Brevet FR2428824A1 — publié le 19800111

a présente invention concerne un dispositif de trars- mission de signal par émission et réception radio-électrique entre le rotor d'un appareillage tournant et le stator de cet appareillage. Elle s'applique en particulier chaque fois qu'il est nécessaire (e relever et d'utiliser, au cours de la rotation de l'appareillage, des mesures effectuées par des appareils embarqués sur la partie tournante. I1 est connu d'utiliser des collecteurs tournantes en associat-.on avec des balais frottants pour effectuer cette transmissicn. Cependant, cette solution présente des inconvénients importants. Lorsque ce signal est transis directement par les balais et le collecteur, les fluctuations de la résistance de contact induisent un bruit élevé qui détériore la qualité de la mesure. Si on utilise un collecteur de fabrication particu librement soignée, son cotit est élevé et sa durée de vie est limitée. De toutes façons, cette solution est difficilement applicable X des machines dont l'arbre tournant a un. dianètre important. On a proposé aussi de transmettre le signal de mesure à partir d1ne aifteè d'émission portée par le rotor, une antenne de réception étant prévue sur la partie fixe de l'appareillage. L'inconvénient des réalisations effectuées jusqu'à maintenant avec des antennes d émission et de réception est que l'antenne de réception est soumise à un charnon dont l'inten- sité varie en fonction du déplacement de la partie taettrice lors de la rotation de la machine tournante : le champ électrique est soumis à une modulation d'amplitude dont la dynamique peut être importante et qui peut entraîne une absence périodique de signal à la réception, du fait de réflexion parasites et des phénomènes de propagation sur l'antenne réceptrice. Cette disparition du signal reçu rend le systtsme totalement inacceptable en particulier dans le cas de multi pAexage temporel des mesures. On a aussi proposé de réaliser une antenne de réception comprenant des doublets de courte longueur, répartis sur un cercle et couplés par des condensateurs réunissant des extrémites des doublets consécutifs, de façon à constituer une boucle de courant à peu près exempte de modulation d'amplitude. L'inconvénient de ce système réside dans le nombre important de composants et de liaisons intervenant dans la réalisation, surtout compte tenu du fait que les double's doivent autre alimentés en phase. La présente invention propose, pour éliminer ces inconvénients, un dispositif de transmission qui est constitué par un ensemble de deux lignes radio-électriaues couplées qui sont disposées, l'une sur la partie tournante, et l'autre sur la partie fixe. Ces lignes sont à structure ouverte. La ligne de réception est disposée selon un cercle concentrique à l'arbre du rotor de l'appareillage tournant et elle s'étend sur une cironférence pratiquement complète ; la ligne d'émission est disposée à proximité immédiate de la ligne de réception et elle s'étend sur une portion de cercle coaxiale à la ligne de réception.Un câble coaxial de transmission de signal est connecté à une extrémité de chaque ligne, pour d'une part amener à la ligne d'émission un signal électrique à transmettre, et d'autre part pour récupérer à partir de la ligne de réception un signal électrique reçu. L'autre extrémité de chaque ligne est connectée à une charge d'impédance égale à l'impédance caractéristique de la ligne correspondante, à la fréquence d'utilisation. les lignes radio-électriques sont constituées normalement par un conducteur s'étendant le long d'une surface métallique formant plan de masse électrique. Un diélectrique sépare le conducteur de la surface métallique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement en vue de face les deux lignes radio-électriques couplées, - la figure 2 représente une vue latérale correspondant à la figure 1 - la figure 3 représente une variante de réalisation dans laquelle les lignes radio-électriqus sont concentriques - la figure 4 représente un détail de réalisation d'une ligne radio-électrique d'émission ou le conducteur de la ligne est un ruban métallique - la figure 5 représente un détail d'exécution d'une ligne d'émission dans laquelle le conducteur est un fil noyé dans une couronne de résine. Aux figures 1 et 2 on a représenté schématiquement les lignes radio-électriques selon l'invention pour la transmission d'un signal issu par exemple d'un appareil de mesure embarqué sur une machine tournante. L'arbre de sortie de la machine tournante est désigné par la référence 10 et le corps de la machine est représenté schématiquement par la référence 12. le stator dé la machine est représenté par un bti 14. On souhaite transmettre une information délivrée par un appareil de mesure non représenté, sans utiliser de contact électrique tournant entre le rotor et le stator. Pour cela on prévoit de fixer sur le rotor une ligne radio-électrique d'énission 16 recevant un signal à transmettre par un câble coaxial 18. D'autre part, on fixe su le stator une ligne radio électrique de réception 20 qui s'étend sur un cercle centré sur l'axe 22 de l'arbre 10 du rotor de la machine. La ligne radio-électrique de réception 20 est pratiquement complètement fermée, ctest-G-dire qu'elle fait un tour complet. Cependant, d'un point de vue électrique il s'agit d'une ligne ouverte dont une extrémité est connectée à un câble coaxial 24 qui sert & récupérer le signal radio-électrique reçu par la ligne. l'autre extrémité de la ligne est connectée à une charge 26 qui a pour impédance l'impédance caractéristique de la ligne. De la mtme façon, la ligne 16 d'émission est également fermée à son extrémité par une charge 28 ayant pour impédance l'impédance caractéristique de la ligne d'émission. A la différence de la ligne de réception, la ligne d'émlssion 16 s'étend seulement sur une portion d'un cercle centré sur l'axe 22 de l'arbre 10. La longueur de la ligne d'émission 16 est fonction de la fréquence d'utilisation choisie et détermine la qualité du couplage. La ligne de réception 20 doit être exactement centrée sur l'axe 22 et pour cela elle