraction de la fréquence porteuse correspondante;

- au moins deux sous-ensembles logiciels, à raison d'un par fréquence porteuse à recevoir, les au moins deux sous-ensembles logiciels étant agencés pour décoder les trames reçues, pour chaque canal de communication, à partir des impulsions formées par l'enveloppe du signal à ladite fréquence porteuse. Il s'agit par exemple de décoder des trames encodées à partir d'une pluralité d'impulsions correspondant à la présence à des instants donnés pendant un temps donnée d'une fréquence porteuse superposée à la tension nominale du secteur. De telles trames étant par exemple encodées selon des formats standards tels que le « code de télécommande à 175 Hz » et/ou le « code de télécommande à 188 Hz » décrits dans la norme HN 96-S-65 d'EDF ou selon tout autre format de trame normalisé ou propriétaire. Les logiciels mettant en œuvre les algorithmes de décodage des trames ne sont pas aussi contraints en matière de temps et d'instant d'exécution que les logiciels de traitement du signal précédents, il est ainsi prévu plusieurs variantes pour leur mise en œuvre. Par exemple dans le même sousprogramme d'interruption que les logiciels de traitement du signal qui sont exécutés à la fréquence d'échantillonnage, dans un autre sous

- 11 programme d'interruption exécuté à une fréquence plus faible que la fréquence d'échantillonnage, dans la boucle principale du programme qui est exécutée en tâche de fond ou encore dans un programme exécuté par un autre microprocesseur compris dans ledit composant électronique de réception le cas échéant.

L'invention prévoit aussi que l'au moins une mémoire de programme dudit composant électronique de réception comprend en outre au moins un sousensemble logiciel pour rendre tolérante la détection d'enveloppe à au moins un passage sous le seuil de détection du signal à la fréquence porteuse pendant une durée maximale prédéterminée. La mise en œuvre de ce raffinement de l'invention augmente la sensibilité du récepteur en lui permettant de fonctionner encore lorsque la qualité du signal reçu est dégradée au point de laisser apparaître des interruptions dans la réception du signal à une fréquence porteuse donnée.

L'invention prévoit aussi que l'au moins une mémoire de programme dudit composant électronique de réception comprenne en outre un sous-ensemble logiciel pour combiner au moins partiellement des télécommandes et/ou le cas échéant des informations associées reçues par des canaux de communication différents. C'est par exemple le cas lorsqu'un premier canal de communication dédié à la gestion tarifaire de l'abonnement du fournisseur d'électricité, basé sur une première fréquence porteuse, asservit le fonctionnement du chauffe-eau électrique et d'éventuels autres moyens de stockage d'énergie en fonction des conditions tarifaires, et lorsqu'un second canal de communication dédié à la gestion de l'équilibre du réseau électrique en temps réel, basé sur une seconde fréquence porteuse vise à pouvoir mettre à tout instant à l'arrêt ou en marche le chauffe-eau électrique et d'éventuels autres moyens de stockage d'énergie en fonction de besoins du réseau. Dans un tel cas, les deux canaux de communication visent le pilotage des mêmes charges de puissance dans l'installation terminale. Un sousensemble logiciel recevant les télécommandes issues des deux canaux de communication est alors prévu pour assurer leur combinaison de la manière la plus appropriée. Par exemple, un niveau de priorité supérieur peut être affecté aux télécommandes de gestion de l'équilibre du réseau qui ont un caractère exceptionnel par rapport aux télécommandes récurrentes de gestion tarifaire. Ceci au moins pour la mise à l'arrêt immédiat des charges

- 12 pour pallier par exemple un incident dans le réseau comme la perte d'un générateur. Il est prévu que le sous-ensemble logiciel combinant au moins partiellement des informations reçues par des canaux de communication différents afin de piloter des charges au moins partiellement communes, résolve en outre les cas de télécommandes aux effets antagonistes par la mise en œuvre de règles de préséance ou de gestion de priorité appropriées. L'invention prévoit aussi que l'au moins une mémoire de programme dudit composant électronique de réception comprenne en outre un sous-ensemble logiciel pour étaler dans le temps la mise en marche effective d'une charge de puissance après la réception d'une télécommande et/ou d'une information associée impliquant la mise en marche de la charge de puissance. Ce sousensemble logiciel additionnel est mis en œuvre pour répondre au besoin de création d'un foisonnement dans les mises en marche d'un grand nombre de charges de puissance diffuses pour éviter de créer une pointe risquant de faire disjoncter des protections en amont en cas de mise en marche synchronisée. Il est par exemple prévu des variantes de ce sous-ensemble logiciel additionnel dans lesquelles une solution statistique est mise en œuvre au moyen d'une variable aléatoire déterminant un temps de retard variable dans chaque récepteur entre la réception de la télécommande conduisant à une mise en marche et la mise en marche effective de la charge de puissance pilotée. D'autres variantes de sous-ensemble logiciel additionnel prévues mettent en œuvre des solutions déterministes d'étalement dans le temps des mises en marche. Ceci se fait par exemple en déterminant la durée de la temporisation à partir d'une constante associée à chaque dispositif lors de son installation ou de la fabrication. Dans cette variante, il revient à l'installateur ou au fabricant de créer le foisonnement recherché en gérant la diversité des durées et/ou leur répartition territoriale.

