Brevet FR2834371A1 — publié le 20030704

risque. Etat de la technique L'invention concerne un dispositif pour émettre et/ou rece voir des données, ce dispositif étant relié à une partie rotative, cette partie ayant une ccinture métallique. L'invention concerne également un pneumatique et une installation d'émission et/ou de réception ainsi qu'un système de trans mission sans fil de donnces. Selon le document DE 197 02 768 C1, on connaît un dispo sitif de transmission sans fil d'au moins une valeur de mesure provenant o d'une pièce mobile. Un tel dispositif a l'inconvénient de ne permettre une transmission que pour des positions déterminées du pneumatique. En outre, selon l'état de la technique, il faut une transmission bidirectionnelle multiple pour transmettre une seule valeur de mesure. On connaît également de façon générale des dispositifs d'identification de pneumatiques appelés étiquettes de pneumatique. Ces produits utilisent des batteries dans l'électronique du pneumatique si bien que l'étiquette est alimentée pendant une certaine durce de vie par la batterie. La sensibilité des batteries vis-à-vis des influences de l'environnement dans le pneumatique est connue et entraine des effets négatifs. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces incon vénients et concerne à cet effet un dispositif du type ci-dessus, caractérisé en ce que le dispositif comporte une antenne couplée de manière inductive et/ou capacitive à la ccinture métallique. L'installation d'émission et/ou de réception selon l'invention ainsi que le système de transmission sans fil de donnces offre l'avantage, vis-àvis de l'état de la technique, de permettre une transmission sans fil de donnces entre une pièce mobile, en particulier un pneumatique de vé o hicule, et le véhicule proprement dit, notamment un véhicule automobile équipé de la pièce mobile. A la fois l'alimentation en énergie du dispositif se trouvant dans la partie rotative est rendue possible et, de plus, on peut transmettre les donnces quelle que soit la position de la pièce mobile. L'invention est également avantageuse en ce qu'elle utilise comme ccinture métallique une ceinture en acier. Cela permet avantageu sement d'utiliser la ccinture métallique existant déjà dans le pneumatique, ce qui rend l'utilisation du dispositif selon l'invention moins coûteuse. Il est également avantageux que la pièce rotative soit un pneumatique de véhicule. Cela permet d'échanger des informations entre le pneumatique et le véhicule en procédant selon l'invention. Il est en outre avantageux que le dispositif comporte un s premier condensateur pour stocher de l'énergie électrique. Cela permet de supprimer la batterie dans la pièce mobile. Enfin, il est avantageux que le dispositif comporte un se cond condensateur et une résistance. Cela permet de créer un dispositif avec un filtre o d'admittance. Suivant un autre avantage, le dispositif comporte une diode, notamment une diode varactor. Cela permet de transmettre des donnces du pneumatique en effectuant une modulation de fréquence pour une fréquence porteuse reçue. Dans ces conditions, on n'influence pas la s puissance du champ de caractéristique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un système selon l'invention de transmission sans fil de donnces ainsi qu'une installation d'émission et/ou de réception, - la fgure 2 montre la ceinture métallique, l'installation d'émission et/ou de réception ainsi que la concentration de l'énergie radio, rayonnce sur certaines parties de la ceinture métallique pour différentes puissances d'émission. Description de l'exemple de réalisation La figure 1 montre un dispositif 100 selon l'invention pour l'émission et/ou la réception de donnces; ce dispositif 100 est désigné par une accolade et porte la référence 1 à la figure 1. Le dispositif 100 selon l'invention est prévu à proximité géométrique d'une ccinture métallique 10. A la fois le dispositif 100 et la ccinture métallique 10 sont prévus dans une pièce mobile selon l'invention et pour cela il est prévu la zone portant la référence 1 à la figure 1. La partie 1 mobile et notamment rotative est constituce en particulier par le pnenmatique 1 d'un véhicule. Le véhicule 3s selon l'invention est en particulier un véhicule automobile. Selon la figure 1, il est prévu une zone portant la référence 3 et désignce par une accolade représentant la zone du véhicule 3. Entre la zone 1 du pneumatique 1 et la zone 3 du véhicule 3, il est prévu une ligne en pointillés séparant la figure 1 en deux moitiés. La zone du véhi cule 1 comporte une installation d'émission et/ou de réception 30 ainsi qu'un