Brevet FR2823447A1 — publié le 20021018

tube (3).: DISPOSITIF ET PROCEDE DE MESURE D'UNE VITESSE INSTANTANEE D'UN CLUB DE GOLF La présente invention concerne un dispositif de mesure d'une vitesse instantanée d'un club de golf comportant un capteur de vitesse, des moyens de traitement de signaux provenant de ce capteur, des moyens de transmission des signaux du capteur vers les moyens de traitement et une alimentation électrique. o Elle concerne également un procédé de mesure d'une vitesse instantanée d'un club de golf. Il existe actuellement essentiellement trois types de dispositifs permettant de mesurer la vitesse d'un club de golf et en particulier la vitesse maximale atteinte s par le club juste avant l'impact avec la balle. Le premier type de système utilise un radar et mesure la vitesse à différents moments du déplacement du club. Cette mesure a l'avantage d'être très précise. Par contre, elle nécessite une installation lourde et coûteuse et ne peut donc être utilisée que dans un emplacement prévu à cet effet. Elle ne peut en aucun cas être utilisée tout au long d'un parcours, lors d'entranements ou de concours. Le deuxième type de mesure utilise un fil métallique chauffé par le passage d'un courant électrique. Le déplacement du club de golf a pour effet de refroidir le fil à une température qui dépend de la vitesse de déplacement. Cette tech nologie nécessite la mesure précise de la tem pérature d u fil, p u is la transmission du résuitat de cette mesure à un dispositif d'affichage. Toutefois, I'inconvénient le plus important de ce dispositif est la très grande consommation o d'énergie qu'il engendre, ce qui le rend trop lourd et peu pratique. Finalement, il est également possible de disposer un accéléromètre à l'extrémité du club. D'une part, ceci implique un coût de fabrication élevé dû au coût des accéléromètres, et d'autre part, le résultat est peu fiable. En effet, le résultat de la mesure dépend très fortement du rayon du mouvement de la tête s du club, qui lui-même dépend de la grandeur du joueur et de sa manière de jouer. La présente invention se propose de pallier les inconvénients des dispositifs de i'art antérieur en réalisant un dispositif de mesure petit et léger, donc facilement o transportable, tout en étant précis et en permettant une utilisation sur une longue période. Elle offre également un procédé de mesure fiable et précis. Ces buts sont atteints par un dispositif tel que défini en préambule et caractérisé en ce que ie capteur de vitesse comporte une hélice tournant autour d'un axe de rotation sensiblement perpendiculaire au déplacement du club de golf et au moins un aimant permanent solidaire de cet axe de rotation. Selon un mode de réalisation préféré, I'hélice est disposée dans un logement cylindrique ayant une génératrice sensiblement parallèle à la direction de o déplacement du club de golf. Ce logement a avantageusement une forme telle que l'air s'écoule autour du manche du club, à la sortie du logement, pratiquement sans turbuience. L'axe de rotation de l'hélice est de préférence monté dans deux supports, au moins celui qui est disposé du côté du club étant pourvu d'un élément de réduction du frottement. Selon un mode de réalisation avantageux, I'aimant permanent a une forme annulaire, I'axe de rotation passant par le centre de l'anneau. Selon une forme de réalisation préférée, le capteur de vitesse, les moyens de traitement, les moyens de transmission et l'alimentation électrique sont :, disposés dans un même bo^'tier. Ce bo^'tier est placé de façon amovible sur le club de golf, à proximité de la tête. Selon une variante de réalisation, les moyens de transmission comportent un s émetteur d'ondes radio agencé pour transmettre les signaux du capteur de vitesse à un récepteur distant. Ce récepteur peut être associé à un dispositif d'affchage logé dans un bo^'tier du type bo^'te de montre. Selon une variante de réalisation particulière, I'alimentation électrique est o fournie par la rotation de l'aimant permanent. Les moyens de traitement peuvent être agencés pour déterminer la vitesse maximale du club de golf eVou la vitesse du club au moment de l'impact. Les buts de l'invention sont également atteints par un procédé tel que défini en préambu le et caractérisé en ce que l'on fait tourner u ne hél ice solid ai re d u clu b à une vitesse de rotation qui dépend de la vitesse linéaire du club, en ce que l'on met en rotation un aimant permanent solidaire de l'hélice, en ce que l'on détecte la rotation de l'aimant permanent au moyen d'une bobine d'induction, o en ce que l'on mesure en continu, la durée d'un tour d'hélice, en ce que l'on détermine quel tour d'hélice correspond à la valeur de la vitesse à mesurer