L'invention prévoit aussi que l'au moins une mémoire de programme dudit composant électronique de réception comprenne en outre un sous-ensemble logiciel pour gérer localement automatiquement au moins un changement d'état fonctionnel de l'objet télécommandé découlant de la réception d'une télécommande et/ou d'une information associée sans que la réception d'une autre télécommande et/ou d'une information associée soit nécessaire. Il s'agit par exemple de commandes temporisées dont la réception provoque de manière immédiate ou retardée un changement d'état de l'objet commandé à

- 13 distance, son retour à l'état fonctionnel initial ou son positionnement dans un autre état prédéterminé se faisant à l'échéance d'une temporisation gérée localement dans chaque récepteur. Certaines variantes prévoient le codage de la durée de temporisation dans la commande transmise elle-même. D'autre variantes prévoient que l'effet de la réception d'une télécommande unique soit l'exécution d'un cycle de fonctionnement avec retour automatique à un état fonctionnel déterminé qui peut ne pas être l'état initial avant réception. La mise en œuvre de ce sous-ensemble logiciel additionnel a pour effet de diviser au moins par deux le nombre d'ordres de télécommande à transmettre comparativement aux solutions classiques reposant sur la transmission de télécommandes distinctes pour chaque état fonctionnel possible de l'objet commandé à distance.

L'invention prévoit qu'en outre, lesdites au moins deux fréquences porteuses sont comprises entre 166 Hz et 1351 Hz.

L'invention prévoit qu'en outre, lesdites au moins deux fréquences porteuses sont 175 Hz et 188 Hz.

Le but de l'invention est aussi au moins en partie atteint au moyen d'un procédé mis en œuvre par logiciel dans un dispositif selon l'invention pour recevoir des télécommandes et le cas échéant des informations associées transmises par courants porteurs en ligne dont les fréquences porteuses sont inférieures à 3000 Hz dans un réseau de distribution électrique, ledit procédé est caractérisé en ce qu'il comprend :

- Une étape de conversion et d'échantillonnage numérique d'un signal analogique dérivé de la tension du réseau électrique auquel le dispositif est raccordé. Selon les caractéristiques du convertisseur analogiquenumérique embarqué, cette étape peut par exemple être mise en œuvre par lecture périodique du résultat de la conversion réalisée par ledit convertisseur analogique-numérique qui échantillonne le signal analogique et le convertit continûment en tâche de fond, ou l'échantillonnage du signal analogique et sa conversion peuvent être exécutés au coup par coup au rythme de la fréquence d'échantillonnage numérique, c'est-à-dire au rythme de la discrétisation du signal d'entrée du récepteur;

- au moins une étape d'élimination, par traitement numérique du signal, des composantes à la fréquence nominale de la tension alternative du

- 14 réseau électrique et des composantes aux fréquences multiples de ladite fréquence nominale proches d'au moins une desdites fréquences porteuses;

- pour chaque fréquence porteuse à recevoir, une étape d'extraction par traitement numérique du signal, des composantes à ladite fréquence porteuse d'un signal dans lequel les composantes à la fréquence nominale de la tension alternative du réseau électrique et les composantes aux fréquences multiples de ladite fréquence nominale proches de ladite fréquence porteuse ont été préalablement éliminées;

- pour chaque fréquence porteuse à recevoir, une étape d'extraction par traitement numérique du signal, de l'enveloppe du signal à ladite fréquence porteuse;

- pour chaque fréquence porteuse à recevoir, une étape de décodage des trames reçues à partir des impulsions formées par l'enveloppe du signal à ladite fréquence porteuse. Il est prévu des variantes de mise en œuvre de cette étape qui sont asynchrones relativement à la fréquence d'échantillonnage, d'autres qui décodent les trames dans le cadre d'un logiciel séquentiel exécuté au rythme de l'échantillonnage numérique à la suite des traitements numériques des signaux. Les décodages exécutés dans le cadre de l'invention sont les fonctions inverses des encodages choisis dans les transmetteurs. Il existe de nombreux standards en la matière qui sont normalisés ou propriétaires. Il s'agit par exemple d'associer une signification fonctionnelle à la présence ou à l'absence d'impulsions élémentaires de durées fixes ou variables selon les standards, en fonction du temps compté à partir d'une condition de démarrage de la trame, du message ou du télégramme selon les choix d'appellation. La condition de démarrage étant par exemple selon les standards, la réception d'une impulsion d'une durée particulière ou la réception de la première impulsion après un silence d'une durée minimale prédéterminée.

Il est aussi prévu que le procédé selon l'invention comprenne en outre au moins une étape de combinaison au moins partielle de télécommandes et/ou d'informations associées reçues par au moins deux canaux de communication différents. Ceci par exemple pour fournir un signal de commande élaboré à partir d'informations issues de plusieurs canaux de communication différents

- 15 au sens de l'invention pour piloter une ressource externe commune par des moyens d'interface appropriés. Cette étape assure par exemple l'élaboration d'une commande combinée unique à partir d'informations ou d'états fonctionnels issus de canaux de communication différents en résolvant d'éventuels conflits logiques comme une demande simultanée de mise en marche et de mise à l'arrêt de la même charge.