appareil de commande 40 relié à celle-ci. Le dispositif 100 comprend selon l'invention une antenne s 110, un accumulateur d'énergie 120 et une unité d'émission et/ou de ré ception 130. Le dispositif 100 comporte également une installation de pré paration de donnces 140 et des capteurs 150. Dans le dispositif 100, l'antenne 110 est relice à l'accumulateur d'énergie 120 et ce dernier est relié respectivement à l'unité émission/réception 130, à l'unité de traite ment de donnces 140 et au capteur 150. L'antenne 110 est relice à l'unité d'émission/réception 130 et cette dernière est relice à l'unité de prépara tion de donnces 140 elle-même relice au capteur 150. Un facteur important pour augmenter la sécurité de la cir culation routière est de réduire la course de freinage et d'assurer des in s terventions dans la réqulation anti-patinage et dans d'autres systèmes de sécurité du véhicule. Les informations essentielles sont les donnces d'un pneumatique de véhicule comme, par exemple, la pression du pneumati que, sa température, le type de pneumatique, le nombre de kilomètres parcourus avec ce pneumatique et autres données de ce type. o Selon l'invention, les informations sont transmises au véhi cule 3 par une transmission sans fil à partir du pnenmatique 1. Il est avantageux que l'énergie nocessaire à la transmission des donnces du pneumatique 1 vers le véhicule 3 soit prélevoe de l'environnement direct du dispositif 100 dans le pneumatique 1. s Pour cela, le dispositif 100 permet l'alimentation en énergie par un champ radio 20, entre l'installation d'émission et/ou de réception et le pnenmatique 1 en utilisant la ccinture métallique 10 du pneuma tique, c'est-à-dire en particulier la ccinture d'acier 10 intégrce dans le pneumatique 1. Selon l'invention, le dispositif 100 est tel que les informa tions de capteur du pneumatique 1 sont préparces avec une consomma tion d'énergie aussi réduite que possible, c'est-à-dire au niveau d'énergie le plus bas en commandant une diode notamment une diode varactor. La diode varactor module un circuit de réception non représenté dans le dis 3s positif 100 selon une modulation de fréquence. Cette modulation est dé modulée du côté de l'installation d'émission et/ou de réception 30 équipant, par exemple, un boîtier de roue externe et non représenté sépa rément, avec une antenne miniature, avec des modulations numériques. Des techniques de traitement de signaux connues dans le domaine du traitement numérique de signaux englobent ces signaux de faible énergie au signal global contenant le fond de bruit et peuvent être exploitées dans l'installation d'émission et/ou de réception 10 ou dans l'appareil de com s mande 40. Le s dispo sitifs d 'identification de pnenmatique encore ap pelés étiquettes de pneumatique sont des moyens connus de manière gé nérale. De tels produits utilisent les batteries de l'électronique des pneumatiques de sorte que, pendant une certaine durce de vie de o l'étiquette, celleci est alimentée par la batterie. La sensibilité des batteries vis-à-vis des influences de l'environnement dans les pneumatiques est connue et réduit de manière gênante la durce de vie, produit des dé faillances ou des incidents. Selon l'invention, pour l'alimentation en éner gie du dispositif 100 appelé ci-après de façon abrégée étiquette 100, on utilise l'énergie électromagnétique du champ radio 20 entre l'installation d'émission et/ou de réception 30 et le dispositif 100. Mais une difficulté est que les pnenmatiques 1 du commerce comportent une ccinture d'acier pour augmenter leur solidité mécanique. Une telle ceinture d'acier cons titue un écran pour la transmission des donnces pour les ondes radio en tre l'installation d'émission et/ou de réception 30 et le dispositif 100 et fait que l'utilisation de l'énergie électromagnétique du champ radio n'est pas touj ours intéressante pour l'alimentation en énergie de l'étiquette 100. Mais l'invention prévoit de fixer à un niveau aussi faible que possible la puissance d'émission du champ radio représenté sous la rétérence 20 à la figure 1 pour que l'écran constitué par la ccinture métallique 10 du pnenmatique 1 soit aussi réduit que possible. L'effet d'écran de la ccinture métallique 10 du pneumatique 1 est produit en particulier par induction de courant de Foucault opposé aux vecteurs de l'intensité du champ ma gnétique du champ radio 20. Les courants de Foucault développent un champ électrique parasite si bien qu 'au plus le champ d'onde radio 20 at teint une petite partie du pneumatique 1 ou de la ccinture métallique 10. Le champ radio 20 ne traverse pas le pneumatique 1 mais est refoulé