et en ce que l'on convertit cette durce en une vitesse instantance recherchée. Selon un premier mode de réalisation du procédé, destiné à mesurer la vitesse maximale d'un club de golf, on détermine la durée minimale d'un tour d'hélice. Selon un deuxième mode de réalisation du procédé, destiné à mesurer la vitesse d'impact d'un club de golf, on détermine la durée du tour d'hélice qui précède l'impact du club avec la balle. La présente invention et ses avantages seront mieux compris en référence à la description de différents modes de réalisation et aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de la figure 1; la figure 3 est une vue de profil du dispositif de la figure 1; o la figure 4 est une vue en coupe d'une partie du dispositif de l'invention; la figure 5 est une vue schématique d'un premier mode de réatisation d'une partie du dispositif selon l'invention; la figure 6 illustre un autre mode de réalisation d'une partie du dispositif, similaire à celle de la figure 5; - la figure 7 est une vue schématique d'un mode de réalisation de I'invention utilisant un émetteur radio; les figures 8A et 8B illustrent respectivement l'émetteur et le récepteur du mode de réalisation de la figure 7; et - la figure 9 représente un signal idéal tel qu'utilisé dans le dispositif de l'invention. En référence à ces figures, le dispositif 10 comporte essentiellement un capteur de vitesse 11, des moyens 12 de transmission des signaux du capteur 11 à des o moyens de traitement 13 et un dispositif d'affichage 14. Le dispositif 10 comporte également une alimentation en énergie électrique 15 et un interrupteur 16 pour enclencher et déclencher le dispositif de mesure et pour sélectionner différentes options de ce dispositif. Le capteur de vitesse 11 est illustré en détail par la figure 4. Il comporte un s logement 17 sensiblement cylindrique, ouvert aux deux extrémités, et comportant au moins un support 18 à chacune de ces extrémités. Un axe de rotation 19 est disposé parallèlement à une génératrice du cylindre, dans ce logement 17. Cet axe 19 est solidaire d'une hélice 20. Cette hélice est réalisée en un matériau léger et robuste, de façon à avoir une inertie minimale. L'axe est o posé, au moins sur l'un de ses côtés, sur un élément de réduction de frottement. L'axe de rotation 19 est également solidaire d'un aimant permanent 21, de sorte que la rotation de l'hélice 20 entrane la rotation de l'axe et celle de I'aimant 21. L'hélice a un pas tel qu'elle tourne à une vitesse maximale inférieure à 1000 tours/seconde et idéalement proche de 250 tours/seconde lorsque le dispositif de l'invention est utilisé pour mesurer la vitesse maximale d'un club de golf. o Les moyens de transmission 12 comportent d'une part l'aimant permanent 21 et d'autre part7 une bobine de réception 22 des variations du champ magnétique généré par l'aimant. Cette bobine peut être formée d'une piste imprimée sur un circuit imprimé ou d'un fil conducteur enroulé autour d'un noyau de ferrite ou dans l'air. Le nombre de spires doit être sufffisant pour que, à la distance qui sépare l'aimant 21 de cette bobine 22, une rotation de l'aimant soit détectee. Les moyens de traitement 13 reçoivent des signaux électriques provenant de la variation du champ magnétique due à la rotation de l'aimant 21 et transforment ces signaux en une vitesse. Ces moyens de traitement 13 comportent essentiellement des moyens 23 de mise en forme du signal et des moyens de calcul 24. Les moyens 23 de mise en forme peuvent être réalisés de différentes manières, notamment celles illustrées par les figures 5 et 6. Le mode de réalisation illustré par la figure 5 représente un exemple dans lequel la bobine 22 comporte quelques spires imprimées sur une carte de circuit imprimé. Le signal généré dans la bobine par la rotation de l'aimant est introduit dans un amplificateur 25. Le signal amplifié sortant de l'amplificateur est introduit dans les moyens de calcul 24 qui sont composés dans cet exemple, d'un microcontrôleur 26 piloté par un quartz 27. Ce microcontrôleur o transforme le signal sortant de l'amplificateur 25 en une vitesse de déplacement du club de golf, selon un procédé qui est expliqué plus en détail cidessous. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 6, la bobine 22 comprend de préférence environ une centaine de spires, enroulées autour d'un noyau en s ferrite. Le signal sinusodal sortant de la bobine est transformé en un signal carré au moyen d'un transistor 28. Ce signal carré est introduit dans le microcontrôleur 26 pour y être traité. La valeur mesurée par le capteur 11 et traitée par le microcontrôleur 26 est o afffichée sur un dispositif d'affichage 14, généralement formée d'un affichage à cristaux liquides. Cet afffichage n'est toutefois pas indispensable. Les valeurs mesurées peuvent également être mémorisées et lues ultérieurement au moyen d'un lecteur approprié. