[0001] La présente invention concerne la télécommande à vue directe d'un engin ou machine
de chantier adapté à exécuter des pluralités d'ordres simultanés. Elle s'applique
tout particulièrement, mais non exclusivement, à la télécommande d'engins de mines
et de carrières, par exemple un engin de chantier souterrain tel qu'une haveuse ou
encore un chargeur-transporteur.
[0002] Ainsi qu'on le sait, la commande à distance de machines ou engins de chantier a pour
principal objet d'écarter le conducteur ou le pilote de l'engin vis-à-vis d'une zone
de travail jugée dangereuse, ou de le placer dans de meilleures conditions de travail.
[0003] Ces objectifs apparaissent tout particulièrement critiques dans le cas de zones de
travail fortement empoussiérées, éventuellement rendues dangereuses par la chute de
blocs, où le conducteur doit pouvoir commander et suivre visuellement les opérations
tout en restant à l'abri. C'est le cas notamment de haveuses travaillant dans des
tailles en semi-dressant, ou de camions travaillant en chambre de soutirage. Il s'agit
alors de télécommande "à vue directe".
[0004] Compte tenu des mauvaises conditions de travail qui viennent d'être évoquées, il
va de soi qu'il est quasi-indispensable que la télécommande ne fasse pas intervenir
de câble susceptible d'être écrasé, coincé ou coupé. On procède de ce fait, classiquement,
par modulation d'une onde porteuse, destinée à transiter sous forme électromagnétique
depuis un émetteur jusqu'à un récepteur, selon des fréquences sélectionnées en fonction
des instructions données par le pilote (voir par exemple l'article sur la "La radio
en taille" dans L'INDUSTRIE MINERALE : Les Techniques, Suppl. 3-81, mars 1981, pages
205-209, PARIS, FRANCE) : le débit informationnel est faible.
[0005] De telles télécommandes, qui continuent à être performantes, présentent toutefois
des inconvénients, notamment du fait qu'elles ne permettent pas l'envoi d'ordres simultanés,
ce qui se révèle contraignant lorsqu'il convient de commander en parallèle, par exemple,
la sortie d'un vérin ou la rotation d'un bras (ordres en tout ou rien) ainsi que le
sens et la vitesse de mouvement de l'engin ou d'un de ses éléments (ordres variables).
[0006] On connaît aussi des dispositifs de télécommande adaptés à transmettre des ordres
simultanés, notamment d'après les documents FR-A-2.191.796 ou GB-A-1.603.837, mais
ceux-ci, qui procèdent par élaboration d'un signal binaire, par exemple en codage
biphasé, à partir de l'ensemble des ordres parallèles à transmettre, utilisent une
fréquence d'émission par niveau logique du signal binaire : il n'y a pas d'onde porteuse,
et le couplage de type magnétique établi entre émetteur et récepteur ne permet en
pratique qu'une faible portée d'émission qui peut s'avérer insuffisante pour permettre
à l'opérateur de rester à l'abri.
[0007] En règle générale, les télécommandes actuellement connues se révèlent couramment
insuffisamment fiables, compte tenu d'une part des parasites qui peuvent altérer les
ondes électromagnétiques entre émetteur-récepteur et des éventuels obstacles rencontrés
par ces dernières, ce qui conduit à des circuits complexes de validation des instructions
reçues, et d'autre part de l'importante puissance parfois requise pour
' l'émission, notamment dans des chantiers souterrains où la majeure partie des ondes
émises sont absorbées par les parois, ce qui requiert l'association à l'émetteur d'un
accumulateur d'alimentation de forte capacité au moyen d'un câble souple susceptible
d'être détérioré.
[0008] En outre, ces télécommandes ne se prêtent pas à une double commande, avec deux émetteurs
partagés entre un conducteur et son aide ; or ce besoin se fait de plus en plus ressentir
de nos jours.
[0009] De plus, ces télécommandes doivent être conçues cas par cas, en fonction de la machine
particulière qu'il convient d'équiper, d'où des coûts élevés et des difficultés de
réparations en cas de pannes.
[0010] La présente invention vise à pallier ces inconvénients grâce à un procédé de télécommande
adapté à permettre une transmission d'ordres simultanés avec une grande dynamique
de fonctionnement ainsi que, de préférence, une fiabilité élevée dans la prise en
compte des instructions, notamment dans le cas d'un ordre d'arrêt d'urgence une réelle
autonomie de l'émetteur pendant de longues durées, et une possibilité de double commande.
[0011] L'invention propose à cet effet un procédé de télécommande à vue directe d'une machine
de chantier, notamment pour mines et carrières, adapté à transmettre à cette machine,
une pluralité d'ordres à exécuter simultanément, selon lequel on convertit les ordres
parallèles d'un conducteur de la machine en signaux binaires, on élabore à partir
de ceux-ci un signal séquentiel binaire dont chaque séquence comporte des bits de
synchronisation et des bits d'information représentatifs, en codage biphase, des signaux
binaires précités, on élabore à partir de ce signal séquentiel binaire un signal de
télécommande que l'on émet, on restitue à partir de ce dernier, après réception, le
signal binaire séquentiel que l'on convertit après synchronisation en signaux électriques
appropriés pour la commande de la machine, ce procédé étant caractérisé en ce que
le signal séquentiel binaire comporte un signal périodique en créneau dans ses bits
de synchronisation, et que le signal de télécommande résulte de la modulation en amplitude
d'une onde porteuse par ce signal séquentiel binaire.
