Brevet FR2639307A1 — publié le 19900525

Dispositif de lecture a partir d'un véhicule en mouvement L'invention a pour objet un dispositif de lecture å distance de données depuis un véhicule en mouvement, permettant notamment d'identifier un appareil fixe devant lequel passe le véhicule. L'invention trouve une application particulièrement importante dans les installations de transport comprenant des véhicules se déplaçant sur une voie de guidage. Ces installations sont souvent munies de dispositifs de lecture comportant des appareils fixes repartis le long de la voie et des appareils de lecture destinés à être portés par les véhicules et capables de lire des indications fournies par les appareils fixes. On trouve en particulier de tels dispositifs de lecture dans les installations 9 conduite automatique des véhicules : les appareils fixes sont constitués par des balises mémorisant et fournissant sous forme codée des données, par exemple d'identification de la balise, d'indication du point kilométrique où elle se trouve, de fourniture d'un code de sécurité. La plupart des balises utilisées â l'heure actuelle sont de type semi-actif. En réponse F une interrogation du véhicule, la balise émet un message comportant les données. Ces balises se sont révélées peu satisfaisantes dans la pratique. En particulier, celles qui utilisent une transmission par voie hyperfréquence (å quelques GHz) sont peu fiables. Par suite de phénomènes de guidage d'ondes, l'échange d'informations entre la balise et le véhicule peut se produire alors que le véhicule est a distance de la balise. L'invention vise à fournir un dispositif de lecture a l'appareil de voie complètement passif évitant les erreurs sur l'emplacement de lecture et permettant d'effectuer la lecture dans une large plage de vitesse du véhicule. Dans ce but, l'invention propose un dispositif de lecture dans lequel - l'appareil fixe comprend une piste horloge et une piste de données munies l'une et l'autre de repères constitués par des zones électriquement conductrices dans un ruban de matériau magnétique, les repères étant répartis a intervalles réguliers et certains des repères étant absents sur la piste de données pour fournir des indications sous forme codée, et - l'appareil porté par le vehicule comprend, pour chaque piste, un capteur magnétique circulant devant la piste et muni de moyens de mesure de permea- bilité magnétique, la lecture des données étant commandée et synchronisée par la lecture des repères d'horloge. Le matériau magnétique sera généralement constitué par une tôle de fer au silicium mince, du genre utilisé pour la constitution de carcasses de transformateurs, pour des raisons d'économie. Les zones électriquement conductrices seront souvent - des plaquettes en cuivre placées dans des fenêtres découpées dans le ruban ou sur le ruban. Dans un mode avantageux de réalisation de l'invention, le capteur magnétique est constitué par un demi-tore en ferrite, dont les pâles terminaux ont un écartement égal au pas de répartition des repères, au moins en ce qui concerne le capteur associé a la piste horloge. Lorsque les deux pôles du capteur sont en regard du matériau magnétique, la perméabilité effective du capteur est augmentée par rapport à ce qu'elle est dans l'air. Elle est au contraire diminuée lorsque les deux pâles sont en regard des plaquettes.En plaçant sur le demi-tore deux bobinages montés dans des réseaux réactifs respectifs alimentés par un générateur haute fréquence commun, la phase différentielle entre les deux réseaux est modifiée dans un sens ou dans l'autre, par rapport a la valeur lorsque les pôles sont séparés uniquement par de l'air suivant que les pâles sont en face de matériau magnétique ou de matériau conducteur. Une mesure de phase permet donc de déterminer le passage d'une position où les pâles sont face a du matériau magnétique a une position où ils sont face à du matériau électriquement conducteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés a titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la Figure 1 est un schéma montrant les composants essentiels d'un dispositif suivant un mode de réalisation de l'invention, le circuit associé au capteur de lecture de la piste horloge étant seul complètement représenté - la Figure 2 montre un mode avantageusement d'enroulement des bobinages sur les capteurs magnétiques - la Figure 3 montre l'allure de la variation de la phase mesurée par le capteur magnétique disposé audessus de la piste horloge, en fonction du déplacement ; - la Figure 4 montre une disposition relative des capteurs par rapport aux pistes, dans une variante de réalisation. Le dispositif dont un schéma de principe est montré en Figure 1 comporte un appareil monté sur le véhicule circulant le long d'une voie, par exemple dans la direction indiquée par la flèche f, et un appareil placé sur la voie. L'appareil de voie est purement passif. Il se réduit a une piste horloge 10 et une piste de données 12 disposées parallèlement l'une à l'autre, dans le sens de circulation f. Dans le cas d'un dispositif