Il est aussi prévu que le procédé selon l'invention comprenne en outre au moins une étape pour utiliser tout ou partie des télécommandes et/ou des informations associées reçues pour produire des effets techniques en rapport avec des caractéristiques fonctionnelles d'un appareil ou d'un système complet, par des moyens logiciels et/ou matériels additionnels relativement à ceux utilisés pour la réception selon l'invention. Il s'agit par exemple d'utiliser localement les informations reçues dans le récepteur par des moyens dédiés pour en faire un appareil complet et autonome ou de transmettre les informations reçues par le récepteur selon l'invention à des moyens externes formant un système complet avec le dispositif. Selon les variantes de mise en œuvre, l'étape d'exploitation comprend le pilotage approprié de moyens de commutation tels qu'un ou plusieurs relais électromécaniques ou électroniques, ou la mise en œuvre de moyens de transmission tels qu'un bus de communication filaire électrique ou optique, des moyens de communication sans fil par radio ou utilisant des rayonnements lumineux dans le spectre visible ou à des longueurs d'ondes invisibles telles que les infrarouges.

Il est en outre prévu d'utiliser le procédé selon l'invention pour recevoir dans un réseau électrique des télécommandes en rapport avec la gestion tarifaire de l'électricité ou avec la gestion de l'éclairage public transmises au moyen d'une première fréquence porteuse, et/ou pour recevoir des télécommandes en rapport avec l'équilibre entre la consommation et la production de puissance ou d'énergie dans le réseau électrique transmises au moyen d'une seconde fréquence porteuse.

Brève description des dessins

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée de modes de mise en œuvre nullement limitatifs, et des dessins annexés où :

- 16 La figure 1 illustre la structure du dispositif selon l'invention.

La figure 2 illustre une première variante de mise en œuvre du dispositif. La figure 3 illustre une seconde variante de mise en œuvre du dispositif.

La figure 4 illustre le procédé de réception selon l'invention dans le cas de deux fréquences porteuses.

Description détaillée des figures et des modes de réalisation

La figure 1 illustre un dispositif selon l'invention 1 connecté à un réseau de distribution électrique 2, par exemple entre une phase et le neutre d'une branche basse-tension du réseau dans l'espace public ou dans une installation intérieure terminale au sein d'un bâtiment. Les émetteurs TCFM sont habituellement installés dans des installations dites « poste source » où ils génèrent et injectent les signaux aux fréquences porteuses sur des départs moyenne-tension dits « HTA » (par exemple à 20000 V).

Selon les utilisations, les récepteurs selon l'invention sont installés dans des réseaux basse-tension d'infrastructure, par exemple pour la gestion de l'éclairage public ou au point de livraison d'un client, avant son compteur électrique, à l'intérieur de ce dernier ou dans la partie privative de l'installation. Selon les usages et le type d'appareils le comprenant, il est prévu que le récepteur selon l'invention soit compris dans un matériel dont le distributeur d'électricité est propriétaire ou dont le client final est propriétaire. Les appareils comprenant le récepteur selon l'invention sont par exemple un relais autonome à une ou plusieurs sorties indépendantes pilotant une ou plusieurs charges de puissance, directement ou par l'intermédiaire d'un contacteur de puissance externe; un compteur électrique; une carte ou un module optionnel permettant à un compteur électrique qui n'intègre pas la fonction d'origine de recevoir des télécommandes TCFM; un relais autonome pilotant le changement d'index de comptage d'un compteur électrique; un relais modulaire au format dit « rail DIN » à installer dans le tableau électrique d'un bâtiment; un chauffe-eau électrique ; un climatiseur avec ou non stockage de froid; un appareil de chauffage électrique avec ou non accumulation de chaleur; un gestionnaire d'énergie; un gestionnaire de panneaux photovoltaïque; une borne de recharge de véhicule électrique etc.

La structure du dispositif numérique récepteur selon l'invention 1 comprend une connexion au réseau électrique basse-tension alternatif 9 qui dessert un

- 17 sous-ensemble alimentation basse-tension continue 10 et un sous-ensemble dit « frontal analogique » 8. Le récepteur 1 comprend en outre un composant électronique numérique 3, par exemple un microcontrôleur standard à 8, 16 ou 32 bits, qui lui-même comprend au moins un microprocesseur 4, au moins une mémoire de programme 6, un convertisseur analogique-numérique 5 et des moyens d'interfaçage embarqués 7 pour permettre l'exploitation des télécommandes et/ou des informations additionnelles reçues. Les moyens d'interfaçage embarqués sont par exemple une ou plusieurs lignes d'entresortie binaires formant une liaison parallèle codant l'information reçue pour la rendre exploitable par un contrôleur aval ou une ou plusieurs lignes d'entresortie tout ou rien pilotant directement par exemple un ou plusieurs relais ou optocoupleurs. Les moyens d'interfaçage embarqués sont aussi par exemple un ou plusieurs périphériques prenant en charge les couches basses d'une liaison série pour permettre au récepteur selon l'invention de communiquer avec un autre contrôleur impliqué dans l'exploitation des télécommandes et/ou des informations associées reçues. De tels périphériques embarqués bien connus de la personne du métier sont par exemple un périphérique embarqué de type « UART », « USART », « SPI », « I2C », « USB » etc.

Ces périphériques matériels sont le cas échéant complétés par un ou plusieurs sous-ensembles logiciels pour mettre en œuvre un protocole de communication standard ou propriétaire approprié.

Le dispositif selon l'invention comprend aussi un sous-ensemble électronique 8, dit frontal analogique, qui fournit à partir de la tension du réseau électrique, un signal analogique ayant des caractéristiques électriques appropriées en fréquence et en tension pour l'entrée dudit convertisseur analogique-numérique. Il s'agit par exemple d'un montage électronique présentant une haute impédance à 50 ou 60 Hz et assurant la transposition en tension du signal aux fréquences utilisées pour la transmission d'information dans la plage de fonctionnement du convertisseur analogiquenumérique, par exemple dans une plage allant de 0 à 5 volts continu, le signal alternatif étant avantageusement centré au milieu de cette plage.