[0012] Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, pour la télécommande d'un engin
comportant un organe à commande variable, une pluralité d'ordres forme un groupe indépendant
qui correspond à diverses valuers possibles d'un signal électrique de commande dudit
organe.
[0013] Il est à noter que la prise en compte d'un tel ordre variable suppose que la plage
admise pour ce dernier ait été rendue discontinue, par l'aménagement d'une pluralité
de plots intermédiaires pour le positionnement d'un curseur entre des positions extrêmes.
La répartition de ces plots peut être régulière (ordres proportionnels) ou présenter
des variations de densité, notamment pour les valeurs fiables du signal électrique
de commande.
[0014] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la transmission d'un ordre
d'arrêt d'urgence correspond à l'émission du signal de synchronisation pendant des
bits d'information. Il est avantageux pour cela que la fréquence de ce signal de synchronisation
soit un multiple pair des fréquences transitoires susceptibles d'apparaître dans les
bits d'information du signal binaire codé en biphase.
[0015] Il est à noter que l'utilisation de la fréquence de synchronisation pour l'élaboration
d'un signal d'arrêt d'urgence offre une grande garantie puisque les circuits de détection
d'arrêt d'urgence sont pour une grande part testés en fonctionnement normal lors de
la détection du signal de synchronisation. De préférence, une absence prolongée de
ce dernier signal provoque un arrêt par "défaut" de la machine télécommandée.
[0016] Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on teste la validité
du signal de modulation restitué au récepteur par exploitation de la redondance des
signaux binaires dans un nombre prédéterminé de séquences successives.
[0017] Selon une autre caractéristique avantageuse, la transmission d'ordres variables seuls
est intermittente, par exemple pendant 200 ms par seconde, en vue d'économiser la
charge de l'accumulateur d'alimentation, lequel pourra ainsi, le cas échéant, être
intégré à l'émetteur. L'invention préconise toutefois que lors des périodes d'intermittences,
l'onde porteuse continue à être émise, quoique à faible puissance, pour permettre
un rétablissement rapide de la synchronisation.,
[0018] Grâce au procédé de télécommande selon l'invention, il est possible d'équiper un
engin de chantier de plusieurs canaux de commande, selon des ondes porteuses assez
voisines, permettant, lorsque le besoin s'en fait sentir, la conduite à plusieurs,
par le conducteur et au moins un aide, de l'engin considéré. De façon avantageuse,
le conducteur garde le monopole des ordres variables et le procédé de télécommande
de l'invention prévoit d'éliminer tout ordre variable transmis selon une onde porteuse
différente de celle accordée au conducteur.
[0019] L'invention a également pour objet un ensemble émetteur-récepteur adapté à la mise
en oeuvre du procédé précité.
[0020] Il est à noter qu'un ensemble émetteur-récepteur pour la mise en oeuvre du procédé
de l'invention est modulaire et évolutif.
[0021] D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description
qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés, sur
lesquels :
- la figure 1 est un schéma d'une séquence d'un signal de modulation selon l'invention
;
- la figure 2 est un chronogramme représentant l'établissement d'une séquence de modulation
en fonction des états binaires des signaux associés aux instructions du conducteur
;
- la figure 3 est un schéma synoptique d'un ensemble émetteur-récepteur pour la mise
en oeuvre du procédé de télécommande de l'invention ;
- la figure 4 est un schéma synoptique de la partie émetteur de l'ensemble émetteur-récepteur
de la figure 3 ;
- la figure 5 est un schéma synoptique du codeur binaire de l'émetteur de la figure
4 ;
- la figure 6 est un schéma synoptique d'un ensemble récepteur associé à deux ensembles
émetteurs selon la figure 4 associé à une haveuse ;
- la figure 7 est un schéma synoptique du système de validation et de décodage de
la figure 6 ; et
- la figure 8 est un schéma synoptique d'un circuit d'exploitation de la redondance
disposé à la sortie du système de décodage de la figure 7.
[0022] La figure 1 montre une séquence d'un signal séquentiel binaire utilisé selon l'invention
pour la modulation d'une onde porteuse rayonnée sous la forme d'une onde électromagnétique
depuis un émetteur vers un récepteur. Cette séquence comporte deux groupes de signaux
A et B-C. Le groupe A est formé par un signal binaire périodique de synchronisation.
Le groupe B-C comporte des signaux binaires de fréquence variable, qui traduisent
les isntructions à transmettre à la machine à télécommander, préalablement converties
en code binaire. Une partie des bits (groupe B) correspond à un premier groupe d'ordres
indépendants, par exemple des ordres temporaires en tout ou rien, tandis que l'autre
partie (groupe C) correspond à un second groupe d'ordres indépendants, un ordre variable
par exemple. De la sorte, une pluralité d'ordres peuvent être transmis simultanément.
[0023] Il est précisé que le codage binaire des ordres variables nécessite de définir des
positions intermédiaires entre les valeurs extrêmes de ces ordres.
[0024] En pratique, certains bits peuvent être inutilisés lorsque le nombre global d'ordres
à transmettre est inférieur au nombre des possibilités offertes par le nombre total
des bits d'informations de chaque séquence.
