Brevet FR2610155A1 — publié le 19880729

Procédé de transmission de signaux entre deux éléments et dispositif pour sa mise en oeuvre. La présente invention a trait à un procédé de transmission de signaux entre deux éléments, notamment entre un élément rotatif, notamment une roue d'avion ou de véhicule, et un élément fixe, notamment un châssis ou une structure d'avion ou de véhicule, lesdits signaux pouvant représenter notamment des valeurs de paramètres relatifs au comportement d'un pneumatique, tels que par exemple température et/ou pression. L'invention a également trait à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On a déjà prévu un grand nombre de disposi- tifs pour transmettre un signal relatif à un paramètre, entre une roue et une structure fixe d'un véhicule ou d'un avion, le paramètre le plus souvent transmis étant relatif à la pression dans un pneumatique. Un grand nombre de projets décrits dans la littérature prévoient, simplement, de détecter dans la roue un changement d'état unique obtenu lorsque la pression a franchi un seuil déterminé matérialisé par la fermeture d'un pressostat, ce changement d'état étant détecté par divers couplages, notamment électromagnétiques ou capacitifs. De tels dispositifs fournissent une information trop rudimen- taire pour avoir une application pratique réelle. Un certain nombre d'autres dispositifs utilisant des moyens de couplage convenables entre la roue et la structure fixe, permettent d'effectuer des mesures de paramètres sur la roue, par exemple des mesures de pression et/ou de température dans le pneumatique, et de transmettre les résultats de ces mesures à la structure fixe par l'intermédiaire des moyens de couplage. Compte tenu du degré élevé de fiabilité qui est requis pour la transmission d'informations pouvant être déterminantes pour la sécurité d'un véhicule ou d'un aéronef, et de l'environnement électromagnétique et physique particulièrement difficile, de tels dispositifs doivent être particulièrement bien étudiés et adaptés aux problèmes à résoudre. Ainsi, par exemple, le brevet français 2.497.342 décrit un dispositif réellement utilisé de transmission électromagnétique de mesures liées à un paramètre de roue d'avion vers la structure de l'avion par l'intermédiaire d'un couplage électromagnétique combiné à une utilisation particulièrement élaborée de fréquences, aussi bien pour la transmission des résultats de mesure dans le sens roue-structure que pour l'envoi d'énergie dans le sens structure-roue pour alimenter le circuit électronique de roue associé aux capteurs. De même la demande de brevet français 2.529.513 décrit un dispositif particulièrement adapté à la transmission de mesures liées à des paramètres de roues de véhicule terrestre grâce à un couplage capacitif assurant une transmission différentielle, l'énergie pouvant, le cas échéant, être fournie à l'électronique de roue par le biais d'une source locale, pile ou accumulateur, placée sur la roue ou bien transmise à celle-ci depuis le châssis par le biais du couplage. Dans tous les cas de ces dispositifs élaborée destinés à transmettre un grand nombre de mesures très précises entre la roue et la structure fixe, une des princi- pales difficultés à résoudre réside dans la consommation d'énergie électrique liée à la transmission et il est haute- ment désirable que cette consommation soit aussi faible que possible. Cependant, une autre contrainte tout aussi con- traignante résulte de la nécessité d'assurer une transmis- sion de signaux qui puissent être aisément, et avec une fia- bilité quasi-totale, distingués des bruits de fond et des bruits parasitaires qui résultent d'un environnement particulièrement difficile et cette exigence devient d'autant plus difficile à satisfaire que diminue la puis- sance électrique disponible pour la transmission. Dans les deux dispositifs précités, ces difficultés ont été, en partie, résolues grâce aux codages des mesures de paramètre en fréquence, par exemple en codage F.S.K. La mise en oeuvre de ces dispositifs dans l'environnement réel a montré que l'on obtenait une fia- bilité élevée du couplage, au prix d'une consommation d'énergie relativement modérée. Néanmoins, il serait particulièrement désirable de diminuer encore la consomma- tion d'énergie tout en conservant, voire même en améliorant, la fiabilité de la transmission des paramètres mesurés. L'invention se propose donc de réaliser cet objectif, et ceci sans nécessiter