destiné a une installation de transport sur voie ferrée, les pistes peuvent etre disposées entre les rails de la voie. La piste horloge 10 est constituée par une bande ou un ruban 14 de matériau magnétique dans lequel ou sur lequel sont placées, a intervalles réguliers, des plaquettes 16 de matériau bon conducteur de l'électricité, constituant des repères dont la longueur est générale ment sensiblement moitié du pas de répartition des repères. En règle générale, pour des raisons d'économie, on utilisera, pour constituer le ruban 14, une tôle ferromagnétique, par exemple une tôle de fer à faible teneur en silicium du genre utilisé pour la constitution des carcasses de transformateurs. Une épaisseur de 0,6 mm des tôles et des plaquettes est généralement suffisante. Le pas p de répartition des repères et la largeur de ces repères (transversalement à la direction f) sont choisis en tenant compte de la vitesse de passage au-dessus de l'appareil de voie et de la hauteur des capteurs au-dessus du ruban. Pour une installation sur voie ferrée, on pourra souvent utiliser un pas d'écartement de 100 mm et une largeur de plaquette d'environ 150 mm. Les plaquettes peuvent être en cuivre et logées dans des échancrures du ruban. La piste de données a une constitution similaire à celle de la piste horloge 10. Mais seuls certains des emplacements correspondant aux plaquettes 16 de la piste horloge sont constitués par des zones conductrices, généralement des plaquettes en métal conducteur 18. La répartition de ces plaquettes représentant un nombre binaire, l'absence de plaquette constitue par exemple un 0 et la présence de plaquette un 1. Il est en général suffisant de prévoir des messages de 32 ou 48 bits qui conduisent à une longueur totale de l'appareil fixe ne dépassant pas 2 mètres ou 3 mètres, dans le cas d'installations de transport. L'appareil porté comporte deux circuits de lecture qui, dans le mode de réalisation montré en Figure 1, ont la même constitution générale. Pour cette raison, seul le circuit de lecture associé a la piste horloge 10 a été complètement représenté. Il comprend un capteur magnétique 20 constitué par un demi-tore de matériau å perméabilité magnétique élevée, généralement en ferrite, dont les pâles ont un écartement égal au pas p. L'utilisation d'un demi-tore de ferrite permet d'obtenir un facteur de qualité élevée. Il n'est souvent pas possible d'utiliser un moyen constitué par empilement de tôles ferromagnétiques, le facteur de qualité obtenu étant insuffisant pour obtenir une bonne sensibilité de lecture. Sur le demi-tore sont placés deux bobinages 22 et 24 occupant chacun sensiblement la moitié du tore. Chacun de ces bobinages 22 et 24 est placé dans un réseau réactif qui, dans le mode de réalisation représenté, comporte un condensateur 26 et une branche en parallèle sur le condensateur 26 et contenant un condensateur 28 et le secondaire 30 d'un transformateur, constituant une inductance. Les deux secondaires 30 sont excités par un oscillateur 32 a fréquence fixe, par l'intermédiaire d'un primaire 34 de transformateur. Pour réduire les capacités introduites par les bobinages 22 et 24, les bobinages sont avantageusement enroulés comme indiqué schématiquement sur la Figure 2. Le bobinage 24 par exemple comporte une première moitié enroulée depuis le entre jusqu'a proximité d'un des pâles et une seconde moitié enroulée, dans le même sens, du pôle jusqu'à proximité du milieu de l'enroulement. La fréquence de l'oscillateur 32 est choisie de façon a correspondre sensiblement å la résonnance des deux réseaux réactifs lorsque l'espace en regard des pôles du capteur 20 est occupé uniquement par de l'air. Dans les réseaux réactifs, les éléments appartenant au capteur 20 représentent des termes inductifs variables. La présence du matériau électriquement conducteur et celle du matériau magnétique -agissent sur des termes différents de l'impédance et provoquent des modifications de sens contraires de la perméabilité effective. Cette perméabilité effective augmente lorsque les deux pôles du capteur sont en -regard du matériau magnétique et diminue lorsque les deux pales sont en regard de matériau électriquement conducteur. La fréquence de fonctionnement sera en général prévue entre quelques kHz et 40 kHz lorsque le matériau magnétique des pistes est constitué par du fer. Au-delà de cette fréquence en effet, les courants de Foucault dans le fer se traduisent par des pertes excessives. Si on accepte d'utiliser des matériaux plus coûteux que le fer pour constituer les rubans, et notamment si on utilise des ferrites, on peut adopter une fréquence plus élevée, allant jusqu'à 200 kHz. La différence de phase entre deux points correspondant des deux réseaux réactifs présente une variation, en fonction de la position du capteur 20, du genre montré en Figure 3. Cette différence de phase varie généralement dans une plage A de 15 à 20% de la valeur nominale. Le circuit associé au capteur 20 comporte un organe de mesure de phase 36 qui reçoit sur une entrée 38 un signal de référence de phase provenant