[0025] Dans l'exemple de la figure 1, la séquence est divisée en 16 moments : 3 moments
sont consacrés aux signaux de synchronisation (à raison de 2 créneaux par moment)
et 13 moments sont disponibles pour la transmission des informations. Il va de soi
que le nombre d'ordres suceptibles d'être transmis en parallèle est d'autant plus
faible que le nombre d'ordres différents à transmettre est élevé.
[0026] Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le codage des bits d'information
est de type biphase, la valeur de l'état binaire codé dans chaque bit d'information
étant traduite par le sens d'une transition binaire au milieu de ce bit : ainsi une
transition médiane positive correspond à un état binaire 0, et inversement. Les divers
état binaires sont précisés à la figure 1 au-dessus des numéros d'ordre des bits dans
la séquence.
[0027] On observe de ce fait sur la figure 1 qu'une succession d'états binaires alternés
(0101...) se traduit par des signaux codés biphases dont la fréquence, égale à la
fréquence des bits, est minimale (notée f), tandis qu'une succession d'états binaires
identiques, 0 ou 1, se traduit par des signaux codés biphases dont la fréquence est
double de la précédente (notée 2f). La fréquence des signaux de synchronisation est
un multiple pair de cette dernière, soit 4f dans l'exemple proposé.
[0028] Les signaux carrés à f et 2 f ne présentent que des harmoniques de rangs impairs
(3, 5...) de sorte que les composantes spectrales du signal séquentiel concernant
les bits d'information (groupes B et C), d'une part, et la synchronisation (groupe
A), d'autre part, sont bien distinctes sur l'échelle des fréquences. C'est cette propriété
qui permet d'extraire, du signal séquentiel restitué à la réception, les signaux de
synchronisation qui sont nécessaires au décodage de chaque séquence.
[0029] La fréquence de répétition des séquences est de (f/8).
[0030] A titre d'exemple, l'invention propose de prendre une fréquence de synchronisation
à 1700 Hz. Les composantes spectrales des signaux d'information sont alors de préférence
de 425 Hz et de 850 Hz, tandis que la fréquence de répétition des séquences est de
53,125 Hz (d'où des séquences de 18,87 ms).
[0031] Ainsi qu'il est requis pour toute télécommande de machine, un procédé de télécommande
selon l'invention est adapté à transmettre un ordre AU d'arrêt d'urgence. L'invention
préconise tout particulièrement que ce signal soit un signal en créneau périodique
dont la fréquence soit celle des signaux de synchronisation, soit 1700 Hz dans l'exemple
de la figure 1.
[0032] Le principe des opérations de codage binaire est détaillé sur le chronogramme de
la figure 2.
[0033] Divers signaux d'horloge sont nécessaires à l'établissement du signal séquentiel,
obtenus par des divisions par 2 réitérées :
- H0 de fréquence 4 f (1700 Hz) ;
- H1 et H'1 de fréquence 2 f (850 Hz) avec toutefois un déphasage d'un quart de période de retard
entre H'1 et H1 ; et
- H2 à H5, correspondant à des fréquences f, f/2...f/8 qui servent pour la définition des séquences.
[0034] La ligne "n" correspond aux numéros d'ordre des 16 moments d'une séquence, tandis
que la ligne "C" correspond aux états binaires des ordres de commande pendant les
13 derniers moments de la séquence.
[0035] Un signal binaire S
B est établi qui reprend le signal H'
1 pendant les trois premiers moments, puis prend un niveau nul pour les états binaires
0 de C et un niveau maximal pour les valeurs 1 de C.
[0036] Un signal séquentiel primaire S est alors établi, dont le niveau est maximal lorsque
S
B et H
1 sont tous deux maximaux et minimaux, ou minimal lorsque S
B et H
1 sont de niveaux différents.
[0037] Un signal séquentiel de sortie S
s est enfin établi, après prise en compte d'un éventuel ordre d'arrêt d'urgence, qui
apparaît au cours du moment 11 de la séquence représentée à la figure 2. Le signal
S
s reprend la valeur du signal séquentiel primaire S p tant que le signal AU est nul.
Dès que ce dernier devient maximal, le signal H
0 est substitué à S dans S . C'est ce s signal S qui sert à la modulation de l'onde
porteuse rayonnée entre émetteur et récepteur.
[0038] La figure 3 illustre schématiquement la structure d'un ensemble émetteur-récepteur
pour la mise en oeuvre d'un procédé de télécommande selon l'invention. La partie émetteur
E est représentée à une plus petite taille que la partie récepteur R pour indiquer
que la partie émetteur est en général portative donc plus petite, a priori, que la
partie récepteur qui est à poste fixe sur la machine.
[0039] Seuls les principaux composants de l'émetteur E et du récepteur R ont été schématisés
sur la figure 3. Ainsi, les ordres du conducteur sont introduits dans l'émetteur E
par l'intermédiaire d'un pupitre de commande PC muni des interrupteurs, commutateurs,
curseurs et boutons-poussoirs appropriés. Les ordres reçus par le pupitre de commande
sont traités par une logique LS spécifique de la machine à commander qui "filtre",
regroupe et canalise les ordres donnés en sorte de ne retenir, selon des règles de
priorité pré-établies, que des ordres compatibles et susceptibles d'être émis simultanément.
