Brevet FR2791173A1 — publié le 20000922

- 1. - La présente invention est relative à un dispositif électronique de détection d'appui ou de passage d'objets, ses procédés d'installation et ses applications à la détection de passage ou de présence de roues de véhicules et à la réalisation d'interrupteurs électriques sensibles à la pression. Ce dispositif utilise les propriétés de caoutchouc chargé de carbone et autre élément conducteur le rendant faiblement résistant au plan électrique. L'invention porte également sur les techniques d'installation, montage et démontage, rendues possibles par la flexibilité du capteur de détection. Un certain nombre de systèmes de détection d'essieux ou de roues de véhicules sont déjà utilisés. Il est connu par exemple de réaliser des mesures de détection d'essieux par des tubes pneumatiques à l'intérieur desquels on mesure la variation de pression lors du passage de l'essieu. De tels systèmes sont sensibles à la variation de pression, mais détectent difficilement la présence d'un essieu. Il est également connu des dispositifs comportant deux lames métalliques déformables collées ou tenues par tout autre moyen à deux faces opposées d'un élément en caoutchouc et séparées par un vide d'air. Ces deux éléments constituent un interrupteur mécanique. Lorsque l'on appuie sur le dessus du caoutchouc, on le déforme en assurant un20 contact métal/métal qui sert d'interrupteur. Ce système présente un certain nombre d'inconvénients tels que la difficulté de coller ou de faire adhérer des éléments mécaniques sur du caoutchouc, ce qui diminue considérablement la durée de vie du système, et d'autre part, de tels systèmes présentent une rigidité longitudinale extrêmement grande, les rendant peu déformables.25 Il devient donc très difficile d'installer ou de remplacer les capteurs dans un élément support métallique sans collage ou montage mécanique. Il est également connu des systèmes de mesure de variation de résistance par des couches de mousse chargée de carbone. Ces éléments présentent l'inconvénient d'avoir des temps de réponse importants et variables dans le temps en fonction de leur30 vieillissement. -2- Il est également connu des dispositifs (brevet français N 2.634.926) o le dispositif de détection est du type comportant d'un même côté du dispositif, deux conducteurs fixes de grande longueur, placés en regard d'un élément en caoutchouc conducteur déformable et également de grande longueur. Le système que nous proposons représente une amélioration fondamentale du système décrit dans le brevet N 2.634.926. La présente invention a également pour objet la réalisation de capteurs utilisant une mesure de la résistance électrique entre une lame d'acier partiellement isolée et un caoutchouc faiblement résistif lors du passage de véhicules. L'invention a également pour objet la technique d'installation du capteur et le dispositif destiné à recevoir le capteur; ce dispositif devant être scellé par tout moyen connu dans la chaussée. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre. La figure 1 représente une vue d'ensemble du capteur. La figure 2 représente une vue de la partie interne du capteur montrant la connexion entre le câble et l'élément métallique partiellement isolé. La figure 3 représente une vue détaillée de la connexion entre les différents éléments dans la partie 1 du capteur. la figure 4 représente une vue du capteur tel que décrit dans le brevet ci- avant (figure 4A) et une vue de la coupe interne du capteur suivant la présente invention. La figure 5 représente une vue en coupe du capteur installé dans son support lequel est scellé dans la chaussée. La figure 6 représente une vue de dessus d'une voie de péage o seraient implantés des capteurs du type considéré soumis aux efforts du véhicule dont les roues accélèrent ou freinent. La figure 7 représente une coupe d'un capteur suivant la présente invention. La figure 8 représente une vue d'ensemble d'un capteur suivant la présente revendication. La figure 9 représente la coupe d'un capteur et de son support suivant la présente invention. -3 - La figure 10 représente la partie extrême du support pour capteur. Les figures 11 a et b représentent la bride de fixation et de maintien du capteur, partie intégrante du support décrit aux figures 9 et 10. La figure 12 décrit l'opération de pose du capteur dans le support. La figure 13 décrit le capteur tel qu'il est normalement installé dans son support. La figure 14 décrit un montage électronique capable de transformer les variations de résistance du capteur en signal tout ou rien correspondant à la présence ou l'absence d'un objet sur le capteur. La figure 1 décrit une vue d'ensemble du capteur comprenant quatre éléments principaux: (1) câble à deux conducteurs permettant de transmettre les mesures de résistance du capteur. (2) une partie connectique o est effectuée la connexion entre le câble et