Le frontal analogique comprend également un filtre analogique de type passe-bas, passe-bande ou filtre accordé sur une ou plusieurs fréquences, ledit filtre analogique assurant au moins la fonction dite de « filtre antirepliement ».

- 18 Des moyens 11 complètent le cas échéant les moyens d'interfaçage 7 embarqués dans le composant numérique 3 pour matérialiser une interface entre ledit dispositif et des moyens extérieurs pour utiliser les télécommandes reçues et/ou le cas échéant les informations associées.

Le sous-ensemble alimentation basse-tension 10 délivre les tensions et les courants dont ont besoin les différents sous-ensembles du dispositif pour leur fonctionnement à partir de la tension du réseau électrique 9, c'est-à-dire typiquement à partir d'une tension nominale alternative de 230 V ou de 110 V à des fréquences de 50 Hz ou de 60 Hz selon les pays.

La figure 2 illustre une première variante de mise en œuvre du dispositif.

Il s'agit d'une variante de mise en œuvre simplifiée permettant de réaliser des produits récepteurs selon l'invention à moindre coût comprenant peu de composants électroniques. Cet exemple non limitatif comprend un microcontrôleur 3 à faible coût, par exemple un modèle tel que l'ATtiny44 de la famille de microcontrôleurs 8bit AVR « tiny » d'Atmel, marques déposées, ou un modèle de la famille de microcontrôleurs 16bit « MSP430 » de Texas Instrument, marques déposées. Des composants particulièrement appropriés mais dont des équivalents fonctionnels existent chez de nombreux autres fabricants de semi-conducteurs. Le composant électronique numérique utilise un quartz externe 12 ou toute autre source d'horloge maîtresse externe ou interne dont la fréquence est à la fois précise et stable dans le temps et dans la gamme de température de fonctionnement du récepteur.

La précision et la stabilité de la source d'horloge maîtresse sont essentielles parce que la précision de la fréquence d'échantillonnage du signal détermine les performances des filtres et le respect des durées d'impulsions imposés par les normes et les standards auxquels les récepteurs selon l'invention doivent se conformer. Par exemple, les autres solutions pour la fourniture d'une horloge maîtresse à un composant numérique comprises dans l'état de la technique à la date de dépôt de ce brevet, comme par exemple un oscillateur RC calibré interne ou un résonateur externe ne permettent pas d'atteindre les caractéristiques techniques requises, seule l'utilisation d'un quartz ou d'un oscillateur à quartz convient. Cependant on ne sort pas du cadre de l'invention si pendant la durée de validité du présent brevet, des solutions techniques nouvelles étaient proposées pour obtenir la précision et la stabilité en fréquence d'un quartz avec des moyens intégrés compris dans ledit

- 19 composant numérique ne nécessitant pas l'ajout d'un quartz ou d'un oscillateur à quartz externe. Un sous-ensemble frontal analogique 8 simplifié est formé par exemple à partir d'un condensateur de catégorie d'isolement X2 d'une valeur de 10 nano Farads dont un pôle est connecté à un pôle de la tension du réseau électrique 9, par exemple à la phase, et l'autre à une résistance d'une valeur élevée, par exemple 100000 Ohms. Le réseau RC série ainsi formé alimente le point milieu d'un pont diviseur connecté entre les deux rails d'alimentation correspondant à la pleine échelle du convertisseur analogique-numérique 5. Le point milieu du pont diviseur établit en outre la tension de repos en l'absence de signal alternatif à miéchelle du convertisseur analogique-numérique. Les deux résistances du pont diviseur ayant la même valeur comprise par exemple entre 4700 et 10000 Ohms pour offrir une excursion appropriée du signal sans saturation avec les valeurs du réseau RC série indiquées précédemment et une tension du réseau électrique de 230 V + ou - 10% à 50 Hz. Un filtre passe-bas formé d'un simple réseau RC 13, dont la fréquence de coupure est calculée en fonction de la fréquence porteuse à recevoir la plus élevée selon les règles de l'art, constitue le filtre antirepliement minimal requis. Dans cet exemple de mise en œuvre, la présence de diodes dites de « clamping » intégrées 14 dans la plupart des microcontrôleurs du marché sur les lignes d'entrée-sortie est mise à profit pour ne pas avoir à ajouter de semi-conducteurs externes pour protéger l'entrée du convertisseur analogique-numérique des effets destructeurs de possibles excursions de la tension d'entrée au-delà de la tension d'alimentation positive du composants numérique ou à des valeurs négatives relativement au zéro volt de son alimentation.

L'exemple de mise en œuvre de la figure 2 comprend l'interfaçage de deux charges de puissance distinctes au moyen de deux relais électromécaniques au pouvoir de coupure approprié selon qu'ils coupent directement l'alimentation de la charge pilotée ou indirectement en ne commandent que la bobine d'un contacteur de forte puissance externe. Pour ce faire il est prévu d'utiliser deux lignes d'entrées-sortie d'un port intégré dans ledit composant numérique 3 formant l'interface 7 au sens de l'invention. Selon le courant et la tension pouvant être fourni par les lignes d'entrée-sortie et les caractéristiques du relais, la mise en parallèle de plusieurs lignes d'entrésortie, l'ajout d'un composant dit « buffer » ou d'un transistor monté selon

-20 les règles de l'art peut être nécessaire pour piloter la bobine du relais. Comme il est d'usage, une diode montée en inverse sur la bobine du relais protège le semi-conducteur de commande contre les effets d'une tension négative pouvant apparaître à la coupure.