D'éventuelles erreurs de commandes, par appui parasite sur deux touches à la fois
par exemple, peuvent ainsi être évitées.
[0040] Les ordres transmis par la logique spécifique LS sous forme binaire passent ensuite
par un codeur binaire CB qui assure le codage biphasé des ordres en bits successifs
au sein de séquences successives. Le signal séquentiel est alors transmis à un modulateur
M, adapté, de préférence, à agir en amplitude, à 60 %, suivi par un émetteur radiofréquence
ERF équipé d'une antenne A. La puissance requise pour le fonctionnement de la partie
émetteur est fournie par un bloc accumulateur BA adapté à produire l'énergie nécessaire
pour au moins la durée d'un poste de travail (8 heures en général).
[0041] L'onde porteuse rayonnée par l'émetteur ERF est reçue par l'antenne A' d'un élément
récepteur RRF de la partie récepteur R, qui fournit un signal démodulé à un étage
AD d'autorisation de décodage destiné à vérifier des critères de validité prédéterminés.
Après autorisation, le signal démodulé est décodé dans un décodeur binaire DB. Les
ordres binaires ainsi obtenus en parallèle sont traités par une logique spécifique
LS' suivie par un étage de sortie S raccordé aux organes de commande de la machine
télécommandée. Cette partie récepteur R comporte en outre un étage d'alimentation
AR ; elle est éventuellement reliée aux sources de bord de la machine.
[0042] Les principaux éléments de l'ensemble émetteur-récepteur sont précisés dans ce qui
suit, dans le cadre d'une application à la télécommande d'une haveuse dans une taille.
[0043] Il est précisé tout d'abord qu'à des fréquences d'environ 160 MHz, le champ électromagnétique
s'affaiblit couramment,dans un chantier souterrain, de 20 dB sur 10 mètres, tandis
que des pertes complémentaires, que l'on peut estimer grosso modo à 30 dB, peuvent
intervenir du fait d'une orientation défavorable de l'antenne de l'émetteur par rapport
à celle du récepteur, ou d'un effet de masque dû à des obstacles. Compte tenu de la
sensibilité du récepteur radiofréquence (1 microvolt au minimum, pour un seul canal
de télécommande), du rendement des antennes et des pertes précitées, on calcule que,
pour assurer une portée de 15 mètres en chantier souterrain entre émetteur et récepteur,
il faut un niveau d'émission de 100 mW, ce qui implique une consommation importante.
[0044] Par principe même, la logique LS spécifique de l'émetteur et celle du récepteur sont
des éléments non standards qui sont définis pour chaque cas particulie de machine
à télécommander.
[0045] Toutefois, la logique spécifique LS d'un émetteur de télécommande de haveuse peut
être standardisée dans la mesure où la commande des modèles de haveuse actuellement
connus peut se ramener à :
- 1 ordre variable : affichage du sens et de la vitesse de marche au moyen d'un commutateur
ou curseur, à 31 positions par exemple, et
- jusqu'à 15 ordres tout ou rien non simultanés, au moyen de boutons-poussoirs.
[0046] La télécommande d'une haveuse ne nécessite donc que 9 bits d'information : 4 bits
pour les ordres tout ou rien (2 = 16 > 15) et 5 bits pour l'ordre variable (2
5 = 32 > 31). La totalité des 13 bits d'informations n'est donc pas indispensable.
[0047] La figure 4 schématise le montage des divers éléments constitutifs d'un ensemble
émetteur E selon la figure 3.
[0048] Le pupitre de commande PC comporte des boutons-poussoirs BP, un commutateur d'ordre
variable COV, un bouton AU d'arrêt d'urgence et un bouton de mise en marche MM.
[0049] Le bouton de mise en marche commande l'alimentation de l'émetteur E par son bloc
d'accumulation BA. Un circuit "coupe-accu" CA provoque avantageusement la mise hors
tension de la logique spécifique LS et du codeur binaire CB lorsque la tension d'alimentation
délivrée par le bloc d'accumulation devient inférieure à un seuil (8,9 V par exemple
pour une tension de consigne de 9,6 V). Il n'y a plus alors d'émission d'ordre et
on évite ainsi toute émission d'ordre faux.
[0050] La figure 5 présente le montage des principaux éléments constitutifs du codeur binaire
CB. Ce codeur comporte une horloge HG et un convertisseur parallèle-série CPS dont
les trois premières entrées 1 à 3 reçoivent le signal d'horloge H
11; les 13 autres entrées 4 à 16 sont reliées à la sortie de la logique spécifique.
Ce convertisseur CPS reçoit également, notamment, le signal H
5 qui définit la fréquence de conversion selon laquelle il doit travailler. Il délivre
à sa sortie le signal S
B défini à propos de la figure 2 en fonction des états binaires de ses entrées 4 à
16, lequel est appliqué à un codeur en biphase CBF qui, après combinaison avec le
signal d'horloge H
1, délivre le signal binaire primaire S . Un sélecteur S délivre à sa sortie un signal
S qui reprend, soit S , soit le signal H
0, selon que le signal AU qui lui est appliqué est nul ou non.
[0051] Le signal S
s est appliqué au modulateur M qui agit en conséquence sur l'émetteur radiofréquence
ERF.