de modification des moyens de couplage de ces dispositifs existants. Un autre objectif de l'invention est de four- nir un procédé de transmission de signaux entre un élément rotatif et un élément fixe, notamment entre une roue et une structure fixe, qui permette une augmentation de la quantité d'informations qui peuvent être transmises, tout en diminuant l'énergie nécessaire pour cette transmission. L'invention peut également être appliquée à la transmission de signaux entre deux éléments fixes ou mobiles quelconques et un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé de transmission entre deux éléments non reliés par une liaison matérielle, et présentant les avantages précités. L'invention a pour objet un procédé de transmission de signaux entre deux élément, par exemple un élément rotatif et un élément fixe, dans lequel des valeurs des mesures relatives à un ou plusieurs paramètres dans l'un des éléments, par exemple l'élément rotatif, sont élaborées sous forme de signaux destinés à être transmis à des moyens récepteurs de l'autre élément, par exemple une structure fixe par l'intermédiaire de moyens de couplage, de préférence électromagnétique ou capacitif, caractérisé en ce que l'on associe, à chaque valeur de mesure de paramètre destinée à être transmise par l'intermédiaire des moyens de couplage, une durée qui est une fonction de ladite valeur, en transmettant d'abord, par les moyens de couplage, un premier signal, ou signal de début, de courte durée, adapté à la transmission par lesdits moyens de couplage, en lais- sant ensuite s'écouler une durée fonction de ladite valeur de paramètre et, à la fin de cette durée, en transmettant un second signal, ou signal de fin, de courte durée, adapté à la transmission par lesdits moyens de couplage, le deuxième signal étant de préférence nettement différent du premier signal, des moyens sensibles à la durée entre les signaux de début et de fin directement consécutif étant agencés, au niveau de la structure fixe, pour transformer ladite durée en une valeur de paramètre. En fait, la durée qui est fonction de la valeur mesurée de paramètre peut incorporer, ou non, selon le choix désiré, la courte durée du premier signal et/ou la courte durée du second signal. Dans la pratique, on préfère que cette durée débute à la fin du premier signal et s'achève à la fin du second signal. Le même procédé peut également être utiliszé pour, simultanément, transmettre des informations dans le sens structure-roue, par exemple pour la commande de séquences particulières dans une électronique associée à l'élément rotatif, tel que par exemple une roue. Le premier et/ou le second signal peuvent être des signaux ayant une fréquence déterminée adaptée à la transmission par les moyens de couplage, la fréquence du premier signal étant nettement différente de celle du second signal. En variante, les premier et second signaux peuvent être à la même fréquence et se distinguer par leur durée. Tous autres signaux différents, adaptés à la transmission par les moyens de couplage peuvent aussi être utilisés. La transmission peut avantageusement utiliser une onde porteuse. Les moyens de couplage mis en oeuvre dans ce procédé sont de préférence des moyens de couplage électromagnétiques, par exemple du type transformateur tour- nant, ou capacitifs, de préférence sous forme de couplage capacitif différentiel utilisant deux capacités égales parallèles, tels que notamment ceux décrits dans les brevets français 2 497 342 et 2 529 513. L'invention a également pour objet un dispo- sitif pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprenant sur l'élément rotatif, au moins un capteur pour au moins un paramètre à mesurer,et un circuit électronique associé à ce capteur, caractérisé en ce que le circuit comporte des moy- ens convertissant la valeur de paramètre mesurée par le cap- teur en une durée fonction de ladite valeur, des moyens pour générer un premier signal au début de ladite durée et des moyens générant un second signal à la fin de ladite durée, lesdits signaux étant adressés aux moyens de couplage. Les moyens de couplage entre l'élément rota- tif et la structure fixe peuvent avantageusement être des moyens de couplage électromagnétiques. Dans ce cas, on peut prévoir, éventuellement, de transmettre des informations ou de l'énergie depuis la structure fixe vers 'élément rota- tif, ou bien au contraire on peut prévoir sur l'élément rotatif une source d'énergie