Brevet FR2856176A1 — publié le 20041217

I La présente invention concerne les capteurs à boucle électromagnétique, connu encore sous le nom de capteur à boucle inductive. Elle s'applique à la détection de présence de véhicule sur des voies de circulation, notamment dans les tunnels à plusieurs étages. Un capteur à boucle électromagnétique comporte de façon classique une boucle à plusieurs spires formant un solénoïde, la boucle étant reliée par un câble de retour à un circuit de détection. La boucle présente une longueur négligeable devant son diamètre. La boucle forme un circuit 10 résonnant accordé sur la capacité d'entrée du circuit de détection. Cet ensemble forme un oscillateur dont la fréquence de résonance est comprise entre 30 et 150 kHz. Lorsqu'un véhicule entre dans le champ rayonné par la boucle, sa surface conductrice absorbe une partie de l'énergie rayonnée (pertes par courant de Foucault). Ceci provoque une réduction apparente de 15 la réactance et de l'inductance de la boucle, qui peut être détectée par le circuit de détection. Le capteur à boucle électromagnétique permet ainsi de détecter la présence d'un véhicule. La boucle est généralement intégrée dans une saignée pratiquée 20 dans le revêtement de la chaussée. Toutefois, il existe des situations dans lesquelles une saignée ne peut pas être réalisée. C'est le cas notamment dans les tunnels ou les rampes d'accès à plusieurs étages. La chaussée y est formée par une dalle en béton de faible épaisseur (par exemple 300 mm) qui supporte une ou plusieurs voies de circulation et assure une étanchéité. 25 Une saignée dans une telle dalle risque de la fragiliser et de compromettre son étanchéité. Ce problème pourrait être résolu en collant les boucles sur la chaussée. Cependant cette solution présente des inconvénients. La durée de 30 vie des boucles est réduite, les véhicules endommageant les boucles en roulant dessus. De plus, le passage des véhicules risque de décoller les boucles en tout ou partie, qui représentent alors un danger. On pourrait imaginer aussi de coller les boucles sous le plafond, audessus des voies de circulation. Cependant cette solution présente des inconvénients au niveau inférieur du tunnel ou de la rampe d'accès. En effet, le plafond est formé par la dalle du niveau supérieur sur laquelle circulent 5 des véhiculent. La boucle prévue pour détecter les véhicules circulant sur le niveau inférieur (située sous au plafond du niveau inférieur) détecterait aussi, à travers la dalle, les véhicules circulant sur le niveau supérieur. Quoiqu'il en soit, même si les problèmes précédents étaient 10 résolus, les dalles en béton comportent un ferraillage qui risque de saturer les boucles situées dans, sur ou sous ces dalles. L'invention vise à apporter une solution à ces problèmes, c'est à dire détecter la présence de véhicules circulant sur des voies de circulation, 15 et ce quelle que soit la structure de la chaussée. A cet effet, I'invention a notamment pour objet un capteur à boucle électromagnétique comportant au moins une boucle électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comporte une masse conductrice agencée pour former 20 une isolation électromagnétique entre la boucle et une partie de l'espace autour de la boucle. L'invention présente l'avantage d'être économique par rapport à d'autres systèmes de détection tel que les systèmes radar ou laser. Le 25 capteur selon l'invention est fiable et ne nécessite pas de maintenance. De plus, I'invention est simple à mettre en oeuvre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante présentée à titre d'illustration 30 non limitative et faite en référence aux figures annexées, lesquelles représentent: - la figure 1, un exemple de tunnel à plusieurs étages dans lequel peut être implanté un capteur selon l'invention - la figure 2, une vue de la face avant d'un exemple de capteur selon 35 I'invention; - la figure 3, une vue en coupe d'un exemple de capteur selon l'invention - la figure 4, un exemple d'attache utilisée dans un capteur selon l'invention; - la figure 5, un exemple d'implantation d'un capteur selon l'invention - les figures 6a, 6b, 6c, des variantes de réalisation relative à la forme de la boucle du capteur selon l'invention. On se réfère maintenant à la figure 1 sur laquelle est représenté un exemple de tunnel à plusieurs étages dans lequel peut être implanté un O10 capteur selon l'invention. Ce tunnel comporte plusieurs étages 2, 4. Par exemple des voies de circulation dans un