à la surface de la ccinture métallique 10 encore appelée ci-après ceinture d'acier 10, dans le sens du déplacement du pneumatique 1. Selon l'invention, la puissance d'émission du champ radio entre l'installation d'émission et/ou de réception 30 et le dispositif 100 est choisie suffisamment faible pour que le champ magnétique du champ radio 20 traverse la ccinture d'acier 10. Comme la ceinture d'acier 10 est électro-conductrice, cela influence le champ magnétique du champ radio qui est dévié dans cette zone et autour de la ccinture d'acier 10. Cela donne une distribution d'énergie du champ radio 20 au niveau de la ccinture métallique 10 telle que le champ d'onde radio 20 se répartit le s long de l'ensemble de la périphérie de la ceinture d'acier 10 et ne se con- centre pas à une faible zone par rapport à l'installation d'émission et/ou de réception 30. La figure 2 montre cette situation dans laquelle la ccinture métallique 2 du pneumatique 1 apparaît avec l'installation d'émission o et/ou de réception 30. Il est également prévu une première zone 11 représentée par un trait interrompu et une second zone 12 représentée également par un trait interrompu à la figure 2. Pour une puissance d'émission trop éle- voe de l'installation d'émission et/ou de réception 30, l'énergie du champ radio 20 se concentre; à la figure 2, ce champ n'est pas représenté par une rétérence propre et est intogré dans la première zone 11 de sorte que le côté de la ceinture métallique 10 du pneumatique 1, au regard de l'installation d'émission et/ou de réception 30, ne reçoit pas d'énergie du champ radio 20 ou très peu d'énergie de celui-ci. Si toutefois la puissance o d'émission de l'installation d'émission et/ou de réception 30 est suffisam- ment petite pour que l'effet d'écran des courants de Foucault dans la ccinture métallique 10 puisse être évité dans une très large mesure, alors l'énergie du champ radio se répartit suivant la seconde zone 12 le long de toute la périphérie de la ceinture métallique 10. Si la fréquence utilisce pour le champ radio se trouve dans une zone permettant une situation de champ proche, il y aura en plus un rayonnement vers l'extérieur, ce qui évite dans une très large mesure de perturber les autres conducteurs ou systèmes de transmission. La condition de champ proche est donnce ici en ce que l'antenne de réception du système de champ doit se situer dans so une zone d'extension ayant le diamètre de la longueur d'onde de la fré- quence utilisce divisce par 2*. L'utilisation du dispositif, du pneumatique et de l'installation d'émission et/ou de réception ainsi que du système se- lon l'invention avec une fréquence telle que l'on respecte la situation de champ proche, donne en outre l'avantage d'éviter toute perturbation des autres participants à la circulation ou au système. Selon l'invention, il est ainsi possible d'utiliser la ccinture d'acier 10 comme " antenne intermédiaire ou antenne auxiliaire ". Le champ radio 20 qui est dévié autour de la ccinture d'acier 10 est adapté selon l'invention aux circuits électroniques de l'étiquette 100 du pneuma tique. Le dispositif d'antenne 110 se trouve, selon l'invention, à proximité immédiate de la ceinture d'acier 10 et en particulier sur le flan intérieur du pneumatique. Le dispositif d'antenne 110 est couplé selon l'invention en particulier de manière capacitive et/ou inductive à la ccinture en acier du pneumatique 1. Ainsi, l'énergie reçue par l'antenne 110 est stockée notamment dans un condensateur. L'accumulateur d'énergie 120 selon l'invention est ainsi constitué en particulier par un condensateur 120. Le condensateur 120 comprend notamment un premier condensateur non o représenté de forte capacité et un second condensateur également non représenté, notamment de capacité plus petite. Le second condensateur est par exemple en construction hybride directement sur le support d'électronique, c'est-à-dire, par exemple, sur la plaque de circuit de l'étiquette 100. Le premier condensateur de forte capacité est réalisé, par exemple, comme film sur la face intérieure du pneumatique. Les deux condensateurs non désignés par des références dans les figures sont sépa rés l'un de l'autre, selon l'invention, par une première résistance et cons tituent ainsi un filtre d'admittance, avec d'un côté un effet de stockage de tension et, de l'autre, un effet de lissage de tension. Les donnces relatives au pneumatique, comme par exemple la pression du pneumatique et sa température, captées par les capteurs ou qui sont fournies par des mémoires à valeur résiduelle, sont appliquées selon l'invention en particulier sous forme de