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 7, la bobine 22 est disposée à proximité du logement cylindrique 17 et est liée à un émetteur radio 28 placé également près de ce logement. Les signaux de la bobine sont introduits, avec ou sans traitement de mise en o forme, dans l'émetteur qui les transmet, au moyen d'une antenne 29 appropriée, à un récepteur 30 lui-même pourvu d'une antenne 31. Le récepteur fournit ces signaux à un microcontrôleur 26 qui les traite comme dans le cas expliqué en référence aux figures précédentes. Dans ce mode de rénlisation, il est possible de placer le récepteur 30 dans un s dispositif tel qu'une montre-bracelet ou analogue à une montrebracelet, ou un botier placé dans une poche ou à la ceinture d'un utilisateur. Il est également possible de mémoriser les informations pour les afficher ultérieurement. Le procédé de mesure selon la présente invention permet de déterminer o notamment la vitesse maximale du club de golf et la vitesse au moment de l'impact du club avec la balle. Il est également possible de déterminer une accélération, par exemple l'accélération maximale. La mesure de l'accélération permet aussi de déterminer une force. s Le procédé est décrit ci-dessous dans une forme de réalisation permettant de mesurer la vitesse maximale. A cet effet, le dispositif 10 peut être enclenché manuellement au moyen de l'interrupteur 16, réalisé par exemple sous la forme d'un bouton poussoir illustré o par la figure 5. Il peut également être enclenché automatiquement dès qu'une vitesse supérieure à un certain seuil, par exemple 50 km/h est détectée. Lorsqu'un coup est joué, le club est déplacé, ce qui a pour effet de générer la rotation de l'hélice 20, et par conséquent, la rotation de l'aimant permanent 21. :s Cette rotation de l'aimant génère une variation de champ magnétique qui est détecté par la bobine 22. Le signal sortant de la bobine est traité de façon à fournir un signal sensiblement rectangulaire tel qu'illustré par la figure 9. Le microcontrôleur 26, piloté par un quartz, mesure l'intervalle de temps entre deux flancs similaires consécutifs, par exemple deux flancs descendants du signal. o Tous les intervalles consécutifs sont déterminés pour chaque coup. L'intervalle le plus court, portant la référence 32 sur la figure 9, correspond à la vitesse maximale du club. La durée de cet intervalle correspond au temps nécessaire pour que l'aimant effectue un tour complet. En connaissant le pas de l'hélice et la durée d'un intervalle, il est donc possible de conna^'tre la vitesse du club pendant cet intervalle. La vitesse calculée par le microcontrôleur 26 est affichée sur le dispositif d'affichage 14 eVou mémorisée. o Lorsqu'un coup est joué, le club est généralement légèrement ralenti juste avant de frapper la balle. Ainsi, la vitesse immédiatement avant l'impact ne correspond pas nécessairement tout à fait à la vitesse maximale. Afin de déterminer cette "vitesse d'impact", on mesure comme précédemment, s chaque intervalle de temps séparant deux flancs similaires du signal d'entrée dans le microcontrôleur 26. Juste après l'impact, la vitesse du club ralentit très fortement. Le dernier intervalle avant cette forte décélération, illustrée par la figure 9 sous la référence 33, peut être détecté et correspond à la vitesse d'impact. Il est également possible de mesurer la vitesse maximale et ia vitesse d'impact pour un coup donné, puis de comparer ces deux valeurs, ce qui permet de déterminer si le joueur ralentit son club avant l'impact. Grâce à l'inertie extrêmement faible de l'hélice, toute variation de vitesse agit sur l'intervalle mesuré, de sorte que les mesures instantanéss sont très précises. o En dérivant la mesure de la vitesse du club en fonction du temps, il est possible de conna^'tre l'accélération instantanée de ce club. Il est donc possible d'en déduire la force qui est développée au cours du mouvement. Le mode de fonctionnement du dispositif peut être très variable, selon les demandes. En particulier, I'affichage 14 peut être utilisé pour indiquer la valeur maximale de la vitesse, la vitesse d'impact, une vitesse maximale sur tout un s parcours de golf ou toute autre indication qui peut s'avérer utile ou souhaitable. Cet affichage peut être enclenché en permanence ou se mettre en veille après un certain temps. o 11 est également possible de prévoir un affichage dans différentes unités de mesure, réglées en usine ou réglables par l'utilisateur, par exemple au moyen d'un bouton poussoir. Le dispositif selon l'invention est