Brevet FR3013907A1 — publié le 20150529

SYSTEME DE LECTURE DYNAMIQUE DE DONNEES DE TRANSPONDEURS Domaine de l'invention [0001] La présente invention est relative à un système de lecture dynamique de données 5 inscrites dans un transpondeur d'un pneumatique, notamment pour identifier automatiquement le pneumatique lors de son passage à proximité du système. État de la technique [0002] Le document EP 2 202 099 Al présente un système de lecture dynamique des données d'un transpondeur à antenne à polarisation linéaire d'un pneumatique d'un 10 véhicule. Ce système associe une antenne apte à recevoir des données transmises par le transpondeur et un lecteur couplé à l'antenne apte à lire et mémoriser les données du transpondeur. Ce système utilise une antenne à polarisation circulaire. [0003] Ce système est notamment utilisé pour identifier automatiquement les numéros de série des pneumatiques d'un véhicule de compétition lorsque ce véhicule passe le long 15 d'un portique placé par exemple à l'entrée du circuit. Les numéros de série des pneumatiques sont inscrits dans la mémoire de transpondeurs placés à la surface ou dans la structure des pneumatiques. [0004] On constate cependant que ce système ne permet pas une lecture robuste des données des transpondeurs. La lecture est en effet quasiment impossible, quelle que soit la 20 vitesse de déplacement du véhicule, dans certaines positions relatives du système et du transpondeur du pneumatique. Description brève de l'invention [0005] L'invention a pour objet un système de lecture dynamique des données d'un transpondeur d'un pneumatique d'un véhicule comprenant au moins une antenne apte à 25 recevoir des données transmises par le transpondeur et au moins un lecteur couplé à ladite antenne apte à lire et mémoriser les données du transpondeur. Ce système est caractérisé en ce que l'antenne est une antenne à polarisation linéaire avec un champ électrique vertical. P10-3188 FR -2 [0006] Le fait d'utiliser pour l'antenne du système une antenne à polarisation linéaire et non circulaire comme précédemment présente l'avantage de donner un gain de 3 dB pour la puissance de lecture lorsque l'antenne du système est alignée avec l'antenne du transpondeur. Le choix d'un champ électrique vertical présente aussi l'avantage de quasiment supprimer des phénomènes de réverbération des ondes contre le sol. [0007] Il en résulte une amélioration très notable de la robustesse de lecture des données inscrites dans les transpondeurs des pneumatiques par le système. [0008] De préférence, l'antenne du système a un gain inférieur ou égal à 6 dBi. [0009] À titre d'exemple, en Europe, la puissance conduite aux bornes de l'antenne peut 10 être inférieure ou égale à 29,15 dBm. Comme le gain de l'antenne sera de 6 dBi, la puissance totale rayonnée par une telle antenne est inférieure ou égale à 35,15 dB (2 W ERP), ce qui est compatible avec les normes européennes. [0010] À titre d'exemple, aux USA, on peut utiliser une antenne avec un gain de 6 dBi et une puissance conduite maximale de 30 dBm pour respecter les normes. La puissance 15 maximale rayonnée est ainsi de 36 dB (4 W EIRP). [0011] Avantageusement, le système de lecture selon l'un des objets de l'invention comporte au moins deux antennes à polarisation linéaire avec un champ électrique vertical écartées l'une de l'autre dans la direction de roulage du pneumatique d'une distance inférieure à 1,20 mètre et de préférence de l'ordre de 1 mètre. 20 [0012] On constate expérimentalement qu'une antenne telle que précédemment décrite peut communiquer en continu sur une distance de déplacement du pneumatique dans la direction normale à la direction de l'antenne de l'ordre d'un mètre au moins, compte tenu de la vitesse maximale de roulage du véhicule de l'ordre de 50 à 60 km/h et du cycle d'interrogation du lecteur. La présence de deux antennes adjacentes garantit donc qu'il y a 25 au moins une position idéale de lecture pour un pneumatique de périmètre lui aussi de l'ordre de deux mètres et usuellement au moins deux positions idéales de lecture. [0013] Les positions de lecture sont idéales lorsque les deux antennes du transpondeur du pneumatique et du système de lecture ont la même orientation, c'est-à-dire que l'antenne du transpondeur du pneumatique est alignée verticalement. P10-3188 FR -3 [0014] De préférence, les deux antennes sont disposées à une hauteur relativement au sol de roulage sensiblement égale à celle de l'axe de rotation du pneumatique. [0015] Selon un mode de réalisation avantageux, les deux antennes sont pilotées alternativement. [0016] Ce mode de pilotage permet d'éviter des interférences entre les deux