de l'oscillateur 32. Il est prévu pour fournir, sur une sortie 40, une impulsion de déclenchement de mesure lors du passage de la phase b la valeur nominale tO (Figure 3), ou lors du minimum, ou du maximum. Le capteur 42 associé å la piste de données 12 a, dans le cas illustré en Figure 1, la même constitution que le capteur 20 et il est lui aussi associé à un circuit de mesure dont seul l'organe de mesure de phase 44 est montré sur la Figure 1. Cet organe de mesure fournit un signal de phase à une logique de détection 46 qui compare la phase fournie par l'organe de mesure 44 a des seuils, lors de la réception de chaque top de lecture fourni par la sortie 40 de l'organe de mesure 36, et envoie, à un circuit d'exploitation (non représenté), un signal binaire 0 ou 1. Suivant la disposition relative des capteurs par rapport aux pistes, le top de synchronisation sera émis soit lors du passage à la valeur nominale, soit lors de la détection d'un extremum de la courbe de la Figure 3. Le circuit d'exploitation peut notamment comporter, dans une mémoire, tous les codes susceptibles d'être fournis par les appareils fixes rencontrés, dans un sens de lecture et dans l'autre de façon que le dispositif soit utilisable sur des véhicules réversibles. De plus, le circuit d'exploitation peut être prévu pour calculer la vitesse du véhicule à partir de la cadence des tops de synchronisation. L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. La Figure 4 montre, en vue de dessus, les capteurs 20 et 36 et les pistes 10 et 12 d'un dispositif dans lequel le capteur 36 est disposé orthogonalement au sens de circulation f, de sorte que ces deux pâles sont toujours situés en face d'une zone de même nature (ferromagnétique ou électriquement conductrice). De plus, le pas de répartition des repères de la piste de données 12 est moitié du pas de répartition des repères sur la piste horloge 10, ce qui permet de rendre l'appareil fixe plus compact. Sur la Figure 4 par exemple, la longueur requise pour donner un code de cinq chiffres 10110 est moitié de celle qui serait nécessaire dans le cas de la réalisation de la Figure 1. La lecture doit dans ce cas etre effectuée en réponse à la détection de chaque extremum de la courbe de variation de phase par le capteur 20. On a notamment réalisé un dispositif suivant le schéma de la Figure 4 ayant des demi-tores dont l'écar- tement entre les pâles est de 100 mm et dont la largeur est de 25 mm, coopérant avec une piste de lecture 10 de 55 mm de largeur et une piste de données de 145 mm de largeur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de lecture à distance de données depuis un véhicule en mouvement, caractérisé en ce qu'il comprend - un appareil fixe, passif, ayant une piste horloge (10) et une piste de données (12) munies l'une et l'autre de repères constitués par des zones électriquement conductrices dans un ruban de matériau magnétique, les repères étant répartis à intervalles réguliers et certains des repères étant absents sur la piste de données pour fournir des indications sous forme codée, et - un appareil porté par le véhicule et comprenant, pour chaque piste, un capteur magnétique (20, 42) circulant devant la piste correspondante et muni de moyens de mesure de perméabilité magnétique, la lecture des données étant commandée et synchronisée par la lecture des repères (16) d'horloge. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau magnétique est constitué par une tôle de fer au silicium mince. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les zones électriquement conductrices sont constituées par des plaquettes en cuivre placées dans des fenêtres du ruban ou sur le ruban. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le capteur magnétique est constitué par un demi-tore en ferrite dont les pôles terminaux ont un écartement égal au pas de répartition des repères, au moins en ce qui concerne le capteur associé à la piste horloge, et par des bobinages montés sur le demi-tore. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bobinages (20, 24) portés par le demi-tore comportent deux moitiés ayant le même sens d'enroulement, allant, l'une, du milieu du demi-tore à l'extrémité et, l'autre, de ladite extrémité au milieu. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les deux bobinages (22, 24) sont montés dans des réseaux réactifs respectifs alimentés par un générateur haute fréquence commun (32) et en ce que des moyens (36, 44) sont prévus pour mesurer la phase différentielle entre les deux réseaux. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de mesure de phase associés au capteur (20) de la piste d'horloge (10) sont prévus pour fournir un top de lecture de la phase fournie par les moyens de mesure de phase (44) associés au capteur (42) de piste de données (12). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur (42) de la piste de données est placé orthogonalement au sens de circulation du véhicule de façon que ses deux pôles soient simultanément face soit å une zone électriquement conductrice, soit å une zone ferromagnétique.