Brevet FR2980945A1 — publié le 20130405

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rattache au secteur technique des systèmes de capteurs autonomes 5 en énergie et transmettant des données sans fil. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE Il existe principalement deux fabricants de capteurs communiquant sans fils sur le marché. 10 Des capteurs environnementaux de la marque Sensaris sont alimentés par des batteries de durée de vie inférieure à 10 heures en fonctionnement et communiquent via la technologie Bluetooth avec une passerelle (typiquement un téléphone dit « Smartphone ») qui se chargera ensuite d'envoyer les données sur internet ou vers un serveur informatique via les technologies GPRS ou 3G. Plusieurs inconvénients sont à noter dans cette approche : d'une 15 part, l'autonomie est réduite par la batterie seule ; d'autre part, cette approche nécessite qu'un appareil passerelle soit à proximité pour recevoir et transmettre les données vers les réseaux cellulaires. Cette solution présente aussi un problème majeur puisqu'elle nécessite d'installer une interface informatique propriétaire à chaque objet passerelle se connectant. Plusieurs interfaces informatiques contenant des pages internet devront donc être 20 développées en fonction de chaque système d'exploitation de la passerelle (Mac OS, Android, Symbian par exemple). Ceci est très coûteux et nécessite en plus pour l'utilisateur un téléchargement spécifique en fonction du système d'exploitation avant l'utilisation. La société Libelium utilise une carte électronique, avec des capteurs, qui communique à 25 l'aide d'une technologie ZigBee vers une passerelle qui elle-même peut communiquer vers les réseaux cellulaires et WIFI et Ethernet. Une alimentation solaire peut être envisagée cependant il n'y a pas de fonction de chargement de batterie utilisant un module MPPT (maximum power point tracking) pour assurer un rendement maximal du couple panneau solaire/batteries. Seules des cartes électroniques sont proposées, aucune solution globale 30 n'est envisagée intégrant des modules solaires, le chargeur solaire, un module MPPT et une électronique complète ainsi qu'une interface informatique contenant des pages internet embarquée dans la carte électronique elle-même. Aucune de ces deux entreprise ne présentent des solutions avec alimentations en énergie 35 renouvelable permettant une protection minimale de type IP contre les intempéries. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention consiste à utiliser un microcontrôleur lA dans lequel est hébergée une interface informatique contenant des pages internet 1B. Le microcontrôleur est relié à une carte électronique constituée par les capteurs 1C. Le microcontrôleur lA est connecté à un module de communication radio lE et possiblement à un module secondaire de communication vers les réseaux cellulaires 1F. Les modules lE et 1F permettent aux routeurs/modem de se connecter sans fil à l'interface informatique contenant des pages internet 1B hébergée dans le microcontrôleur 1A. Le microcontrôleur lA contrôle l'alimentation des capteurs, reçoit et traite les données venant des capteurs, il gère aussi la communication avec les modules de communication radio (type WIFI, WIFI direct, Zigbee, Bluetooth, LFC) lE et les modules de communication vers les réseaux cellulaires 1F (type GPRS, GSM, UMTS, HSPA, W-CDMA, EDGE, 2G à 4G, LTE Advanced par exemple) pour envoyer ou recevoir des données sur internet sans passerelle déportée. Cette architecture permet avantageusement de se connecter directement à la carte électronique, sans fil, pour changer des paramètres ou recevoir les données des capteurs et ce, en utilisant n'importe quel appareil de connexion (qui peuvent fonctionner sur différents systèmes d'exploitation). L'interface informatique contenant des pages internet 1B est hébergée dans le microcontrôleur lA et non plus dans les appareils passerelles désirant s'y connecter. Lorsqu'ils se connectent sans fil au système, les appareils extérieurs peuvent directement ouvrir l'interface informatique 1B comme une page de type internet classique mais sans être connectés à internet. Le microcontrôleur lA peut être de type PIC (Peripheral Interface Controller) communiquant avec ces périphériques par les protocoles série préférentiellement UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), SPI (Serial Peripheral Interface) ou I2C (Inter Intergrated Circuit). Le microcontrôleur lA centralise les données des capteurs un après l'autre, récupère leurs données, met en forme ces données, puis compile ces données. L'interface informatique contenant des pages internet