[0052] Le modulateur M et l'émetteur ERF sont avantageusement placés sous le contrôle d'un
circuit de commande d'émission CE, lui-même placé sous le contrôle de la logique spécifique
et du bouton-poussoir d'arrêt d'urgence AU.
[0053] En effet, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'émission est intermittente,
par exemple pendant 20 % du temps (200ms par seconde). Ainsi, un bloc d'alimentation
du type (9,6 volts - 450 mAh de capacité nominale) qui, pour une consommation de l'émetteur
de 70 mA, aurait une autonomie de 6 heures à peine, permet une autonomie supérieure
à la durée d'un poste de travail, avec une consommation moyenne que l'on peut estimer
à 25 mA.
[0054] L'invention préconise en outre que ce mode d'émission hachée soit remplacé par un
mode d'émission permanente dès qu'un changement, repéré par la logique spécifique,
intervient dans les ordres. Ainsi, l'émission permanente est rétablie pendant un temps
prédéterminé (0,5 s par exemple) pour tout changement d'ordre permanent (ordre variable
tel que le sens et vitesse de marche), ou pendant le temps d'appui des boutons-poussoirs
pour les ordres temporaires (commandes en tout ou rien de vérins ou de contacteurs
par exemple). L'émission permanente est bien sûr rétablie en cas d'arrêt d'urgence
De la sorte, la rapidité de la réponse et la sécurité de fonctionnement restent assurées.
[0055] On peut estimer qu'au cours d'un poste de travail de 8 heures, la durée totale des
ordres successif donnés avec un émetteur est de l'ordre de 2 heures (3 heures maximum).
On constate alors que la décharge d'un bloc d'alimentation du type précité est de
65 % à 75 % de sa capacité, ce qui laisse une bonne marge de sécurité et d'autonomie
même si le bloc d'alimentation est usagé.
[0056] Le contrôle de ces deux modes d'émission, hachée ou permanente , est assuré par le
circuit CE de commande d'émission en fonction des signaux du bouton-poussoir AU et
de la logique spécifique LS chargée de détecter tout changement dans les ordres tout
ou rien (temporaire) ou permanente (variables). Un voyant VE s'illumine avantageusement
en cas d'émission.
[0057] Il est à noter que le mode d'émission hachée ou intermittente est compatible avec
la condition d'arrêt par défaut, généralement imposée aux télécommandes de machine,
du moment que le temps maximal d'absence, au-delà duquel l'ordre d'arrêt est émis,
est nettement supérieur à la durée des intermittences périodiques, au-delà de 2 secondes
de préférence dans l'exemple considéré.
[0058] De préférence, lors des périodes d'intermittences en mode d'émission intermittente,
l'émetteur délivre un signal non modulé (la fréquence porteuse seule) à un niveau
d'environ 1 mW au lieu des 100 mW de puissance (pour 50 Ω) en émission. Ce mode d'émission
de la fréquence porteuse, en "veilleuse", a l'intérêt de consommer très peu de courant,
ce qui est la raison d'être de l'émission intermittente, tout en assurant, à la réception,
un rétablissement rapide de la synchronisation.
[0059] La fréquence porteuse est choisie dans la gamme VHF des très hautes fréquences et
est avantageusement comprise entre 154 et 174 MHz (156 et 165 MHz de préférence).
[0060] La figure 6 est un schéma d'un ensemble récepteur adapté à assurer la télécommande
d'une haveuse à partir de deux émetteurs du type décrit à propos de la figure 4. Cet
ensemble récepteur comporte deux parties récepteur R
1 et R
2 reliées à une même antenne A'.
[0061] L'ensemble récepteur est contenu dans une enveloppe anti-déflagrante PA munie d'une
prise de traversée coaxiale TC adaptée à ne pas induire de désadaptation sur la liaison
de l'antenne A'.
[0062] Les signaux reçus par l'antenne A' sont d'abord traités par un séparateur d'antenne
SA adapté à séparer les signaux des deux canaux utilisés (156 et 165 MHz dans l'exemple
considéré) en sorte qu'à l'entrée de chaque émetteur radiofréquence RRF1 ou RRF2,
le signal de l'autre canal parvienne avec un niveau limité. Le séparateur comporte
un diviseur de puissance et deux filtres de canaux.
[0063] Les récepteurs RRF1 et RRF2 sont des récepteurs du type superhétérodyne à double
changement de fréquence et comportent un circuit de silence ("squelch") adapté à n'autoriser
la sortie du signal démodulé que lorsque son niveau est supérieur à un seuil, de 2Veff
par exemple; ainsi qu'un dispositif très efficace de contrôle automatique de gain
pour leur conférer une très grande dynamique d'entrée. Ces récepteurs sont réglés
en sorte de ne nécessiter en mode d'émission intermittente, grâce à la permanence
de l'onde porteuse, qu'une durée de réponse transitoire de 30 ms, ce qui reste faible
par rapport aux 200 ms de chaque cycle d'émission.
[0064] Les récepteurs RRF1 et RRF2 délivrent à leur sortie des signaux, a priori équivalents
aux signaux de modulation des émetteurs, qui sont pris en charge par des étages de
décodage dont la structure schématique est précisée à la figure 7.