signaux de tension à une diode telle qu'une diode varactor. La diode n'est pas non plus désignce aux figures par une référence. Une telle diode a la propriété que sa capa cité dépend de la tension à ses bornes. Une telle diode sert à la modula tion de la fréquence porteuse reçue du champ de caractéristiques. Ainsi, on n'influence pas la puissance du champ radio, ce qui évite les courants de Foucault par induction aux réactions sur le champ de Foucault. Le si gnal ainsi modulé est transmis par l'unité émission / réception 130 à l'antenne 110 du dispositif 100 et à l'installation d'émission et/ou de ré ception 30 par le champ radio 20. L'électronique de réception de l'installation d'émission et/ou de réception 30 découple de manière capa citive, à partir du circuit oscillant, le signal modulé par le dispositif 100 et le démodule de préférence de manière numérique par exemple à l'aide d'un procédé de rotation de coordonnces (CORDIC). Le signal numérisé est préparé dans une unité de traitement de signal pour pouvoir utiliser les informations modulées. L'unité de traitement de signal est. par exemple, prévue dans l'installation d'émission et/ou de réception 30 ou encore dans l'appareil de commande 40. Lorsqu'un utilisateur active le véhicule 3 notamment en tournant la clé de contact, d'abord les informations statiques sont lues, par exemple dans le pneumatique, et sont transmises et gérces par l'installation d'émission et/ou de réception 30 ou l'appareil de commande 40. La lecture et le traitement des donnces dynamiques, c'est-à-dire des donnces correspondant à la pression actuelle du pneumatique ou sa tem- pérature actuelle se font ensuite. Lorsque l'utilisateur désactive le véhicule o 3 notamment en tirant la clé de contact, une commande de fin de course assure la mémorisation des donnces obtenues pendant le déplacement dans le dispositif 100 du pnenmatique 1. L'énergie nocessaire à cet effet est celle accumulée dans le condensateur 120 ou l'accumulateur d'énergie 120. Selon l'invention, il est prévu une mémoire de données dans le dispo- sitif 100. Cette mémoire n'est pas volatile et reçoit des donnces variables, comme par exemple l'état kilométrique parcouru par ce pneumatique. Une telle mémoire de données n'est toutefois pas représentée séparément dans le dispositif 100 de la figure 1. Selon l'invention, l'installation d'émission et/ou de récep o tion 30 ou l'appareil de commande 40 déterminent également si une onde fixe du champ radio 20 s'est développée dans la ceinture d'acier 10. Cela est reconnu par le maximum d'amplitude s'établissant lors de la réso- nance. Une onde fixe évite la réception par le dispositif 100 si celle-ci se trouve dans le domaine du réglage 0. Pour cette raison, l'invention prévoit d'éviter la condition de résonance et de travailler en fréquence en s'éloignant de la fréquence de résonance. La fréquence de résonance peut se déterminer à partir des données relatives au pnenmatique car la péri- phérie du pneumatique est mise en mémoire et l'électronique de l'appareil de commande 40 ou de l'installation d'émission et/ou de réception 30 sont so connues de sorte que déjà dans le système de démarrage, on peut utiliser une fréquence utile adaptée et le cas échéant il suffira d'une simple adaptation de précision. Une régulation concernant la tension reçue, ex- ploitée, la fréquence d'émission, c'est-à-dire le support du champ radio 20 qui peut suivre, aide à cette mission. s Différents groupes de capteurs du dispositif qui sont à l'intérieur de l'unité de capteurs 150 sont activés par une caractéristique de signal à l'aide d'un effet de champ. Ainsi, on ne recucille que l'énergie nocessaire pour la durce du problème à exécuter. Tous les autres ensem bles de l'unité de capteurs 150 sont maintenus pendant cette durée en mode dit d'inversion faible qui travaille pratiquement sans courant. La consommation en énergie dans ce fonctionnement est inférieure à quel ques lpVA. s Selon l'invention, le dispositif 100 prélève sa tension d'alimentation par l'énergie du champ radio 20; le dispositif 100 fonc tionne selon la vitesse et la transmission des donnces se fait notamment de manière analogique, ce qui évite une horloge consommant également de l'énergie. Selon l'invention, seul l'ensemble, en particulier l'ensemble o des capteurs constituant l'unité de capteurs 150, est activé dont l'installation d'émission et/ ou de réception 30 a été sollicitée. L'accumulateur d'énergie 120 garantit le stockage des donnces à la fin du fonctionnement et le dispositif 100 est également programmable. La transmission des donnces par le dispositif 100 vers l'appareil