sens sont placées à un premier étage 2, et des voies de circulation dans l'autre sens sont placées à un autre étage 4. Les voies de circulations sont sur des dalles en béton 3, 5; Ainsi, la dalle en béton 3 peut comporter deux voies de circulation de l'étage 2. Dans 15 cet exemple, la dalle en béton 3 forme une séparation entre les étages 2 et 4. La dalle 3 forme donc le plafond de l'étage 4. On se réfère maintenant à la figure 2 sur laquelle est représentée une vue de la face avant d'un exemple de capteur selon l'invention. Le 20 capteur comporte au moins une boucle électromagnétique 6 et une masse conductrice 7. La masse conductrice est agencée pour former une isolation électromagnétique entre la boucle et une partie de l'espace autour de la boucle. Ceci permet de rendre le capteur directionnel. On se réfère maintenant à la figure 3 sur laquelle une partie du capteur est représenté dans une vue en coupe. Selon le mode de réalisation préférentiel illustré, la boucle est sensiblement plane. La masse conductrice forme sensiblement un plan. Ce plan est sensiblement parallèle au plan de la boucle. Le capteur présente ainsi une face avant sensible, et une face arrière 30 insensible. En effet, le capteur ne détecte que les objets situés devant la face avant. Selon un mode de réalisation avantageux, la masse conductrice est réalisée avec un matériau non ferromagnétique afin d'éviter de perturber 35 la boucle (effet noyau plongeur). Par exemple le matériau utilisé peut être du cuivre, de l'aluminium ou l'un de leurs alliages. On utilisera de préférence de l'aluminium ou l'un de ses alliages pour éviter l'usure par oxydation. On se réfère aux figures 3 et 4. La boucle 6 est fixée solidement 5 sur la masse conductrice 7. On peut utiliser de la colle et des attaches isolantes. Par exemple on peut utiliser des attaches 8, telle que celle représentée en détail sur la figure 4. De la colle peut être appliquée sur une partie 10 de cette attache, cette partie étant destinée à être fixée à la masse conductrice 7. Selon un mode de réalisation avantageux, on applique une o10 couche de résine 9 entre la boucle et la masse conductrice pour améliorer la fixation. Ceci permet d'éviter le décollement des attaches 8 par les vibrations. On se réfère à la figure 2. La boucle peut avoir une forme parallélépipédique, par exemple une forme de rectangle. Les dimensions de 15 la boucle sont déterminées en fonction de la taille des véhicules à détecter et de leur distance par rapport à la boucle. La sensibilité du capteur augmente avec la surface de la boucle. Dans cet exemple de réalisation, la boucle a une largeur L de l'ordre de 300 cm et une longueur I de l'ordre de 200 cm. Les dimensions de la masse conductrice 7 sont de préférence supérieures à 20 celles de la boucle. Par exemple la masse conductrice a une largeur de l'ordre de 310 cm et une longueur de l'ordre de 210 cm. La boucle électromagnétique peut être formée par un fil conducteur (non représenté). Le fil peut être un fil de cuivre, de préférence 25 multibrins torsadés, de section totale de l'ordre de 1,5 mm2 ou plus. Le fil conducteur est placé dans un revêtement isolant tel que du PVC, du téflon... Le revêtement est de préférence isolant à plus de 500 V et étanche. Le revêtement présente l'avantage d'offrir une protection efficace contre l'eau, les agents chimiques et les rongeurs. La boucle peut comporter plusieurs spires formant un solénoïde. Le nombre de spires peut être de deux ou plus, suivant le périmètre du capteur. La boucle peut être réalisée en utilisant un câble multiconducteur (non torsadés), de section de l'ordre de 1 cm2. Pour réaliser trois spires, on 35 utilise par exemple un câble comprenant trois conducteurs. Deux conducteurs à une extrémité du câble sont reliés à deux conducteurs différents à l'autre extrémité, en veillant à ne pas fermer la boucle. Les deux conducteurs non reliés, situés chacun à une extrémité différente du câble, sont de préférence torsadés pour former un câble de retour 13. Ceci permet de minimiser le champ rayonné par le câble de retour 13. Le câble de retour 13 de la boucle est reliée à un circuit de détection (non représenté) agencé pour exciter la boucle à une fréquence déterminée, par exemple 100 kHz. La boucle forme ainsi la partie inductance 10 d'un oscillateur. A la mise sous tension du circuit de détection, la boucle devient le siège d'un champ magnétique proportionnel à l'inductance de la boucle et au courant qui la traverse. Dans cet exemple