web 1B (« Web application » en anglais) accessible depuis un navigateur internet quelconque (Mozilla, Safari, Chrome) est installée par programmation dans le microcontrôleur 1A. L'interface informatique 1B est programmée suivant les langages les plus courant : HTML, Javascript, CSS, Ruby, PHP ou d'autres. Ceci est avantageux pour se connecter directement aux paramètres du système sans avoir à installer une interface informatique contenant des pages internet spécifique sur chaque appareil qui se connecte. L'affichage des données envoyées par les capteurs 1C peut se faire avantageusement par le 2 98094 5 3 système d' « internet des objets » qui permet, entre autres, d'afficher des données de façon ludique et facile sans créer d'interface informatique spécifique à chaque système d'exploitation. Des sites comme Pachube ou Thingspeak le permettent. Les modules de communication radio lE sont avantageusement WIFI car ils permettent 5 d'envoyer des données vers un routeur modem extérieur couramment utilisé (une Livebox de chez Orange par exemple ou encore un téléphone de type iPhone 4 de la société Apple en mode routeur). Ce module WIFI lE est avantageux car il permet d'envoyer des données vers l'extérieur sans abonnement. Cependant la portée du WIFI est réduite. 10 Dans le cas où le système se situe loin d'un routeur externe, un module de communication vers les réseaux cellulaires 1F peut être envisagé. Le microcontrôleur lA peut alors avantageusement être relié électriquement à un module programmable 1F de connexion vers les réseaux mobiles cellulaires GPRS, GSM, UMTS, HSPA, W-CDMA, EDGE, 2G à 4G, LTE Advanced, comme par exemple le ADH8066 de ADH technology ou encore le GC864- 15 quad de Telit. Les capteurs 1C peuvent être de nature à détecter des concentrations de gaz et de molécules, détecter des radiations (UV, radioactivité par exemple), mesurer la pression, mesurer un taux d'humidité, une position géographique (GPS), mesurer un taux de particules fines, mesurer 20 une température ou encore mesurer un niveau sonore. Ceci n'étant pas une liste exhaustive de paramètres mesurables par des capteurs. Les capteurs compatibles sont tous ceux qui peuvent délivrer une tension de sortie que l'on peut calibrer en fonction du phénomène mesuré. 25 Une alimentation électrique autonome et durable est obtenue en combinant : un module photovoltaïque 1G dont la tension de sortie à puissance maximale (souvent notée Vm) est préférentiellement supérieure à la valeur de charge de la batterie 1J utilisée ; un module de calcul du point de puissance maximal (MPPT) 1H ainsi qu'un chargeur de batterie 1I (les batteries sont préférentiellement de technologie Li Ion pour leur durée de vie et leur densité 30 de puissance) de type Genasun GV5. Le module MPPT 1H permet de gagner 30% de puissance effective en sortie du module photovoltaïque 1G en adaptant l'impédance de charge. Dans un premier mode de réalisation, un microcontrôleur lA ayant une interface 35 informatique intégrée contenant des pages internet 1B est relié, à une carte électronique contenant des capteurs 1C et à un module de communication radio 1E. L'alimentation électrique des éléments étant apportée par un ensemble constitué d'un module photovoltaïque 1G, d'un module de calcul du point maximal de puissance 1H, d'un chargeur de batterie 1I, d'un système de surveillance de la charge des batteries (BMS en anglais) non représenté- et de batteries Li ion 1J. Dans un deuxième mode de réalisation, un microcontrôleur lA ayant une interface informatique intégrée 1B est relié, à une carte électronique contenant des capteurs 1C, à un module de communication radio et à un module de communication vers les réseaux cellulaire 1F; l'alimentation électrique des éléments étant apportée par un ensemble constitué d'un module photovoltaïque 1G, d'un module de calcul du point maximal de puissance 1H, d'un chargeur de batterie 1I, d'un système de surveillance de la charge des batteries (BMS en anglais) -non représenté- et de batteries Li ion 1J. Dans un mode de réalisation spécifique, l'électronique est insérée dans une boîte dont une des faces est composée par un module photovoltaïque en verre 1G, et ayant un chargeur de batterie ayant un module de calcul du point maximal de puissance (MPPT). Le module photovoltaïque 1G est tenu par des joints en silicone pour maintenir l'étanchéité de cette partie de la boîte. Avantageusement, cette boîte est constituée à partir d'un module photovoltaïque standard dont la face ouverte est refermée par un couvercle accompagné d'un joint. Cette solution est avantageuse car elle ne nécessite pas le développement d'un boîtier spécifique. Cette