[0065] Ce signal délivré après démodulation par le récepteur RRF1 ou RRF2 traverse d'abord
un circuit MFC de mise en forme et de calibrage en amplitude qui le convertit en un
signal binaire. Celui-ci n'est, en fait, pas rigoureusement semblable au signal délivré
par le codeur binaire de l'émetteur, notamment en raison des aléas de propagation
de l'onde électromagnétique modulée (variations permanentes du niveau du signal reçu),
des bruits, des perturbations électromagnétiques, et des distorsions introduites par
les circuits électroniques. Au décodeur binaire DB sont donc associés de façon avantageuse
des circuits de reconnaissance adaptés à repérer ces altérations et à les éliminer
ou à interrompre le décodage.
[0066] Il ressort de la figure 7 que les étages d'autorisation de décodage AD et de décodage
binaire DB sont en fait parallèles.
[0067] Le point capital du décodage est la récupération des rythmes en vue de définir avec
précision le début de chaque séquence, et de chaque bit dans chaque séquence,en sorte
de commander de manière correcte des conversions successives du signal calibré, tel
que délivré à la sortie du circuit MFC, en des ordres parallèles de commande exploitables
pour la commande des organes appropriés de la machine considérée.
[0068] Le signal binaire calibré est ainsi appliqué à des circuits de synchronisation RSYN
et RH1.
[0069] Le circuit RSYN a pour but de récupérer la fréquence de renouvellement des séquences
dans le signal séquentiel binaire calibré en sorte de commander une conversion série-parallèle
au début de chaque séquence. Ce circuit sélectionne, dans le spectre des fréquences
du signal binaire calibré, les composantes à la fréquence H
0 de l'émetteur (1700 Hz dans l'exemple considéré) en sorte d'établir un signal binaire
SYN qui est au niveau maximum en présence de composantes à H
0, ou au niveau nul en l'absence de celles-ci. Les 6 signaux de synchronisation par
lesquels débute normalement toute séquence correspondent à une valeur maximale du
signal SYN, qui redevient nul ensuite : chaque transition positive (0 vers 1) de ce
signal SYN correspond donc au début d'une séquence, et sert de signal de déclenchement
de conversion pour un circuit CSP de conversion serie-parallèle auquel est appliqué
également le signal binaire calibré délivré par le circuit MFC.
[0070] En présence du signal d'urgence AU, lequel admet une composante spectrale unique
égale à H
0, le signal SYN reste bloqué à sa valeur maximale : aucune transition positive ne
peut alors être transmise au convertisseur CSP. Cette valeur maximale permanente de
SYN est repérée par un circuit DAU de détection d'ordre d'arrêt d'urgence, et le signal
AU délivré par ce dernier devient non nul.
[0071] Le circuit RH1 assure un calage en synchronisation avec la fréquence H1 de répétition
des bits dans chaque séquence. Ce calage en synchronisation n'est pas immédiat dans
la mesure où le signal séquentiel admet diverses composantes spectrales. Ce calage
peut être effectué par génération d'une impulsion pour toute transition du signal
calibré, par suppression des impulsions dues aux transitions négatives associées à
la fréquence H0, par l'excitation d'un filtre passe-bande dont la fréquence centrale
est H
0, par génération d'une impulsion pour tout passage par zéro du signal de réponse dudit
filtre et par comptage de ces dernières en sorte de récupérer la fréquence H1, avec
une phase définie par la synchronisation avec SYN. Le signal binaire ainsi obtenu
est noté H1.
[0072] Le convertisseur CSP, pour qui les signaux H1 et SYN servent de signaux d'horloge,
est en outre placé sous le contrôle d'un signal VAL de validation émis par le circuit
d'autorisation de décodage AD.
[0073] Dans l'exemple de la figure 7, le circuit AD est constitué de deux circuits VM et
DS adaptés chacun à tester un critère de vraisemblance du signal séquentiel binaire
calibré.
[0074] Le circuit VM établit la valeur moyenne de l'amplitude du signal calibré. Compte
tenu du codage biphase préconisé par l'invention, cette valeur moyenne doit être à
la moitié du niveau maximal du signal binaire
[0075] Le circuit DS mesure, à partir du signal S
YN établi par le circuit RSYN, la durée moyenne des séquence et la compare à la valeur
prévisible à partir de la fréquence H5 de l'émetteur.
[0076] Une porte ET est raccordée aux sorties des circuits VM et DS et délivre auprès du
convertisseur CSP un signal VAL de déclenchement qui reste à un niveau non nul tant
que les tests de vraisemblance établis par les circuits précités sont satisfaits.
Dans le cas contraire, toute conversion du signal binaire calibré est interdite.
[0077] Une conversion a lieu pour chaque séquence. Les 13 bits de chaque séquence sont délivrés
sur les 13 sorties parallèles du convertisseur CSP et y restent mémorisées jusqu'à
l'arrivée du résultat de la conversion suivante.
[0078] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la logique spécifique LS de
l'ensemble récepteur de la figure 6 comporte un circuit supplémentaire CER de validation,
pour chaque canal.
[0079] Le principe de ces circuits CER est illustré par la figure 8. Ces circuits ont pour
objet d'exploiter la redondance que présente normalement le signal séquentiel binaire,
du fait que les ordres de commande doivent se retrouver dans plusieurs séquences consécutives
; selon l'invention, tout changement d'état dans l'un des bits d'ordre d'une séquence
n'est pris en compte que si ce nouvel état se maintient pendant un nombre prédéterminé,
4 par exemple, de séquences consécutives.