très léger et ne perturbe absolument pas la manière de jouer. En fait, il n'est pas ressenti par le joueur. Il est très simple à fixer sur le club puisqu'il peut être mis en place simplement au moyen d'un élément élastique 34 tel qu'un joint fixé à deux crochets 35. Il peut donc aisément être placé et déplacé sur différents clubs. o Ce dispositif peut étre monté dans un bo^'tier fermé contenant une pile. Il peut étre collé de façon totalement étanche et étre très robuste de manière à ne pas étre sens ib le aux chocs. Eta nt don né la co n som mation des com posants électroniques utilisés, une pile conventionnelle permet d'utiliser le dispositif de façon intensive pendant plusieurs années. Il n'est donc pas nécessaire de s prévoir la possibilité de remplacer la pile. Le dispositif peut étre utilisé pour mesurer la vitesse maximale d'un mobile autre qu'un club de golf. Il peut notamment étre appliqué sur une raquette de tennis, une flèche, un modèle réduit tel qu'un avion, un hélicoptère ou une automobile, ou dans des secteurs industriels. Dans certains cas, il est possible de lire la vitesse immédiatement sur un affichage, dans d'autres, cette vitesse est mémorisée et peut étre lue ultérieurement. Etan1 donna que Ie dispose peat mesurer des vTesses ins1antandes dimn moment, ll em Agamen1 possible de dAdui des alArion des forces. Il peu1 dons bouver une appucadon comma acclromA1re. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure d'une vitesse instantanée d'un club de golf comportant un capteur de vitesse, des moyens de traitement de signaux provenant de ce capteur, des moyens de transmission des signaux du capteur vers les moyens de traitement et une alimentation électrique, caractérisé en ce que le capteur de vitesse (11) comporte une hélice (20) tournant autour d'un axe de rotation (19) sensiblement perpendiculaire au déplacement du club de golf et au moins un aimant permanent (21) solidaire de cet axe de rotation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hélice (20) est disposée dans un logement cylindrique (17) ayant une génératrice sensiblement parallèle à la direction de déplacement du club de golf. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le logement (17) a une forme telle que l'air s'écoule autour du manche du club, à la sortie du logement, pratiquement sans turbulence. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de rotation o (19) de l'hélice (20) est monté dans deux supports (18), au moins celui qui est disposé du côté du club étant pourvu d'un élément de réduction du frottement. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant permanent (21) a une forme annulaire, I'axe de rotation (19) passant par le centre de l'anneau. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de vitesse (11) , les moyens de traitement (13), les moyens de transmission o (12) et l'alimentation électrique (15) sont disposé dans un même bo^'tier. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bo^'tier est placé de façon amovible sur le club de golf, à proximité de la tête. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transmission (12) comportent un émetteur (28) d'ondes radio agencé pour transmettre les signaux du capteur de vitesse (11) à un récepteur (30) distant. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le récepteur (30) o est associé à un dispositif d'affichage logé dans un boA'tier du type bo^te de montre. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation électrique est fournie par la rotation de l'aimant permanent (21). 11.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement (13) sont agencés pour déterminer la vitesse maximale du club de golf eVou la vitesse du club au moment de l'impact. o 12. Procédé de mesure d'une vitesse instantanée d'un club de golf, caractérisé en ce que l'on fait tourner une hélice (20) solidaire du club à une vitesse de rotation qui dépend de la vitesse linéaire du club, en ce que l'on rnet en rotation un aimant permanent (21) solidaire de l'hélice, en ce que l'on détecte la rotation de l'aimant permanent (21) au moyen d'une bobine d'induction (22), en ce que l'on mesure en continu, la durée d'un tour d'hélice, en ce que l'on détermine quel tour d'hélice correspond à la valeur de la vitesse à mesurer et en ce que l'on convertit cette durce en une vitesse instantanée recherchée. o 13.Procédé de mesure de la vitesse maximale d'un club de golf selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on détermine la durée minimale d'un tour d'hélice. 14. Procédé de mesure de la vitesse d'impact d'un club de golf selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on détermine la durée du tour d'hélice qui précède l'impact du club avec la belle.