Brevet FR2858090A1 — publié le 20050128

Adaptateur à utiliser avec un système de mesure à liaison sans fil équipant un engin de sport, notamment un vélo L'invention concerne un adaptateur à utiliser avec un système de mesure à liaison sans fil équipant un engin de sport, notamment un vélo. Dans le domaine du vélo, on utilise de façon courante un système de mesure comprenant un ordinateur de bord monté sur le guidon et des capteurs de mesure placés à différents endroits. Il s'agit par exemple de capteur de vitesse de rotation de la roue, des manivelles, et / ou de capteur d'effort fournis par le cycliste. L'ordinateur de bord comprend un afficheur, des boutons de fonction pour sélectionner les fonctions affichées, par exemple vitesse, cadence, distance etc. Il peut lui aussi avoir ses propres capteurs, notamment de pression atmosphérique, température ou autre. Il existe des systèmes de mesure où la liaison entre le capteur et l'ordinateur de bord est une liaison sans fil. Ceci facilite l'installation du système sur le vélo car il n'est pas nécessaire 15 de prévoir le passage des fils de connexion sur le vélo ni l'absorption de la longueur de fil en excès. En plus il n'y a plus de risque d'endommager ce fil de connexion lors de l'utilisation du vélo, son transport ou son stockage. L'utilisateur d'un engin de sport, notamment un cycliste, peut être amené à utiliser d'autres appareils de mesure notamment un cardiofréquencemètre. Un tel appareil est utilisé de façon courante pour mesurer et afficher la fréquence cardiaque d'un sportif au cours de la pratique d'un sport. L'appareil comprend généralement une ceinture que le sportif porte au niveau de la poitrine. La ceinture a des électrodes qui captent les pulsations cardiaques, un circuit de traitement et un émetteur qui transmet l'information à un récepteur muni d'un afficheur. En règle générale le récepteur se présente comme une montre que le sportif porte au poignet. Dans le cas du vélo, si le cycliste porte le récepteur au poignet, il faut qu'il lâche le guidon d'une main pour connaître son rythme cardiaque, ce qui est peu pratique. Pour remédier à cela certains cyclistes attachent le récepteur directement sur le guidon 30 du vélo, il existe d'ailleurs des supports spécialement prévus à cet effet. La lecture est dans ce cas plus aisée, mais si le vélo est déjà équipé d'un compteur ou d'un ordinateur de bord ayant son propre afficheur il faut trouver un autre emplacement sur le guidon pour fixer le récepteur du cardiofréquencemètre ce qui n'est pas toujours possible. En outre il y a dans ces conditions deux afficheurs distincts qui donnent des informations ce qui 35 peut créer une certaine confusion. Un autre problème inhérent à la transmission sans fil d'un cardiofréquencemètre est que la transmission est réalisée en mode analogique, de cette façon elle est peu sélective et il arrive des interférences, en particulier lorsque plusieurs appareils sont utilisés à proximité les uns des autres. Un but de l'invention est de proposer un adaptateur pour système de mesure à transmission sans fil qui permette une utilisation plus facile avec un engin équipé d'un autre appareil de mesure sans fil. Un but secondaire de l'invention est de proposer un adaptateur qui permette d'améliorer 5 la fiabilité de transmission des informations issues d'un appareil de mesure à liaison sans fil lors de son utilisation avec un engin de sport équipé d'un système de mesure. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre. L'adaptateur pour appareil de mesure à transmission sans fil est prévu pour être utilisé avec un engin déjà équipé d'un autre système de mesure à transmission sans fil, ce système 10 comprenant un ordinateur de bord avec un récepteur et un afficheur. L'adaptateur est caractérisé par le fait qu'il comprend un récepteur apte à capter un signal émis par un appareil de mesure distinct du système de mesure, un module de traitement apte à filtrer et mettre en forme le signal reçu par le récepteur, un émetteur apte à retransmettre en direction de l'ordinateur de bord du système de mesure un signal apte à être traité par le récepteur et 15 l'afficheur du système de mesure de l'engin. Selon une caractéristique secondaire le récepteur de l'adaptateur présente une sensibilité faible et il est prévu pour être placé à proximité de l'appareil de mesure, ce qui améliore la sélectivité de cette partie de transmission. De plus la liaison entre l'adaptateur et le système de mesure de l'engin est de type 20 numérique codé, ce qui éloigne tout risque d'interférence dans cette partie de transmission. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description cidessous et aux dessins en annexe qui lui sont attachés. La figure 1 est une vue générale qui illustre le principe de l'invention. La figure 2 représente sous forme de schéma bloc un mode de mise en oeuvre de 25 l'invention. L'invention va maintenant être décrite dans l'application particulière à un cardiofréquencemètre et un ordinateur de bord équipant un vélo. Ceci n'est pas limitatif et l'invention pourrait être appliquée à d'autres appareils de mesure, d'autres engins de sport et d'autres systèmes de mesure équipant l'engin. Ainsi, la figure 1 montre une ceinture 1 de cardiofréquencemètre avec sur le devant un boîtier 2 allongé qui est équipé d'électrodes 3 et 4, et qui renferme vers le milieu un circuit de traitement du signal issu des électrodes et de transmission en direction d'un récepteur. Les deux extrémités du boîtier sont réunies par une bande souple 5 qui de préférence est extensible et dont la longueur est réglable. De façon usuelle, les électrodes captent le courant 35 électrique émis par le coeur à chaque battement, ce signal est amplifié, filtré et il est émis par une antenne contenue dans le boîtier 2 sous forme d'une onde sinusoïdale d'amplitude croissante puis décroissante. L'enveloppe de cette onde forme une salve d'énergie qui correspond à un battement cardiaque. L'onde et son enveloppe sont représentées schématiquement dans le graphe 6 de la figure 1. Le signal est donc émis en mode analogique. Différents modèles de cardiofréquencemètre de ce type existent sur le marché. L'invention n'est pas attachée à un modèle particulier de cet appareil de mesure. Généralement les cardiofréquencemètres du marché émettent sur une gamme de fréquence comprise entre 4 et 10 kHz (kilohertz). Cette fréquence est la fréquence de l'onde sinusoïdale à l'intérieur de l'enveloppe. L'engin de sport, ici un vélo présente par ailleurs un système de mesure 7 qui comprend un ordinateur de bord contenu dans un boîtier 8 fixé par exemple sur le guidon 9. Le boîtier 8 10 présente en façade un afficheur 10 et des boutons de fonction 11 et 12. Le système de mesure 7 est associé à un ou plusieurs capteurs qui renseignent sur les paramètres de l'engin, par exemple dans le cas d'un vélo la vitesse linéaire, la cadence de pédalage, le couple de pédalage, le pignon en service, etc. L'invention ne s'applique pas non plus à un système de mesure particulier sur l'engin de 15 sport. Toutefois de préférence, il s'agit d'un système de mesure apte à capter et traiter des signaux transmis par une liaison sans fil en mode numérique. Un tel système est décrit par exemple dans la demande de brevet publiée sous le numéro EP 841 646 au nom de la demanderesse. Selon ce qui est décrit dans ce document, le signal est une succession de "1" et de "0", il 20 comprend un code d'identification permettant d'identifier l'émetteur et un message représentatif de l'information transmise. Un tel signal est schématisé par la chaîne de caractères 13 dans la figure 1. Selon l'invention un adaptateur 15 est utilisé entre l'appareil 1 et le système 7. L'adaptateur capte les signaux analogiques émis par l'appareil 1, il les traite et les transforme 25 en signaux numériques qu'il adresse au système 7. De préférence l'adaptateur est prévu pour être porté par le sportif à proximité de l'émetteur de l'appareil, ce qui permet un traitement du signal différent de celui qui est réalisé avec les récepteurs classiques associés à l'appareil. En effet comme l'amplitude du signal reçu est inversement proportionnelle au cube de la distance, le signal traité par l'adaptateur aura 30 une amplitude nettement supérieure au signal qui serait traité par un récepteur classique. La figure 2 représente sous forme de schéma bloc la structure de l'adaptateur. En entrée, l'adaptateur a un module de réception analogique 20 avec une antenne 21 de tout type approprié. Par exemple l'antenne est formée par une bobine traversée par un bâton de ferrite. Le signal issu de ce module est envoyé dans un module 23 de filtrage et de calcul. Comme cela a été dit précédemment l'adaptateur est prévu pour être porté par le sportif à proximité de la ceinture du cardiofréquencemètre. Par exemple il peut être accroché à la ceinture, ou placé dans la poche d'un vêtement dans la zone du boîtier 2. Dans ces conditions le module de réception reçoit un signal de quelques millivolts, voire de quelques volts selon la distance qui le sépare du cardiofréquencemètre. Le module de filtrage isole donc le signal actif du bruit sur la base de son amplitude et non de sa fréquence. On a en effet un rapport signal sur bruit élevé compte tenu de la proximité entre 5 l'émetteur et le récepteur. De plus la bande passante du filtre est relativement large, c'est-àdire qu'elle couvre la gamme de fréquence d'émission des appareils de mesure soit de 4 à 10 khz dans le cas présent. Parallèlement le module de réception 20 a une sensibilité faible pour ne capter qu'un signal émis à proximité de lui. De ce fait même si plusieurs cardiofréquencemètres sont 10 utilisés à proximité les uns des autres, l'adaptateur ne captera que le signal de l'appareil auquel il est associé. Contrairement à cela un récepteur usuel est prévu pour être utilisé à une distance maximale de 90 centimètres environ de la ceinture du cardiofréquencemètre. On sait que l'amplitude du signal décroît avec le cube de la distance, de ce fait un récepteur usuel reçoit 15 un signal très faible, de l'ordre de quelques nanovolts et l'isolation de la partie active du signal se fait par la fréquence. Il faut donc que le récepteur soit bien accordé en fréquence avec l'émetteur. L'avantage de l'adaptateur est de recevoir un signal d'amplitude nettement supérieur, et donc de pouvoir travailler en réception sur une gamme de fréquence large. Cela le rend donc 20 utilisable