Cet exemple comprend également un sous-ensemble d'alimentation 10 fournissant les tensions et les courants nécessaires au fonctionnement du dispositif à partir de la tension du réseau électrique 9. Par exemple une tension de 24 V continue grossièrement régulée par une diode Zener pour l'alimentation des bobines des relais et une tension de 5 V continu fournie par une post-régulation linéaire au moyen d'un circuit intégré classique robuste et à faible coût tel qu'un 7805 ou équivalent pour l'alimentation du composant électronique numérique de réception. Le sous-ensemble d'alimentation présenté à titre d'exemple est de type capacitif avec la particularité d'avoir le neutre du réseau électrique au potentiel du zéro volt continu des alimentations continues basse-tension. Il est prévu une variante plus compacte utilisant un redressement double alternance permettant de diviser par deux la valeur du condensateur X2 série à courant de sortie égal, et de diminuer ainsi substantiellement son encombrement. Dans cette seconde variante, on observe que le fait d'avoir un décalage entre le zéro volt des alimentations continues et le neutre du réseau électrique n'a pas d'impact perceptible sur les caractéristiques techniques du récepteur ainsi formé.

Bien entendu on ne sort pas du cadre de l'invention si l'alimentation bassetension du dispositif met en œuvre une technique à découpage, utilise un transformateur ou une résistance de puissance pour abaisser la tension du réseau électrique. On ne sort pas non plus du cadre de l'invention si les relais électromécaniques sont remplacés par des relais électroniques tels que des triacs ou des optotriacs, des thyristors, des transistors haute-tension de tous types dont des FET ou des IGBT ou tous autres semi-conducteurs ou assemblages de semi-conducteurs appropriés.

La figure 3 illustre une seconde variante de mise en œuvre du dispositif.

Cet exemple diffère de celui de la figure 2 en ce que le frontal analogique 8 comprend un filtre actif analogique 15 pour améliorer la sensibilité du récepteur. Il s'agit par exemple d'un filtre passe-bande classique du second ordre utilisant des topologies connues à un ou à plusieurs amplificateurs opérationnels pour apporter un gain supérieur à l'unité aux fréquences

-21 porteuses d'intérêt relativement à la fréquence nominale du réseau électrique. Ce filtre actif fait aussi fonction de filtre antirepliement dont la fréquence de coupure est calculée selon les règles de l'art. Des diodes dites de « clamping », par exemple des diodes de type Schottky, sont avantageusement ajoutées pour protéger les entrées de l'au moins un amplificateur opérationnel compris dans le filtre actif 15 d'éventuelles excursions négatives du signal ou de dépassement de la tension d'alimentation positive.

Cet exemple diffère aussi de celui de la figure 2 en ce que le dispositif ne comprend qu'une seule interface 7, 11 formant un seul circuit de sortie pour un dispositif de réception pouvant recevoir des télécommandes par au moins deux canaux de communication indépendants. Pour ce faire, l'au moins une mémoire de programme 6 du composant numérique 3 comprend un sousensemble logiciel combinant des informations mémorisées ou incidentes reçues par chacun des canaux de communication indépendants, ceci de manière appropriée en fonction de l'usage et des fonctions prévues dans les spécifications fonctionnelles du dispositif. Par exemple, dans le cadre d'une utilisation du dispositif selon l'invention pour piloter un chauffe-eau électrique à la fois de manière récurrente en fonction du tarif de l'électricité selon les ordres tarifaires reçus par un premier canal de communication de télécommandes utilisant par exemple une fréquence porteuse à 175 Hz et de manière aléatoire en fonction des besoins d'équilibrage du réseau électrique selon les ordres d'effacement ou de stockage reçus par un second canal de transmission de télécommandes utilisant par exemple une fréquence porteuse à 188 Hz. Dans ce cas d'application de l'invention, le sous-ensemble logiciel combinant les informations reçues par chacun des canaux de communication coupe inconditionnellement l'alimentation électrique du chauffe-eau lorsque qu'un ordre d'effacement est reçu par le second canal de communication, quel que soit l'état tarifaire connu du dispositif par les informations reçues par le premier canal de communication. Le dispositif coupe aussi le chauffe de manière habituelle lorsque le premier canal de communication l'informe du passage à un palier tarifaire coûteux. Selon les variantes de mise en œuvre, ou plus avantageusement selon le paramétrage du fonctionnement du dispositif réalisé par tout moyen usuel local ou à distance, la mise en marche du chauffe-eau n'est effective après réception

-22 d'un ordre de stockage par le second canal de communication que si l'état tarifaire dont l'information a été reçue par le premier canal de communication est a un palier économique intéressant pour le client final, l'ordre de stockage est ignoré dans le cas contraire. Dans d'autres variantes de paramétrage du dispositif, les ordres reçus par le biais du second canal de communication, qui sont par nature exceptionnels, sont toujours considérés comme étant prioritaires et imposent l'état de sortie du dispositif quel que soit le palier tarifaire en cours. Dans des variantes encore plus avantageuses, le compteur électrique de l'installation met aussi en œuvre l'invention de sorte que lorsqu'un ordre de stockage est reçu par le second canal de communication, il active automatiquement l'index de comptage le plus avantageux pour le client compte tenu que la mise à disposition de son chauffe-eau pour répondre à un besoin d'équilibrage ponctuel en temps réel du réseau électrique est un acte d'intérêt général méritant à minima d'être neutre, voire avantageux, sur le plan économique pour l'utilisateur.