telle qu'une pile ou accumula- teur. Dans une autre forme de réalisation, les moy- ens de couplage peuvent être du type capacitif et l'on préfère alors prévoir, sur l'élément rotatif, une source d'énergie telle que pile ou accumulateur. L'intervalle de temps est de préférence une fonction croissante de la valeur de l'information à transmettre, cette fonction pouvant être par exemple linéaire, logarithmique ou exponentielle. De préférence, la durée du premier signal ou signal de départ est supérieure à 100 microsecondes et inférieure à 500 microsecondes, de même que la durée du second signal ou signal de fin, la fréquence desdits signaux étant de préférence de l'ordre de 40 à 60 kHz par exemple pour le signal de départ et de 80 à 120 kHz par exemple pour le signal de fin. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel: la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif selon l'invention, la figure 2 représente un diagramme d'une séquence de signaux du procédé selon l'invention. En se référant à la figure 1, on voit une installation selon l'invention comprenant un circuit de roue désigné généralement par 1 et un circuit fixe, disposé sur la structure non tournante, et généralement désigné par 2. Le circuit 1 monté sur la roue est conçu autour d'un capteur de pression 3 de type piézo-électrique susceptible d'adresser un signal électrique correspondant à la valeur mesurée de la pression à un circuit de conversion pression/temps 4. Ce circuit 4 peut être, par exemple bâti autour d'un condensateur dont la durée de décharge dépend de la grandeur de la charge en provenance du capteur, ou un décompteur d'impulsions susceptible de décompter un nombre d'impulsions fonction de la valeur mesurée par le capteur et obtenue par un convertisseur analogique/digital habituel. Le circuit électronique propre au capteur eE: alimenté à partir d'une self de tension 5 alimentée par u. redresseur 6 branché aux bornes du secondaire 7 d'un transformateur tournant 8 dont le primaire 9 est porté par la partie fixe de circuit 2. Un circuit de séquence 10 est relié au dispositif de conversion 4 pour générer un premier signal, ou signal de départ pour chaque mesure du capteur et un second signal, ou signal de fin, à la fin de la durée déterminée par le convertisseur 4. Plus précisément, la fin de l'émission du signal de départ par le circuit 10 commande le démarrage du comptage du temps par le circuit 4 alors que la fin de ce comptage par le circuit 4 provoque l'émission, par le circuit 10, d'un signal de fin. Les signaux de départ et de fin sont renvoyés vers le secondaire 7 par la voie 11 pour être transmis, par couplage électromagnétique, au pri- maire 9 du transformateur tournant 8. Ce transformateur tournant est du type décrit dans le brevet français 2. 497.342 et il est capable d'adresser, dans le sens primaire/secondaire, de l'énergie au circuit 11 à une première fréquence de 3125 kHz ou toute autre fréquence pouvant convenir à l'application du système et, en retour, dans le sens secondaire/primaire, les séquences d'informations composées d'un premier signal, d'un silence dont la durée est fonction de la valeur mesurée de la pression et d'un second signal ou signal de fin, les premier et second signaux étant superposés à une onde por- teuse à une ou deux fréquences de 50 et/ou 100 kHz ou toute autre fréquence pouvant servir à l'application du système. Sur la partie fixe, l'enroulement primaire 9 est relié, d'une part, à un générateur électrique de ladite - première fréquence de 3125 hertz ou tout autre fréquence pouvant convenir à l'application du système et, d'autre part, par une voie d'exploitation 13, à deux filtres disposés en parallèle, l'un, 14, pour détecter un signal à kHz, par exemple, et l'autre, 15, pour détecter un signal à 100 kHz, par exemple, les sorties de ces filtres étant adressées à des comparateurs respectifs 16, 17. La voie 18 en provenance du comparateur 16 et du filtre 14 transmet le signal de début à un dispositif de conversion de temps en impulsions 19. De même, la voie 20 en provenance du filtre 15 et du comparateur 17 adresse le signal de fin au disposi- tif 19. Celui-ci est mis en marche lorsqu'il reçoit une impulsion de début et arrêté lorsqu'il reçoit une impulsion de fin et transforme la durée séparant les deux impulsions en un signal numérique susceptible d'être exploité soit par un organe d'affichage d'une valeur de pression, soit par un calculateur de