[0080] Conformément à la figure 8, les signaux de sortie du convertisseur CSP sont appliqués
sur des circuits RC qui réalisent, indépendamment pour chaque bit, une pseudo-valeur
moyenne définie en permanence sur les. dernières séquences. Des comparateurs à seuil
T transforment ces signaux analogiques en signaux binaires qui sont stockés à chaque
séquence dans une mémoire MER recevant le signal d'horloge SYN. Cette mémoire ne délivre
de signaux que dans la mesure où les états binaires reçus successivement ont été identiques
pendant un nombre suffisant de séquences.
[0081] Ce circuit MER est placé sous le contrôle d'une porte OU qui commande la mise à zéro
de ses sorties lorsque l'un des signaux VAL ou AU l'exige.
[0082] Il est à noter que l'exploitation de la redondance conduit à un très faible délai
d'exécution des ordres, tout à fait acceptable (d'environ 100 ms) même en cas d'émission
hachée ou intermittente où chaque cycle d'émission qui dure 0,2 s, comprend plus de
10 séquences.
[0083] L'absence de validation du signal séquentiel pendant un temps prédéterminé (entre
2 et 9 s de préférence) constatée par un temporisateur, par exemple associé au circuit
CER, provoque avantageusement un arrêt par défaut de la machine au même titre qu'un
ordre d'arrêt d'urgence. Un ordre d'arrêt général AG est envoyé à un circuit d'arrêt
CA.
[0084] Les signaux de sortie de chaque circuit CER sont répartis entre un circuit VIT de
prise en compte de l'ordre variable, et un circuit T/R de prise en compte des ordres
en tout ou rien. Ces circuits sont placés sous le contrôle d'un commutateur de délégation
CD par lequel sont définiesles règles de délégation entre les deux émetteurs. Ce commutateur
admet de préférence quatre positions : télécommande selon l'un ou l'autre seulement
des canaux (156 ou 165 MHz) ou télécommande à deux pilotes avec priorité à l'un ou
l'autre des canaux. En pratique, même en cas de télécommande avec deux pilotes, un
seul des canaux est habilité à transmettre les ordres de type variable. Ces circuits
VIT et T/R comportent des mémoires pour la prise en compte de ces règles de délégation.
[0085] Sous réserve que les règles de délégation soient satisfaites, le circuit VIT délivre
un signal analogique de consigne destiné à un servomécanisme commandant la vitesse
de marche de la machine. De façon avantageuse, les vitesses intermédiaires correspondant
aux ordres variables transmis par l'ensemble émetteur-récepteur, plutôt que d'être
régulièrement réparties entre les vitesses extrêmes, sont regroupées dans la gamme
des vitesses faibles en sorte de permettre au pilote une grande précision dans sa
commande à faible vitesse de la machine. Ces vitesses sont de préférence d'autant
plus espacées que leur niveau est élevé. La loi de correspondance ordres-vitesses
désirée par l'utilisateur est fixée grâce à une mémoire programmable du circuit VIT
de la logique LS'.
[0086] Le circuit T/R assure, en combinaison avec un étage EV, la commande des organes appropriés
de la machine, tels qu'électrovannes.
[0087] La machine comporte de préférence un pupitre de commande manuelle PCM.
[0088] Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre illustratif
et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir
du cadre de l'invention.
[0089] Il est bien entendu par ailleurs que les détails de réalisation d'un ensemble émetteur-récepteur
pour la mise en oeuvre de l'invention sont à la portée de l'homme de l'art.
[0090] Il est précisé notamment que le nombre de 13 bits d'information évoqué dans la description
n'a aucun caractère obligatoire, ce nombre n'étant fixé que par la capacité des convertisseurs
série-parallèle et parallèle-série utilisés.
[0091] L'invention a été décrite à propos d'une haveuse, adaptée à recevoir simultanément
deux ordres au maximum, l'un variable (permanent), l'autre en tout ou rien (temporaire).
Il va de soi que l'invention s'applique tout aussi bien à la commande d'une machine,
telle qu'un chargeur-transporteur, adaptée à recevoir plusieurs ordres tout ou rien
simultanés. Il suffit, au sein de la logique spécifique de l'émetteur, de partager
les bits d'information disponibles en autant de groupes qu'il y a d'ordres susceptibles
d'être émis simultanément. Ainsi, dans,le cas d'une machine susceptible de recevoir
n ordres simultanés choisis parmi N, les bits d'information disponibles seront répartis
en au moins n groupes correspondant à un nombre équivalent de groupes d'ordres indépendants.
Il est rappelé que certains bits d'information peuvent rester inutilisés. Le cas échéant,
à chaque ordre correspond un bit. Selon les règles de priorité imposées à la logique
spécifique de l'émetteur, le nombre maximal d'ordres simultanés est inférieur ou égal
au nombre de groupes d'ordres indépendants.
[0092] L'invention est bien sûr applicable à un nombre de canaux de télécommande supérieur
à 2.