La figure 4 illustre le procédé de réception selon l'invention dans le cas de deux fréquences porteuses formant deux canaux de communication indépendants. Il est bien entendu aisé d'ajouter les étapes nécessaires à la réception d'autres canaux de communication si nécessaire.

Apres une étape d'initialisation 16 exécutée une fois à chaque réinitialisation du composant numérique (lors d'un « reset » en langue anglaise), le procédé selon l'invention commence par une étape de conversion et d'échantillonnage numérique 17 du signal analogique à une fréquence d'échantillonnage préalablement déterminée pour pouvoir éliminer les composantes du signal à la fréquence fondamentale du réseau électrique et à ses premières harmoniques par un traitement du signal exécuté sur la valeur de l'échantillon lors de l'étape suivante.

La fréquence d'échantillonnage est par exemple de 800 Hz dans le cas d'un réseau électrique à 50 Hz.

La précision et la stabilité de la fréquence d'échantillonnage détermine en grand partie les performances des filtres. Cette contrainte impose un traitement logiciel exécuté sur interruption à fréquence fixe, quelle que soit la charge de calcul du microprocesseur dans le cas d'un microprocesseur exécutant plusieurs tâches. Il est aussi prévu de faire exécuter le programme correspondant à cette tâche par un microprocesseur dédié dans un

-23 composant numérique comprenant plusieurs microprocesseurs. L'interruption récurrente déclenchant l'exécution des traitements du signal à la fréquence d'échantillonnage est par exemple générée par un périphérique intégré de type dit « timer » par comptage d'impulsions ou par division de fréquence à partir de la fréquence d'horloge maîtresse dont la précision et la stabilité est apportée par un quartz.

L'étape d'échantillonnage est suivie par une étape 18 d'élimination des composantes à la fréquence nominale de la tension alternative du réseau électrique et des composantes aux fréquences multiples proches d'au moins une desdites fréquences porteuses. Cette étape est mise en œuvre par exemple au moyen d'un programme formant un filtre dit « en peigne » par traitement récurrent de chaque échantillon de signal sortant du convertisseur analogique-numérique. Il est prévu que cette étape soit mise en œuvre dans le cadre des traitements dédiés à chaque fréquence porteuse en reprenant la valeur de l'échantillon issue du convertisseur analogique numérique qui aura été préalablement mémorisée le cas échéant. Il est aussi prévu dans des variantes de mise en œuvre préférées que cette étape soit mise en commun pour toutes les fréquences porteuses à recevoir. Les traitements suivants qui sont spécifiques à chaque fréquence porteuse s'appliquent alors à partir de la valeur de l'échantillon après son traitement à l'étape commune d'élimination de la fréquence du réseau et de ses premiers multiples, et après sa mémorisation temporaire puis sa restauration le cas échéant pour ne pas qu'il soit affecté par les traitements spécifiques à d'autres fréquences porteuses exécutés avant.

Vient ensuite, l'étape 19 d'extraction des composantes à la première fréquence porteuse d'un signal dans lequel les composantes à la fréquence nominale de la tension alternative du réseau électrique et les composantes aux fréquences harmoniques proches de ladite fréquence porteuse ont été préalablement éliminées. Cette étape est mise en œuvre par exemple au moyen d'un programme formant un filtre sélectif centré sur une fréquence porteuse donnée par traitement récurrent de chaque échantillon de signal sortant du filtre ayant préalablement éliminé la fréquence fondamentale de la tension alternative du réseau électrique et ses premiers multiples.

Vient ensuite l'étape 20 d'extraction de l'enveloppe du signal à ladite première fréquence porteuse. Cette étape est mise en œuvre par exemple au

-24 moyen d'un programme comparant à un seuil prédéterminé, l'amplitude de chaque échantillon de signal sortant du filtre sélectif centré sur la fréquence porteuse concernée. Le programme est agencé pour que l'état logique de la comparaison soit maintenu entre chaque exécution du programme de sorte que l'évolution de l'état logique de la comparaison dans le temps restitue l'enveloppe du signal ayant modulé la porteuse en amplitude dans l'émetteur. Cette enveloppe représente le signal démodulé qui contient l'information transmise par le premier canal de communication à décoder dans le récepteur.

Le signal démodulé obtenu par extraction de l'enveloppe de ladite première fréquence porteuse est traité dans le cadre de l'étape 21 de décodage des trames reçues selon les spécifications du protocole de communication associé à ladite première fréquence porteuse. Par exemple, en France est utilisé couramment pour la gestion tarifaire un protocole spécifié par EDF dans sa norme référencée HN 96-S-65 pour la fréquence porteuse 175 Hz. Dans d'autres pays, d'autres standards, dûment spécifiés par leurs promoteurs, sont utilisés pour une fréquence porteuse donnée. La personne du métier saura réaliser le programme de décodage approprié correspondant à l'au moins un standard normalisé ou propriétaire à mettre en œuvre dans un modèle donné de dispositif de réception selon l'invention.

L'étape 22 est équivalente à l'étape 19 mais pour ladite seconde fréquence porteuse associée au second canal de communication. Il s'agit d'extraire les composantes du signal à la seconde fréquence porteuse dans le signal issu de l'étape commune 18. Cette valeur qui a été préalablement mémorisée avant l'étape 19 est restaurée le cas échéant à l'entrée de l'étape 22 si elle est susceptible d'avoir été affectée par les traitements 19 à 21 dans le cadre de la mise en œuvre retenue.