antennes. De telles interférences pourraient intervenir dès que les deux antennes fonctionneraient en même temps et avec un écart de fréquence inférieur à 2 MHz. [0017] De préférence, les deux antennes sont reliées à un même lecteur. [0018] Ce mode de réalisation simple garantit qu'il n'y aura pas d'interférences entre les 10 deux antennes. [0019] Selon un mode de réalisation avantageux, le transpondeur du pneumatique est un RFID UHF dans lequel est inscrit un numéro d'identification unique du pneumatique. [0020] L'invention a aussi pour objet un portique de lecture dynamique de données de transpondeurs de pneumatiques de véhicules disposé le long d'une voie de roulage des 15 véhicules, caractérisé en ce qu'il comporte de part et d'autre de la voie de roulage un système de lecture tel que précédemment décrit. [0021] L'invention concerne particulièrement les pneumatiques destinés à équiper des véhicules à moteur de type tourisme, SUV ("Sport Utility Vehicles"), deux roues (notamment motos), avions, comme des véhicules industriels choisis parmi camionnettes, 20 « Poids-lourd » - c'est-à-dire métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route tels qu'engins agricoles ou de génie civil -, autres véhicules de transport ou de manutention. Définitions [0022] La puissance des systèmes de lecture des transpondeurs est soumise à des normes 25 précises dans les différentes parties du monde. [0023] La puissance rayonnée par un système lecteur + antenne correspond à la puissance totale rayonnée dans la pièce. Une antenne isotrope est utilisée comme référence de calcul, par antenne isotrope, on entend une antenne sphérique ou isotrope. P10-3188 FR -4 [0024] Toutes les antennes réelles sont directionnelles à des degrés divers et ainsi ont une densité de puissance supérieure dans leur direction principale comparée à une antenne (hypothétique) isotrope. Pour permettre de comparer des antennes différentes entre elles, la notion de puissance rayonnée isotrope équivalente EIRP (equivalent isotropic radiated power) a été introduite. Cette notion représente la puissance effective qui doit être appliquée à une antenne isotrope pour fournir la même densité de puissance dans la direction du rayon principal de l'antenne. On a : EIRP=PoxG, Avec : Po la puissance transmise et G, le gain de l'antenne. [0025] La puissance rayonnée équivalente en prenant comme référence celle d'une antenne demi-onde dipôle est aussi communément utilisée « ERP » (effective radiated power). [0026] On a alors : ERP=Po+Gd+ - 1,64 Avec : Gd le gain d'une antenne dipôle équivalente. Description des Figures [0027] Les figures annexées illustrent un portique de lecture dynamique des données de transpondeurs de véhicules dans le cas de véhicules de compétition automobile qui demandent une lecture à une vitesse rapide de l'ordre de 50 à 60 km/h : - la figure 1 présente un exemple de transpondeur, un RFID UHF ; - la figure 2 présente en perspective une coupe partielle de pneumatique comportant un transpondeur sur sa surface ; - la figure 3 présente une vue schématique d'un système de lecture de données ; et - la figure 4 précise schématiquement le fonctionnement du système de lecture de données. P10-3188 FR -5 Exemples de réalisation de l'invention [0028] La figure 1 présente un exemple de transpondeur, un transpondeur à identification par radiofréquence passif 10 muni de deux antennes 12 formant dipôle. Ce type de transpondeur est généralement désigné par le sigle anglais RFID. Un tel transpondeur comporte, stocké dans une mémoire, un numéro d'identification unique du pneumatique. Il peut aussi comporter d'autres données relatives par exemple à la fabrication ou au type de pneumatique. Le transpondeur 10 est un RFID UHF, fonctionnant dans une gamme de fréquences de l'ordre de 850 à 950 MHz. Il comprend une puce 14 fixée sur un support 16 et connectée à deux antennes 12 de forme sensiblement hélicoïdale. Le transpondeur 10 peut être placé à l'intérieur de la structure d'un pneumatique 22 pendant la fabrication de celui-ci ou fixé à sa surface extérieure lors d'une opération postérieure à la cuisson du pneumatique comme illustré à la figure 2. Le pneumatique 22 est présenté de façon très schématique. Il comporte une bande de roulement 24, deux flancs 26, deux bourrelets 28, une gomme intérieure 30 et est monté sur une roue 32. Un transpondeur 10 est fixé à la surface extérieure du flanc 26 au moyen d'un patch caoutchouteux 27. [0029] Le transpondeur RFID UHF 10 présenté comporte une mémoire et un circuit de transmission des données stockées dans la mémoire vers un lecteur extérieur. Le transpondeur peut être actif mais est