est fixée sur une couronne 30 solidaire du bâti 14 cette couronne étant elle-mtme centrée sur l'axe 22. On peut prévoir que la ligne d'émission et la ligne de réception soient placées côte à côte, l'une fixée au rotor, l'autre fixée au stator, avec un faible espacement entre les deux dans la direction de l'axe 22 de manière que le couplage entre les deux lignes soit bon. On peut prévoir également, comme cela est représenté à la figure 3 que les lignes d'émission et de réception sont disposées concentriquement, par exemple la ligne d'émission 16 ayant un rayon plus réduit que la ligne de réception 20. Plusieurs structures de réalisation des lignes d'émission et de réception sont possibles. La figure 4 représente un exemple de réalisation dans lequel la ligne (par exemple la ligne d'émission 16) comprend un conducteur 32 sous forme de ruban métallique disposé sur une portion de cercle pour la ligne 16 ou sur un cercle prati- quement complet pour la ligne 20. Ce ruban métallique 32 est posé ou colle sur une couche diélectrique 34 qui elle-mtme est collée sur une surface métallique 36 servant de plan de masse comme cela est nécessaire dans une ligne servant à l'émission radio-électrique. La surface métallique 36 peut outre constituée par une surface appartenant à l'appareillage tournant (surface du rotor pour la ligne d'émission 16 ou surface du stator pour la ligne de réception 20). Il existe sur le mrché des lignes dites mîcrostrip pouvant servir à cet effet. Comme on ie voit sur la figure 4, l'une des extrémités de la ligne reçoit un conducteur coaxial dont l'âme est reliée à une extrémité du ruban 32 et dont le blindage est relié à la surface métallique 36. L'autre extrémité de la ligne 16 (ou de la ligne 20) est relié une charge 28 d'impédance caractéristique egale à l'impédance de la ligne, charge qui est connectée entre l'autre extrémité du ruban 32 et la surface 36. La figure 5-représente une autre disposition de ligne radio-électrique dans laquelle le conducteur constituant la ligne n'est pas constituée par un ruban métallique posé sur une couche diélectrique mais le conducteur est un fil métallique 38 noyé dans une couche de résine plastique formant diélectrique 40, cette couche diélectrique étant-elle-mEme placée sur une surface conductrice métallique 42 servant de plan de masse pour permettre le fonctionnement en antenne d'émission ou de réception radio-électrique. L'intérOt de cette disposition permet en particulier d'intégrer les lignes d'émission et de réception dans un ensemble de conducteurs noyés dans la couche de résine 40, ces autres conducteurs étant destinés à servir de transSor- mateur pour l'alimentation des appareils de mesure embarqués sur le rotor de l'appareillage tournant. Dans le cas de lafigure 5 également, un câble coaxial 18 est relié à une extrémité de la ligne, par son âme au fil 38 et par son blindage à la surface 42o l'autre extrémité de la ligne est reliée à une charge disposée entre le conducteur 38 et la surface 42. Une solution simple de réalisation de l'ensemble des lignes d'émission et de réception consiste à prévoir deux lignes identiques d'impédance 50 Ohms, de structure micro strip, collée sur des couronnes du stator et du rotor de la machine, De plus, il est préférable de choisir une longueur de ligne d'émission voisine du quart de la longueur d'onde du signal radio-électrique. Dans le cas de la figure 2, comme dans le cas de la figure 3, on prévoira en principe que les lignes d'émission et de réception sont séparées par une distance qui est environ égale à 10 fois le diamètre des conducteurs des lignes. En ce qui concerne l'épaisseur du diélectrique elle doit être suffisante pour éligner les lignes de toutes les pièces métalliques qui ne servent pas de plan de masse. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission de signal électrique entre le rotor d'un appareillage tournant et une partie fixe ou stator, caractérisé par le fait qu'il comprend deux lignes radio-électriques couplées fixées l'une sur la partie tournante et l'autre sur la partie fixe, les lignes comprenant une ligne d'émission et une ligne de réception de signal radio-électrique, la ligne de réception étant disposée selon un cercle concentrique à l'arbre du rotor de l'appareillage et s1 étendant sur une circonférence pratiquement complète, la ligne d'émission étant par ailleurs disposée à proximité immédiate de la ligne de réception et s t étendant sur une portion de cercle coaxiale à la ligne de réception, une charge d-impédance égale à l'impédance caractéristique de chaque ligne à la fréquence d1utilisa- tion étant disposée à une extrémité de la ligne correspondante, et un cable coaxial de transmission de signal étant connecté à l'autre extrémité de chaque ligne. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque ligne est constituée par un conducteur et une surface métallique s' étendant le long de ce conducteur, un matériau diélectrique étant interposé entre le conducteur et 1a surface métallique sur toute sa longueur. 5. Dispositif selon la revendication 2,caractérisé par le fait que la surf ace métallique est constituée par une surface circulaire du rotor de l'appareillage pour la ligne mobile et par une surface métallique circulaire dtune partie fixe de l'appareillage pour la ligne fixe. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le diélectrique est constitué par une couronne collée sur une surface métallique de l'appareillage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le conducteur de la ligne est un ruban métallique conducteur collé sur la couronne. 6. Dispositif selon la revendication 4, carabtérisé par le fait que le conducteur de la ligne est constitué par un fil métallique noyé dans la couronne de matériau diélectrique. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les lignes d'émission et de réception sont disposées concentriquement l'une à l'autre, 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les lignes d'émission et de réception sont disposées côte à côte, légèrement décalées le long de l'axe du rotor autour duquel elles sont centrées.