L'étape 23 est équivalente à l'étape 20 mais pour ladite seconde fréquence porteuse associée au second canal de communication. Il s'agit d'extraire l'enveloppe du signal disponible en sortie de l'étape 22.

L'étape 24 est équivalente à l'étape 21 mais pour ladite seconde fréquence porteuse associée au second canal de communication. Il s'agit de décoder l'information reçue à partir du signal disponible en sortie de l'étape 23. Par exemple, en France il est spécifié dans la norme EDF référencée HN 96-S-65 un protocole de communication associé à la fréquence porteuse 188 Hz.

-25 Le cas échéant, une étape 25 de combinaison est mise en œuvre pour combiner au moins partiellement, c'est-à-dire par exemple pour certains ordres seulement de télécommandes reçus par un canal de communication donné, des informations reçues par au moins deux canaux de communication différents. Ce besoin se rencontre par exemple lorsque des informations transmises par des canaux de communication différents concernent in fine le pilotage d'un même objet. L'étape de combinaison assure la fusion appropriée de tout ou partie des télécommandes et/ou des informations associées reçues par au moins deux canaux de communication distincts en fonction du contexte d'utilisation de l'invention.

Le procédé selon l'invention comprend au moins une étape d'exploitation 26. Cette étape vise à utiliser les télécommandes reçues selon l'invention, et/ou et le cas échéant les informations associées pour produire un effet technique dans un contexte d'utilisation donné. A minima, cette étape consiste seulement à transmettre les informations reçues selon l'invention à un équipement tiers qui les utilise. Certaines variantes du dispositif selon l'invention comprennent des moyens additionnels pour utiliser directement les informations reçues au sein du dispositif et fournir un service complet en toute autonomie. Dans certaines variantes du dispositif, l'étape d'exploitation consiste à activer un ou plusieurs relais embarqués dans le dispositif pour piloter l'état fonctionnel d'une ou de plusieurs charges de puissance telle qu'un chauffe-eau et/ou un appareil de chauffage ou de climatisation électrique. Dans des variantes de mise en œuvre plus sophistiquées du dispositif, l'étape d'exploitation comprend aussi par exemple la télécommande du réglage de la température de consigne du chauffe-eau électrique et/ou du chauffage ou de la climatisation, voire aussi la régulation des températures correspondantes.

Les traitements du signal qui suivent l'étape initiale d'échantillonnage sont exécutés en séquence à partir des résultats du traitement de l'étape précédente à l'occasion de chaque nouvel échantillonnage. Ces étapes pourraient théoriquement être exécutées de manière asynchrone relativement à l'instant d'échantillonnage du signal à condition de ne manquer aucun échantillon du signal discrétisé acquis à la fréquence d'échantillonnage exacte. Cela étant, en pratique il est plus simple de mettre

-26 en œuvre les étapes de traitement du signal en séquence en exécutant les logiciels correspondants les uns à la suite des autres dans le sous-programme d'interruption d'échantillonnage.

Les programmes mettant en œuvre les étapes de décodage, de combinaison ou d'exploitation ne comprennent pas de traitements à réaliser à la fréquence d'échantillonnage du signal. Des lors, il est possible, voire avantageux, de placer tout ou partie des programmes correspondants dans la boucle principale d'exécution d'un microprocesseur et d'utiliser les techniques usuelles de signalisation pour synchroniser les différentes étapes de manière appropriée. Il reste néanmoins possible de mettre en œuvre aussi tout ou partie de ces étapes sous la forme de programmes exécutés dans le sousprogramme d'interruption exécuté à la fréquence d'échantillonnage.

Il est prévu que les étapes propres à chacune des fréquences porteuses à recevoir soient librement organisées les unes par rapport aux autres moyennant le respect de l'enchaînement logique des étapes propre à chacun des canaux de communication et les éventuelles mémorisation intermédiaires des résultats d'étapes nécessaires à un bon enchaînement des étapes en fonction des choix de positionnement relatifs des blocs de traitements des étapes dans le programme d'ensemble.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent y être apportés sans sortir du cadre de l'invention, notamment en combinant plusieurs variantes dans la même mise en œuvre ou en combinant différemment des éléments pris dans plusieurs exemples.

Claims (12)

1. REVEN DICATIONS

   1. Dispositif numérique (1) pour recevoir des télécommandes et le cas échéant des informations associées transmises par le biais d'au moins deux canaux de communication indépendants par courants porteurs en ligne dont les fréquences porteuses sont comprises entre 50 Hz et 3000 Hz dans un réseau de distribution électrique (2), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :

   - Un composant électronique numérique (3) comprenant au moins un microprocesseur (4), un convertisseur analogique-numérique (5), au moins une mémoire de programme (6) comprenant un sous-ensemble logiciel échantillonnant le signal par lecture périodique du résultat de la conversion réalisée par ledit convertisseur analogique-numérique, au moins un sous-ensemble logiciel de traitement du signal, agencé pour éliminer du signal échantillonné à une fréquence d'échantillonnage donnée, les composantes à la fréquence fondamentale de la tension alternative du réseau électrique et les composantes aux fréquences harmoniques de la fréquence du réseau électrique qui sont proches d'au moins une desdites fréquences porteuses, au moins deux sousensembles logiciels de traitement du signal, à raison d'un par fréquence porteuse à recevoir, les au moins deux sous-ensembles logiciels étant agencés pour extraire les composantes à ladite fréquence porteuse d'un signal dans lequel les composantes à la fréquence nominale de la tension alternative du réseau électrique et les composantes aux fréquences harmoniques proches de ladite fréquence porteuse ont été préalablement éliminées, au moins deux sous-ensembles logiciels de traitement du signal, à raison d'un par fréquence porteuse à recevoir, les au moins deux sous-ensembles logiciels étant agencés pour extraire l'enveloppe du signal à ladite fréquence porteuse, au moins deux sousensembles logiciels, à raison d'un par fréquence porteuse à recevoir, les au moins deux sous-ensembles logiciels étant agencés pour décoder les trames reçues, pour chaque canal de communication, à partir des impulsions formées par l'enveloppe du signal à ladite fréquence porteuse, ledit composant électronique numérique (3) comprenant en outre une interface (7) logicielle et/ou matérielle avec des moyens