1. Procédé de télécommande à vue directe d'une machine de chantier, notamment pour
mines et carrières, adapté à transmettre à cette machine une pluralité d'ordres à
exécuter simultanément, selon lequel on convertit des ordres parallèles d'un conducteur
de la machine en signaux binaires, on élabore à partir de ceux-ci un signal séquentiel
binaire dont chaque séquence comporte des bits de synchronisation et des bits d'information
représentatifs, en codage biphase, des signaux binaires précités, on élabore à partir
de ce signal séquentiel binaire un signal de télécommande que l'on émet, on restitue
à partir de ce dernier, après réception, le signal binaire séquentiel que l'on convertit
après synchronisation en signaux électriques appropriés pour la commande de la machine,
ce procédé étant caractérisé en ce que le signal séquentiel binaire comporte un signal
périodique en créneau dans ses bits de synchronisation, et que le signal de télécommande
résulte de la modulation en amplitude d'une onde porteuse par ce signal séquentiel
binaire.
2. Procédé selon la revendication 1 pour la télécommande d'une machine, telle que
haveuse, comportant un organe à commande variable, caractérisé en ce qu'une pluralité
d'ordres constitue un groupe correspondant à diverses valeurs possibles d'un signal
électrique de commande dudit organe à commande variable.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites valeurs possibles
du signal de commande sont d'autant plus espacées que leur niveau est élevé.
4. Procédé de télécommande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé
en ce que la fréquence (H0 ) des signaux binaires de synchronisation est un multiple
pair des fréquences transitoires (Hl, H2) définies par les transitions dans les bits d'information successifs.
5. Procédé de télécommande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, adapté
à transmettre un signal d'arrêt d'urgence, caractérisé en ce que le signal d'arrêt
d'urgence (AU) est un signal binaire identique aux signaux de synchronisation (HO) mais occupant des bits d'information.
6. Procédé de télécommande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé
en ce que, après la restitution du signal de modulation à partir de l'onde électromagnétique
telle que reçue, on fait subir audit signal des tests de validation avant d'autoriser
son décodage et sa conversion en signaux électriques de commande.
7. Procédé de télécommande selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on autorise
le décodage du signal séquentiel binaire de modulation que si la durée moyenne de
ses séquences correspond à celle des séquences avant modulation de l'onde porteuse,
et si sa valeur moyenne est la moitié de son niveau maximum.
8. Procédé de télécommande selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé
en ce qu'un ordre d'arrêt par défaut est transmis à la machine lorsqu'aucune autorisation
de décodage n'a eu lieu pendant un temps prédéterminé.
9. Procédé de télécommande selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé
en ce que, après la conversion du signal de modulation restitué en des signaux binaires
parallèles, les informations que celles-ci contiennent, lorsqu'elles correspondent
à des changements d'ordres, ne sont prises en compte que si elles se répètent à l'identique
pendant un nombre prédéterminé de séquences successives.
10. Procédé de télécommande selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé
en ce que le signal de télécommande obtenu par modulation de l'onde porteuse est émis
de façon intermittente par cycles de plusieurs séquences successives.
11. Procédé de télécommande selon la revendication 10, caractérisé en ce que, entre
les cycles d'émission, l'onde porteuse, non modulée, est émise à une puissance d'environ
100 fois inférieure à la puissance normale d'émission.
12. Procédé de télécommande selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé
en ce que l'émission du signal de télécommande redevient permanente lors d'un changement
d'ordre.
13. Procédé de télécommande selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé
en ce que l'onde porteuse a une très haute fréquence compris entre 154 et 174 MHz
environ.
14. Procédé de télécommande selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé
en ce que les séquences ont une fréquence de 53, 125 Hz environ et que les signaux
de synchronisation ont une fréquence de 1700 Hz environ.
15. Procédé de télécommande selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé
en ce qu'on élabore une pluralité d'au moins deux signaux de télécommande par modulation
d'une pluralité d'ondes porteuses respectivement associées à une pluralité de conducteurs
et que, après réception de ces signaux de télécommande, on valide les ordres ainsi
transmis en fonction de règles prédéfinies de délégation entre conducteurs.
16. Ensemble émetteur-récepteur adapté à la mise en oeuvre d'un procédé de télécommande
selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte
au moins un émetteur (E) comportant un pupitre de commande (PC), associé à une logique
spécifique (LS) adapté à mettre sous forme binaire les instructions du pilote de la
machine, un codeur binaire (CB) pour l'établissement du signal séquentiel binaire
de modulation associé à un modulateur (M) et un émetteur radiofréquence (ERF), et
en ce qu'il comporte une partie récepteur (R) comportant au moins un récepteur radiofréquence
(RRF), un décodeur binaire (DB) associé à un circuit d'autorisation de décodage (AD)
et une logique spécifique (LS') adaptée à générer sous forme analogique des signaux
de commande pour la machine.
17. Ensemble émetteur-récepteur selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il
comporte deux émetteurs réglés sur deux fréquences voisines d'onde porteuse, et que
la partie récepteur comporte un sélecteur d'antenne (SA) adapté à distribuer les signaux
de télécommande entre deux récepteurs (RRF1, RRF2) associés chacun à une fréquence
d'onde porteuse, et deux décodeurs binaires (DB), reliés à une logique spécifique
unique adaptée à prendre en compte les signaux binaires tels que décodés selon des
règles de délégation entre les émetteurs fixés par la position d'un commutateur de
délégation (CD).