le caoutchouc faiblement résistant au plan électrique d'une part, et la pièce métallique partiellement isolée d'autre part. (3) partie active du capteur. (4) bouchon permettant de rendre étanche l'ensemble du capteur. Les figures 2 et 3 décrivent la connexion entre les différents éléments o: L'élément sensible (7) est un ruban métallique conducteur de faible largeur et de grande longueur isolé partiellement par un isolant électrique (8). Cet isolant (8) recouvre la partie inférieure du ruban métallique (7) et partiellement la partie supérieure, et totalement les deux côtés. Un bossage (36) ou toute autre déformation, permet de maintenir l'élément mécanique (7) dans le moulage (2) de manière à pouvoir supporter les efforts longitudinaux dus au passage des roues. Le conducteur électrique (5) est issu du câble (1) (câble à deux conducteurs) et isolé sur une partie de sa longueur par l'élément (4). L'élément métallique (7) est connecté au câble (5) par l'intermédiaire d'une fiche circulaire (6) sertie par un élément mécanique après le ruban (7). -4- Le conducteur (10) dénudé de l'isolant (9), est inséré dans le caoutchouc faiblement résistif (11) par l'intermédiaire d'un élément (12) moulé ou collé, et réalisé en caoutchouc faiblement conducteur. L'ensemble (2) est moulé par injection ou autre procédé avec un caoutchouc isolant au plan électrique. La représentation en coupe de la partie active (3) du système antérieurement connu est décrite à la figure 4a. La figure 4a montre un élément tel que décrit dans le précédent brevet (n 2.634.926) ou l'élément (11) est réalisé en caoutchouc chargé de carbone et faiblement résistif; l'élément (16) est un élément isolant électrique et les deux éléments (17) sont des conducteurs métalliques. Lors du passage d'un véhicule, l'élément (11) se déforme et vient en contact avec les deux éléments (17) en rendant la résistance entre ces deux éléments extrêmement faible. Cette résistance est infinie au repos, puisque les deux conducteurs sont isolés par la couche d'air (22). La figure 4b est une coupe suivant l'invention. Elle est dérivée du brevet précédent et comporte un élément métallique (7) isolé par un élément (8) sur la face inférieure, les côtés, et une partie de la face supérieure. L'élément (11) est réalisé en caoutchouc faiblement résistif au plan électrique. Lors de la déformation de cet élément sous l'effet du passage d'une roue, l'élément (11) vient en contact avec la plaque métallique (7) et la résistance électrique entre (7 et 11), mesurée par l'intermédiaire des câbles (10 et 5), va décroître de l'infini à une valeur très faible comprise entre quelques centaines d'ohms et quelques dizaines de kilo ohms. La fabrication industrielle d'un capteur suivant la figure 4B est facilitée par l'existence d'un jeu entre l'élément (8) et l'intérieur de l'élément (11). Les éléments (8) + (7) et (11) étant fabriqués par extrusion ou tout autre moyen connu. Le bouchon (4) fig. 1 permet de garantir l'étanchéité de la partie (22) vide d'air- figurant entre l'élément (7) + (8) et l'intérieur de l'élément (11). Cette étanchéité est garante de la non-oxydation de l'élément métallique (7). -5 - La solidarisation des éléments (2) (fig. 1) -réalisé en caoutchouc isolant électrique- et (3) (fig. 1) -réalisé en caoutchouc faiblement résistant au plan électrique-, est réalisée lors du moulage à chaud et en pression du produit (12) ou tout autre procédé connu, destiné à assurer la connexion du câble (10) avec le profilé (12). La solidarisation du bouchon (4) avec l'élément (3) est assurée par moulage à chaud et en pression ou par tout autre moyen connu. la figure (5) représente l'installation du support (14) en matériau non oxydable (acier inoxydable ou élément en matière composite ou plastique non oxydable) dans une chaussée généralement en béton (13) ou en asphalte Le support (14) reçoit le capteur (15) qui est monté par pression et généralement collé sur le support (14) par une colle élastique (27) dans sa partie inférieure. Le collage est rendu nécessaire par l'existence d'efforts longitudinaux sur le capteur. Ces efforts sont représentés à la figure 6. La figure 6 montre la position d'un capteur de détection d'essieux dans une voie de péage. Les véhicules passent dans la voie dans le sens S, le capteur (23) est destiné, suivant sa longueur, au comptage de roues ou d'essieux. la détection de roues large ou jumelées s'effectue suivant un principe connu à l'aide de deux capteurs (24) inclinés, d'un angle compris entre 30 et 60 . Lors du passage des véhicules, les capteurs (23) subissent des efforts F ou F' suivant que le véhicule accélère ou ralentit; ces efforts auront tendance à arracher le capteur du support. Soumis au même passage, les capteurs (24) subissent un effort longitudinal G ou G' qui aura tendance à faire glisser le capteur et le faire sortir de son support. Les efforts sont bien entendu