   -28logiciels et/ou matériels pour utiliser des télécommandes reçues et/ou le cas échéant des informations associées;

   - un sous-ensemble électronique (8), dit frontal analogique, fournissant audit convertisseur analogique-numérique (5), un signal analogique ayant des caractéristiques électriques appropriées en tension et en fréquence à partir de la tension (9) du réseau électrique;

   - un sous-ensemble d'alimentation basse-tension (10) fournissant à partir de la tension (9) du réseau électrique, au moins une tension continue appropriée en tension et en courant pour alimenter au moins ledit composant électronique numérique (3) et le cas échéant, ledit frontal analogique (8) et/ou des moyens additionnels (11) pour utiliser des télécommandes reçues et/ou le cas échéant des informations associées.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens logiciels et/ou matériels (11) complétant les moyens logiciels et/ou matériels nécessaires à la réception, pour produire des effets techniques en rapport avec des caractéristiques fonctionnelles d'un appareil et/ou d'un système complet à partir de télécommandes reçues et/ou le cas échéant d'informations associées.
3. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'au moins une mémoire de programme dudit composant électronique de réception comprend en outre au moins un sous-ensemble logiciel pour rendre tolérante la détection d'enveloppe à au moins un passage sous le seuil de détection du signal à la fréquence porteuse pendant une durée maximale prédéterminée.
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'au moins une mémoire de programme dudit composant électronique de réception comprend en outre un sous-ensemble logiciel pour combiner au moins partiellement des télécommandes et/ou le cas échéant des informations associées reçues par des canaux de communication différents.
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'au moins une mémoire de programme dudit composant électronique de réception comprend en outre un sous-ensemble logiciel pour étaler dans le temps la mise en marche effective d'une charge de puissance après la

   -29réception d'une télécommande et/ou d'une information associée impliquant la mise en marche de la charge de puissance.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'au moins une mémoire de programme dudit composant électronique de réception comprend en outre un sous-ensemble logiciel pour gérer localement automatiquement au moins un changement d'état fonctionnel de l'objet télécommandé découlant de la réception d'une télécommande et/ou d'une information associée sans que la réception d'une autre télécommande et/ou d'une information associée soit nécessaire.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que lesdites au moins deux fréquences porteuses sont comprises entre 166 Hz et 1351 Hz.
8. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que lesdites au moins deux fréquences porteuses sont 175 Hz et 188 Hz.
9. 9. Procédé mis en oeuvre par logiciel dans un dispositif selon les revendications 1 à 8 pour recevoir des télécommandes et le cas échéant des informations associées transmises par courants porteurs en ligne dont les fréquences porteuses sont comprises entre 50 Hz et 3000 Hz dans un réseau de distribution électrique, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend :

   - Une étape de conversion et d'échantillonnage numérique d'un signal analogique dérivé de la tension du réseau électrique auquel le dispositif est raccordé;

   - au moins une étape d'élimination, par traitement numérique du signal, des composantes à la fréquence nominale de la tension alternative du réseau électrique et des composantes aux fréquences multiples de ladite fréquence nominale proches d'au moins une desdites fréquences porteuses;

   - pour chaque fréquence porteuse à recevoir, une étape d'extraction par traitement numérique du signal, des composantes à ladite fréquence porteuse d'un signal dans lequel les composantes à la fréquence nominale de la tension alternative du réseau électrique et les composantes aux fréquences multiples de ladite fréquence nominale proches de ladite fréquence porteuse ont été préalablement éliminées;

   - pour chaque fréquence porteuse à recevoir, une étape d'extraction par traitement numérique du signal, de l'enveloppe du signal à ladite fréquence porteuse;

   - pour chaque fréquence porteuse à recevoir, une étape de décodage des trames reçues à partir des impulsions formées par l'enveloppe du signal à ladite fréquence porteuse.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une étape de combinaison au moins partielle de télécommandes et/ou d'informations associées reçues par au moins deux canaux de communication différents.
11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une étape pour utiliser tout ou partie des télécommandes et/ou des informations associées reçues pour produire des effets techniques en rapport avec des caractéristiques fonctionnelles d'un appareil et/ou d'un système complet, par des moyens logiciels et/ou matériels additionnels relativement à ceux utilisés pour la réception.
12. 12. Utilisation du procédé selon les revendications 9 à 11 pour recevoir dans un réseau électrique des télécommandes en rapport avec la gestion tarifaire de l'électricité et/ou avec la gestion de l'éclairage public transmises au moyen d'une première fréquence porteuse, et/ou pour recevoir des télécommandes en rapport avec l'équilibre entre la consommation et la production de puissance et/ou d'énergie dans le réseau électrique transmises au moyen d'une seconde fréquence porteuse.