commandé de gonflage ou de dégonflage. On se réfère à la figure 2 sur laquelle on voit l'ensemble de signaux passant sur le secondaire 7, abstraction faite de l'onde sinusoïdale porteuse ayant une fréquence par exemple de 3125 hertz. Comme cela a été expliqué ci-dessus, lorsque le capteur de pression a effectué une mesure dont il veut transmettre la valeur, on provoque l'émission d'un premier signal S1 qui est par exemple un signal sinusoidal à 50 kHz et dont la durée AB est par exemple de 250 microsecondes. Après la fin B du signal de début S1, on laisse s'écouler un temps BC pendant lequel aucun signal n'est émis. Ce temps BC est proportionnel à la valeur de la pression à transmettre et on peut avantageusement choisir une variation de pression de l'ordre de 0,14 bars par 10 microsecondes de temps BC. Lorsque le temps BC s'est écoulé, on émet le second signal S2 par exemple une fréquence de 100 kHz, la durée de ce sig- nal CD étant de 250 microsecondes. En utilisant des valeurs de cet ordre, il est possible de transmettre des valeurs de pression variant entre 0,07 bars et 21 bars, ce qui correspond en général aux variations de pression de pneumatiques à raison de 500 valeurs de pression transmises par seconde, compte tenu des durées de montée en tension. La plus petite durée de BC, pour être s-gnl-- ficative, peut avantageusement être de l'ordre de 5 microsecondes, la durée la plus grande étant avantageusement de l'ordre de 1500 microsecondes. Au niveau du dispositif 19, on peut avan- tageusement compter comme durée variable fonction, par exem- ple proportionnelle, de la valeur de la pression à transmet- tre, la durée BD qui inclut la durée du signal S2, ceci présentant l'avantage d'utiliser le signal S1 de début pour mettre le dispositif récepteur en état sensible assurant la détection de la fin B du premier signal S1 et mettant égale- ment le dispositif en état sensible pour détecter avec autant d'exactitude la fin D du signal S2 dont la longueur CD est également fixe, alors que le début C du signal 52 est parfaitement aléatoire dans le temps, le début A du signal S1 étant également aléatoire, au moins vu depuis la partie fixe de détection du dispositif. Dans l'exemple qui vient d'être décrit, le premier signal S1, ou signal de début, et le second signal S2, ou signal de fin, se caractérisent par leurs fréquence, ce qui permet aux dispositifs récepteurs d'identifier ce signal comme un signal de début ou de fin. On comprend que d'autres signaux pourraient être utilisés pour former dcs signaux de début ou de fin. Ainsi, on pourrait, par exemple, utiliser des signaux de type numérique. Dans un perfectionnement avantageux de l'invention, le signal de début et/ou le signal de fin peu- vent eux-mêmes se distinguer par leur durée propre. Ainsi, la durée du signal de fin peut être, par exemple le double de la durée du signal de début, ce qui permet d'avoir un signal de début et un signal de fin de même fréquence. On peut également, pour davantage de sécurité, avoir des sig- naux de début et de fin ayant à la fois des fréquences différentes (ou d'autres caractères différents) et des durées différentes. Enfin, dans un perfectionnement particulièrement avantageux, on peut avoir des signaux de début et/ou de fin eux-mêmes variables et susceptible de transmettre des informations. Ainsi, par exemple, le signal de début peut avoir une durée variable déterminée, par exem- ple, par une mesure de température dans la roue et le signal de fin peut avoir une durée variable représentant, par exem- ple, le "label" du capteur de pression (le label représentant l'équation d'une courbe de dérive en température, par exemple pour les capteurs). On peut ainsi connaître et corriger l'erreur due à la température sur la valeur d'une information telle que la pression. Les signaux de début et/ou de fin peuvent également être codés pour transmettre des informations val- ables sur la base de valeurs autres que la variation de leur durée. Cependant, l'utilisation de la variation de leur durée pour coder des informations est préférée dans le cadre de la présente invention non seulement en raison d'une plus grande simplicité des moyens d'élaboration des signaux, des moyens. de réception et d'interprétation, mais encore de la grande sécurité et de la fiabilité accrue du procédé selon l'invention. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications sans pour cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. 