avec la majeure partie des cardiofréquencemètres disponibles sur le marché. En sortie du module de filtrage et de calcul, le signal est envoyé dans un module 24 de lissage. La fonction de ce module est de déterminer une valeur moyenne de fréquence cardiaque sur une fréquence inférieure à la fréquence cardiaque. Par exemple la valeur moyenne est calculée sur un intervalle de 2 à 5 secondes qui 25 correspond au besoin de rafraîchissement de l'affichage de l'ordinateur de bord. On peut prévoir que cet intervalle fluctue en fonction de la fréquence cardiaque, c'est-àdire qu'il soit de 2 secondes pour des rythmes cardiaques élevés et de 5 secondes pour des rythmes lents. Les durées d'intervalles ne sont pas limitatives. D'autres durées peuvent aussi convenir. Le but de ce module est d'optimiser le nombre d'émissions entre l'adaptateur et l'ordinateur de bord de façon à réduire l'énergie consommée. Le module suivant 25 est un convertisseur analogique/numérique qui transforme la valeur moyenne issue du module de lissage 24 en une valeur numérique. Cette valeur numérique est associée à un code d'identification dans le module 26 de 35 constitution d'une trame codée. Cette trame de structure numérique a un code d'identification propre à l'adaptateur et à l'ordinateur de bord, et un message représentatif de la valeur numérique calculée par le convertisseur 25. Un tel mode de transmission est connu, il est par exemple décrit dans la demande de brevet EP 841 646 déposé au nom de la demanderesse. Un tel mode de transmission permet de s'affranchir des interférences causées par la proximité de plusieurs systèmes de même type. En sortie du module 26, le signal est envoyé au module d'émission 28. Ce module travaille sur une fréquence qui est par exemple comprise entre 10 et 150 kHz, de préférence 5 de 30 à 50 kHz. Pour ces plages de fréquence on a une émission de faible portée pour laquelle le corps humain est transparent. De préférence la trame est modulée sur la porteuse en modulation de fréquence, mais ceci n'est pas limitatif et d'autres modes de modulation peuvent également convenir. De préférence le module d'émission est activé par la génération de la valeur moyenne 10 au niveau du module de lissage et l'émission ne dure que le temps de la transmission de la trame codée. On peut prévoir par ailleurs que le module d'émission se met en veille au-delà d'une durée déterminée au cours de laquelle aucune valeur moyenne n'est calculée. Ceci correspond au cas où le sportif enlève sa ceinture de cardiofréquencemètre. Le circuit d'émission 28 comprend une antenne 29 de tout type approprié, par exemple 15 il s'agit d'une bobine enroulée sur un noyau de ferrite. Ainsi l'adaptateur selon l'invention permet d'afficher sur l'écran d'un ordinateur de bord de type numérique à transmission sans fil une donnée issue d'un appareil de mesure de type analogique à liaison sans fil en améliorant la qualité de transmission. Naturellement l'invention n'est donnée qu'à titre indicatif et l'on pourrait adopter 20 d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. En particulier l'invention pourrait avoir d'autres applications que celle qui a été décrite. Par exemple l'appareil de mesure pourrait être un mesureur de vitesse linéaire du vélo, ou de cadence de pédalage, ou autre. L'invention n'est pas limitée non plus au domaine du vélo, elle s'applique à d'autres sports où l'engin est équipé d'un ordinateur de bord, par exemple la 25 moto, l'automobile, l'aviation, le parachutisme, la plongée sous-marine, et d'autres sports encore. REVENDICATIONS 1- Adaptateur pour appareil de mesure à transmission sans fil prévu pour être utilisé avec un engin déjà équipé d'un autre système de mesure à transmission sans fil, ce système 5 comprenant un ordinateur de bord (7) avec un récepteur et un afficheur (10), caractérisé par le fait qu'il comprend un module de réception (20) apte à capter le signal émis par l'appareil de mesure, un module de traitement (23, 24, 25, 26) apte à filtrer et mettre en forme le signal reçu par le récepteur, un module d'émission (28) apte à retransmettre en direction de l'ordinateur de bord (7) de l'engin un signal apte à être traité par le récepteur et l'afficheur du 10 système de mesure de l'engin. 2- Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le module de réception (20) traite un signal de réception analogique. 3- Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le module d'émission (28) transmet un signal numérique. 4- Adaptateur selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un module (25) de conversion numérique. 5- Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un module de filtrage à large bande. 6- Adaptateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le module de filtrage 20 (23) a une bande passante comprise entre 4 et 10 kHz. 7- Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le module de filtrage isole le signal actif du bruit sur la base de son amplitude. 8- Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un module (24) de lissage apte à calculer une valeur moyenne de signal de mesure. 9- Adaptateur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le module d'émission (28) est activé par le signal de lissage.