de commande 40 se fait par une préparation des donnces prati quement sans consommer de puissance, de sorte qu'à la fois la taille fixe des pnenmatiques, par exemple la date de fabrication, la taille des pneu matiques, le type de référence ou analogue, peuvent également étre transmis comme donnces dynamiques par exemple la pression des pneu matiques, leur température ou analogue, en utilisant le méme chemin de transmission de données. Cette transmission de donnces peut se faire soit " en clair N soit également de manière codée ou comprimoe. L'invention prévoit en outre un dispositif d'alarme pour commander les priorités. Cela garantit que, par exemple, en cas de perte brusque de pression, le conducteur sera immédiatement informé d'une montée rapide de la température au-delà de la température critique ou analogue. Cette alarme, selon l'invention, ne nocessite pas de détermina tion exacte d'une date mais seulement l'émission d'un drapeau qui carac térise l'état d'alarme. L'invention prévoit en outre une antenne complémentaire en plus de l'antenne 110. Cette antenne complémentaire non représentée à la figure 1 est appliquce contre la surface intérieure du pneumatique. Cette antenne peut étre montée à la fois devant et derrière la ceinture d'acier 10. Cette antenne supplémentaire a l'avantage de recevoir l'énergie 3s incidente du champ radio 20 et la transmettre à l'antenne 110. L'influence de la jante du pneumatique 1, comme par exemple une jante en acier ou en aluminium, sur le champ électromagnétique est ainsi fortement ré duite. L'antenne supplémentaire permet également un fonctionnement in dépendant de la vitesse et assure en plus un meilleur apport d'énergie au dispositif 100 ou une réception non perturbée. Les problèmes de réception produits par exemple par une ceinture en acier 10, coupée, peuvent ainsi étre évités. La forme de l'antenne arrière peut étre adaptée de manière op s timale grâce à cette construction souple, à n'importe quel type de pneu- matique. L'antenne supplémentaire est prévue notamment, selon l'invention, sous la forme d'un fil. Cette antenne peut étre obtenue par la technique de montage du pneumatique. On aura ainsi les avantages sui o vants selon l'invention: une longueur d'antenne définie au voisinage d'l/10ème jusqu'à 1/8ème de la longueur d'onde. De plus, méme s'il n'y a pas de ccinture d'acier 10 ou si la ceinture d'acier 10 est défectueuse, on a une antenne. L'existence d'une antenne supplémentaire sous la forme d'un fil d'acier permet d'avoir une forme d'antenne optimisce. L'utilisation s d'un fil d'acier comme antenne supplémentaire rend celle-ci indépendante de la vitesse. L'antenne supplémentaire sous la forme d'un fil est prévue notamment également à l'extérieur de la ceinture d'acier 10 sur le côté de la surface de roulement du pneumatique 1. On a ainsi les avantages ci- dessus d'une antenne supplémentaire en forme de fil et en outre o l'avantage que cette antenne supplémentaire soit très largement indépen- dante des caractéristiques magnétiques de la ccinture en acier et de la matière dans laquelle sont réalisées les jantes. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Dispositif (100) pour émettre et/ou recevoir des donnces, ce dispositif (100) étant relié à une partie rotative (1), cette partie (1) ayant une cein ture métallique ( 10), caractérisé en ce que le dispositif (100) comporte une antenne (110) couplée de manière induc tive et/ou capacitive à la ccinture métallique (10). 2 ) Dispositif ( 100), selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ccinture métallique (10) est une ccinture en acier. 3 ) Dispositif (100), selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie (1) est un pneumatique (1) d'un véhicule (3). 4 ) Dispositif (100) pour émettre et/ou recevoir des données, selon la re vendication 1, ., caracterse en ce que le dispositif ( 100) comporte un premier condensateur pour stocker l'énergie électrique. ) Dispositif (100), selon les revendications 1 ou 4 caractérisé en ce qu' il comporte un second condensateur et une résistance. 6 ) Dispositif (100), selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte une diode, notamment une diode varactor. 7 ) Pnenmatique (1) pour un véhicule (3) comportant un dispositif (100) selon l'une des revendications 1 à 6. B, ) Installation d'émission et/ou de réception (30) destince à coopérer avec un dispositif (100) selon l'une des revendications 1 à 6. 9 ) Système de transmission sans fit de données entre un dispositif (100) scion l'une des revendications 1 à 6 et une installation d'émission et/ou de réception (30) Solon la revendication 8.