2 6 1 0 1 5 5 1 1 REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission de signaux entru deux éléments, notament un élément rotatif et un élément fixe, dans lequel des valeurs de mesures relatives à un c,. plusieurs paramètres dans l'un des éléments, notamment dan.- un élément rotatif, sont élaborées sous forme de signaux destinés à être transmis à des moyens récepteurs de l'autre élément, notamment une structure fixe, par l'intermédiaire de moyens de couplage, caractérisé en ce que l'on associe, chaque valeur de mesure de paramètre destinée à être transmise par l'intermédiaire des moyens de couplage, une durée (BD) qui est une fonction de ladite valeur, en transmettant d'abord par les moyens de couplage, un premier signal (S1), ou signal de début, de courte durée, adapté à la transmission par lesdits moyens de couplage, en laissant ensuite s'écouler une durée BC fonction de ladite valeur de paramètre et, à la fin de cette durée (BC), en transmettant un second signal (S2) ou signal de fin, de courte durée, également adapté à la transmission par lesdits moyens de couplage, le deuxième signal étant de préférence nettei.ent différent du premier signal, des moyens sensibles à la durée entre]es signaux de début et de fin directement consécutif étant agencés, au niveau dudit autre élément, pour transformer ladite durée en une valeur de paramètre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de début (S1) et/ou le sig- nal de fin (S2) sont des signaux caractérisés par leur fréquence. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de début (S1) et/ou le sig- nal de fin (S2) sont des signaux caractérisés par leur durée. 4. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que le signal de début (S1) et/ou le signal de fin (S2) comportent des caractéristiques variables codant des informations variables. -. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la durée du signal de début (S1) et/ou du signal de fin (S2) est variable'et code une information. 6. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que la durée à laquelle sont sensibles les moyens agencés au niveau de la structure fixe est la durée (BD) s'étendant entre la fin du signal de début (Sl) et la fin du signal de fin (S2). 7. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que les signaux de début et de fin modulent une onde porteuse. 8. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise des moy- ens de couplage électromagnétique, notamment par transforrma- teur tournant. 9. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise des moy- ens de couplage capacitif, notamment à l'aide de deux capacités identiques, les circuits fixes et rotatifs étant agencés pour une transmission différentielle éliminant les parasites. 10. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on transfère, en sens inverse, une énergie électrique depuis la structure fixe vers la roue. 11. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 10, caractérisé en ce que la fonction transformant la valeur de paramètre en durée est une fonc- tion proportionnelle. 12. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, sur l'élément rotatif, au moins un capteur (3) pour au moins un paramètre à mesurer, et un circuit électronique (1) associé à ce cap- teur, ledit circuit électronique comportant des moyens (4) convertissant la valeur de paramètre mesurée par le capteur en une durée fonction de ladite valeur, des moyens (10) pour générer un premier signa] au début de ladite durée et un second signal à la fin de ladite durée et les adresser aux moyens de couplage (8). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le circuit de structure fixe, sensible auxdits signaux, comporte deux filtres en parallèle, l'un (14) adapté au signal de début, l'autre (15) au signal *e fin, déterminant deux voies (18, 20) adressant respective- ment les signaux de début et de fin à un dispositif (19) de conversion du temps en impulsions. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit dispositif de conversion est agencé pour assurer la conversion du temps s'écoulant entre la fin du premier signal et la fin du second signal. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les moyen. de couplage sont du type à transformateur tournant (8). 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que les moyens de couplage sont du type capacitif et notamment à deux capacités parallèles pour une transmission différentielle.