inversés si le véhicule change de sens. La position des capteurs sera choisie en fonction de la répartition souhaitée des réactions aux efforts créés G ou G'. On peut, par exemple, coller le capteur dans la partie inférieure entre le capteur (15) et le support (14) suivant figure 5 à l'aide d'une colle élastique adapté à (27). On peut aussi immobiliser le capteur (24) à l'extrémité (25) par un système mécanique formé par le support (20) et une pièce mécanique (21) placée dans la partie supérieure et faisant pression sur le capteur (15) (fig. I la). La figure 7 montre une autre réalisation du capteur. Le caoutchouc faiblement résistant ou plan électrique (11) a un profil extérieur adapté à son montage dans le profilé (19) de la figure 9. Le fonctionnement du capteur est identique à celui de la figure -6- 4b. Le collage de la partie inférieure (27) de la figure 5 est remplacé par les deux ailes supérieures (26) du profilé (19). La figure 8 décrit un capteur dont le profilé (11) s'étend dans la partie active (18.3) Le bouchon (18-4) est de forme identique ou voisine à celle de 18.3. La partie (18-2) contenant la connexion a une structure interne du même type que la partie (2) de la figure 1, mais d'une épaisseur inférieure ou égale à la valeur (30) (figure 7) de manière à permettre un blocage du capteur par une bride (29) fixée sur (28), de sorte que la face supérieure de la bride (29) ne dépasse pas la hauteur totale (31) du capteur (fig. 10 et 1 lb). De la sorte (fig.lb), la partie connexion (18-2) pourra être installée dans la chaussée (13) en ne créant qu'un dépassement minimum n'occasionnant aucun risque pour les véhicules passant sur la voie, contrairement au cas du capteur de forme décrite en 4b et dont la coupe de la fixation est décrite à la figure 11 a. La technique d'installation du capteur (18) dans le support (19) est décrite à la figure 12. Il est permis, en raison de la construction interne du capteur, qui autorise une grande flexibilité de celui-ci. D'autre part, un jeu fonctionnel entre le capteur (18) et le support (19), permet de glisser le capteur (18) dans le support (19) (fig. 9), en exerçant un effort (32) modéré. Le dégagement nécessaire (31) pour entrer le capteur (18) dans le support (19), est de l'ordre de 100 à 200 millimètres. Une fois le capteur installé (figure 13), il est poussé à l'extrémité (36) du support (19) et la câble (18-1) est installé de sorte qu'il passe, soit par la partie inférieure (35) de l'extrémité du support, côté bride, soit par un presse-étoupe (34) fixé sur le support. La figure 14 est l'illustration d'un montage permettant à partir des variations de résistance du capteur (18-2) conduites par les conducteurs (18-1), de fournir, à l'aide du montage (40) alimenté par la tension V en (38), un signal O/V tout ou rien en (39). -7- REVENDICATIONS 1/ Dispositif de détection d'appui sur une surface, caractérisé en ce qu'il comporte un profilé creux en caoutchouc (11), de faible résistance électrique placé dans un support (19) et qu'une lame d'acier à ressort (7) isolée sur une de ces faces, sur les côtés et partiellement sur la seconde face (8), est glissée à l'intérieur dudit profilé en regard d'une5 surface intérieure et séparée de celle-ci par une couche d'air (22) entraînant au repos une résistance infinie entre le métal et le caoutchouc puis lors de l'apparition d'un effort mécanique en n'importe quel point de la surface supérieure du capteur, l'apparition d'une résistance faible entre le caoutchouc et le métal; la résistance redevenant infinie instantanément après la disparition de l'effort mécanique sous l'effort de ressort du10 caoutchouc et que la connexion avec le câble de transmission s'effectue par un câble à deux conducteurs (1) dont l'un (5) est connecté mécaniquement à l'élément métallique (7) et surmoulé par un caoutchouc isolant (2), l'autre (10) dénudé est noyé par tout moyen connu, dans le caoutchouc (12) faiblement résistant au plan électrique; l'autre extrémité étant fermée par un élément en caoutchouc (4) surmoulé sur le capteur par tout moyen connu. 2/ Dispositif selon la revendication 1, appliqué à la détection des roues ou essieux de véhicule, caractérisé en ce que le profilé est placé dans une chaussée par l'intermédiaire d'une pièce métallique inoxydable ou en matériau de synthèse (19) perpendiculaire ou incliné par rapport au sens de déplacement du véhicule. 3/ Dispositif selon les revendications I et 2, caractérisé en ce que l'extérieur du profilé en caoutchouc est tel qu'il entre dans un profilé de forme correspondant à un [ incliné de 900 ( -) comportant deux ailes (26) empêchant le capteur de sortir du profilé sous l'effet des efforts extérieurs. / Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que les efforts longitudinaux sont reportés sur une bride placée à une extrémité du support et que cette bride immobilise le capteur par pression.