de réalisation, la boucle présente 15 une inductance de l'ordre de 100 ptH. Elle peut bien entendu présenter une inductance différente. Quoiqu'il en soit, cette inductance est accordée sur la capacité d'entrée du circuit de détection. La masse conductrice 7 placée derrière la boucle capte une partie 20 de l'énergie rayonnée par la boucle. La fréquence du champ magnétique rayonné par la boucle en l'absence de la masse conductrice f0 est déclalée en présence de la masse conductrice. Cependant le décalage Af est fixe. On dispose par conséquent toujours d'une fréquence de référence f1 égale à fo+Af. Si une masse métallique (véhicule) passe du côté de la face arrière du capteur, le champ magnétique étant déjà absorbé par la masse conductrice 7, la masse métallique n'absorbe pas le champ magnétique rayonné. La masse conductrice constitue donc un écran. La masse 30 métallique ne perturbe pas le capteur et ne provoque pas de fausse détection. Si une masse métallique (véhicule) passe du côté de la face avant du capteur, les courants induits dans cette masse modifient le champ et 35 provoquent une augmentation de la fréquence du champ magnétique (f2=f1 +6f). Le circuit de détection traduit ce changement de fréquence par un signal de détection. On se réfère maintenant aux figures 1 et 5. Dans cet exemple de 5 réalisation, le capteur est placé au-dessus d'une voie de circulation. Il peut être fixé au plafond 12 à une hauteur de 210 cm au-dessus d'une voie de 3 m de largeur. La face sensible du capteur (avant) est destinée à faire face à une voie de l'étage 4. La face insensible (arrière) est destinée à faire face à la dalle en béton 3. Ainsi, la boucle du capteur n'est pas perturbée par les o10 armatures en fer présentes dans la dalle en béton 3. De plus, le capteur ne détecte pas les véhicules circulant à l'étage 2. La fixation du capteur au plafond peut être réalisée à l'aide de pieds 11 fixés à la masse conductrice 7 du côté arrière du capteur, c'est à 15 dire de l'autre côté par rapport à la boucle. Ces pieds peuvent être fixés au béton de la dalle 3 par des vis. Selon une variante de réalisation (non représentée), le capteur est destiné à être placé sur le côté d'une voie de circulation. Dans ce cas, le plan 20 de masse est de préférence sensiblement vertical. Avantageusement, un plan de masse vertical additionnel est prévu entre la première voie de circulation faisant face au capteur (face avant) et les voies suivantes. Bien entendu l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation 25 décrit. La taille et la forme de la boucle et de la masse conductrice peuvent être adaptées à la position des véhicules à détecter sur la voie. La forme géométrique de la boucle peut être modifiée pour augmenter sa sensibilité. Elle peut être en double losange (figure 6a), en huit (figure 6b), en parallélépipède non rectangle (figure 6c), en cercle... 30 REVENDICATIONS 1. Capteur à boucle électromagnétique comportant au moins une boucle électromagnétique (6), caractérisé en ce qu'il comporte une masse conductrice (7) agencée pour former une isolation électromagnétique entre la boucle et une partie de l'espace autour de la boucle. 2. Capteur selon la revendication 1 dans lequel la boucle électromagnétique est sensiblement plane. 3. Capteur selon la revendication 2 dans lequel la masse conductrice forme 10 sensiblement un plan, ce plan étant sensiblement parallèle au plan de la boucle. 4. Capteur selon la revendication 1 aluminium ou l'un de ses alliages. 5. Capteur selon la revendication 1 cuivre ou l'un de ses alliages. dans lequel la masse conductrice est en dans lequel la masse conductrice est en 6. Capteur selon la revendication 1 20 formée par un fil conducteur. 7. Capteur selon la revendication 1 comporte plusieurs spires. dans lequel la boucle électromagnétique dans lequel la boucle électromagnétique 8. Capteur selon la revendication 1 comportant en outre un circuit de détection agencé pour exciter la boucle à une fréquence déterminée, configuré pour générer un champ rayonnant autour de la boucle. 9. Installation comportant un capteur selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, ledit capteur étant placé au-dessus d'une voie de circulation. 10. Installation selon la revendication 9 dans laquelle le capteur est fixé à un plafond au-dessus de la voie de circulation. 11. Installation comportant un capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans laquelle le capteur est placé sur le côté d'une voie de circulation.