boîte contient également l'électronique décrite ci-dessus. La boîte contient des trous 2A, orientés en diagonale vers l'intérieur et vers le haut pour éviter à l'eau de pénétrer à l'intérieur. Les trous 2A sont également disposés sur ses faces latérales et inférieures pour permettre une arrivée d'air renouvelé. Préférentiellement un ventilateur est intégré sur les parois internes de la boîte pour renouveler l'air venant de l'extérieur. Préférentiellement les cartes électroniques sont soient tropicalisées à l'aide d'un vernis, soient enduites dans une résine époxy ou polyuréthane (Potting en anglais); la surface des capteurs étant laissée libre pour capter les gaz, les molécules ou radiations. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, applications et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-avant, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : -la figure 1 est une représentation de l'architecture de l'objet de l'invention. -la figure 2 est une représentation de la boîte contenant les capteurs et les éléments décrits dans un mode de réalisation spécifique. REVENDICATIONS: 1. Dispositif électronique comprenant au moins un capteur 1C et transmettant les données dudit capteur sans fil et caractérisé en ce qu'il est constitué d'un microcontrôleur 1A, hébergeant une interface informatique contenant des pages internet 1B, et en ce que ce microcontrôleur lA soit utilisé pour centraliser, traiter et compiler les données d'au moins un capteur 1C et pour envoyer sans fil les données desdits capteurs en communiquant avec un ou plusieurs modules programmables de communication sans fil (1E, 1F). 2. Dispositif électronique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'au moins un module programmable de communication sans fil soit un module WIFI 1E. 3. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 2 et caractérisé en ce qu'au moins un module programmable de communication sans fil soit un module communiquant avec les réseaux mobiles cellulaires de technologie GPRS 1F. 4. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 3 et caractérisé en ce qu'au moins un module programmable de communication sans fil WIFI lE et un module programmable de communication sans fil avec les réseaux mobiles cellulaires de technologie GPRS 1F soient utilisés pour envoyer des données sans fil. 5. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 4 et caractérisé en ce que l'alimentation électrique du système est apportée par un ensemble comprenant au moins un module photovoltaïque et au moins une batterie. 6. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 5 et caractérisé en ce que l'alimentation électrique du système est apportée par un ensemble comprenant au moins un module photovoltaïque, un chargeur de batterie et au moins une batterie. 7. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 6 et caractérisé en ce qu'au moins un capteur 1C soit un capteur de gaz. 8. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 7 et caractérisé en ce qu'au moins un capteur 1C soit un capteur de radioactivité. 9. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 8 et caractérisé en ce qu'au moins un capteur 1C soit un capteur de pression. 10. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 9 et caractérisé en ce qu'au moins un capteur 1C soit un capteur de température. 11. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 10 et caractérisé en ce qu'au moins un capteur 1C soit un capteur d'humidité. 12. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 11 et caractérisé en ce qu'au moins un capteur 1C soit un capteur de positionnement géographique. 13. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 12 et caractérisé en ce qu'au moins un capteur 1C soit un capteur de taux de particules fines. 14. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 13 et caractérisé en ce qu'au moins un capteur 1C soit un capteur de taux de molécules. 15. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 14 et caractérisé en ce qu'au moins un capteur 1C soit un capteur délivrant une tension que l'on peut calibrer en fonction du phénomène mesuré. 16. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 15 et caractérisé en ce que l'alimentation électrique du système est apportée par un ensemble comprenant au moins un module photovoltaïque 1G, un module de recherche du point de puissance maximale (MPPT) 1H, un chargeur H de batterie, un système de surveillance de la charge des batteries (BMS) et au moins une batterie 1J. 17. Boîte ayant au moins une face constituée par un module photovoltaïque en verre1G et renfermant l'objet d'au moins une des revendications 1 à 16.