usuellement passif et reçoit des signaux RF d'une source extérieure qui lui transmettent notamment l'énergie nécessaire au déclenchement d'émissions multiples des données contenues dans la mémoire du transpondeur. Un numéro d'identification unique du pneumatique est attribué par le manufacturier du pneumatique soit pendant la fabrication soit ultérieurement. Ce numéro permet de suivre le pneumatique pendant toute sa vie. Ce numéro peut suivre le format recommandé « electronic product code » (EPC) ou avoir tout autre format. [0030] La figure 3 présente schématiquement un portique de lecture dynamique de données 40 selon un objet de l'invention. Ce portique 40 se compose de deux systèmes identiques 50 et 70 chacun disposé d'un côté d'une piste de roulage d'un véhicule. La flèche F indique le sens de roulage du véhicule. Chaque système tel qu'illustré comprend deux boitiers 52 et 54 d'un côté, 72 et 74 de l'autre et trois détecteurs de passage associés P10-3188 FR -6 56 et 76 (Dl), 58 et 78 (D2), ainsi que 60 et 80 (D3). Le système 40 comporte aussi un ordinateur ou PC 42 destiné à recevoir et traiter les données. [0031] Chaque boitier comporte une antenne 53, 55 pour émettre et recevoir des signaux RF à destination et en provenance des transpondeurs des pneumatiques du véhicule. Les boitiers sont réalisés en un matériau qui ne perturbe pas les signaux RF, tel du polypropylène. Les antennes sont directionnelles et leur direction de plus grande émission/réception est orientée vers le véhicule et normale à la direction de déplacement du véhicule. [0032] Les boitiers 54 et 74 comportent en plus un commutateur pilotable 62, un 10 contrôleur logique programmable 64 et un lecteur RFID UHF 66. [0033] Dans le cas du système 50, voir figure 4, le lecteur 66 est apte à être couplé aux antennes 53 et 55 pour lire et mémoriser les données des transpondeurs ; c'est un lecteur-interrogateur de RFID usuel du commerce ; le commutateur pilotable 62 est relié aux deux antennes 53 et 55, d'une part et au contrôleur logique programmable 64, d'autre part ; son 15 rôle est d'assurer un couplage sélectif entre le lecteur 66 et chacune des antennes 53 et 55 ; la vitesse de commutation du commutateur 62 est inférieure à 50 las, de l'ordre de 10 las ; le contrôleur logique programmable 64 est relié au commutateur 62, d'une part et aux trois paires de détecteurs de passage des pneumatiques 56 et 76 (Dl), 58 et 78 (D2), 60 et 80 (D3), d'autre part ; son rôle est de piloter le commutateur 62 en fonction des signaux de ces 20 détecteurs de passage des pneumatiques 56 et 76 (Dl), 58 et 78 (D2), 60 et 80 (D3). Le lecteur 66 ainsi que le contrôleur 64 sont aussi reliés à l'ordinateur ou PC 42 pour lui transmettre les données lues ainsi que la succession des événements notés par le contrôleur. [0034] Chaque paire de détecteurs de passage est disposée sur la piste de roulage en amont ou en aval d'une antenne. Ces détecteurs peuvent être de tout type, par exemple 25 avec des rayons optiques, laser, infra rouge, ... ; le passage d'un pneumatique est alors lié à la rupture du signal lumineux dans le cas d'un détecteur optique ou encore lié à la surpression due au passage du pneumatique dans le cas d'un détecteur de pression piézoélectrique. La distance, dans le sens de roulage du véhicule, entre la première paire de détecteurs Dl et l'axe de la première antenne est de l'ordre de la demi/longueur de lecture 30 efficace de cette première antenne. La deuxième paire de détecteurs D2 est placé P10-3188 FR -7 sensiblement au milieu des deux antennes. Enfin, la troisième paire de détecteurs est placé en aval de la deuxième antenne à une distance de l'ordre de la demi-distance de lecture efficace de la deuxième antenne. Comme cette longueur de lecture efficace de chaque antenne est de l'ordre d'un mètre, dans le système 40, les détecteurs sont disposés, dans le 5 sens de roulage du véhicule, à environ 50 cm de part et d'autre de chaque antenne. Les détecteurs en amont de chacune des antennes servent à indiquer l'arrivée dans le champ de lecture de l'antenne en aval d'un pneumatique, la troisième paire de détecteurs sert à indiquer la fin du passage d'un pneumatique c'est-à-dire la sortie du système de lecture de ce pneumatique. La troisième paire de détecteurs peut aussi être remplacée par un 10 dispositif d'arrêt au-delà d'un temps donné. Le temps de réponse des détecteurs de passage est de l'ordre d'une micro seconde. [0035] La distance efficace de lecture d'une antenne est notamment fonction des types d'antennes, du paramétrage des lecteurs, des types de transpondeurs et de pneumatiques utilisés, elle dépend aussi de la vitesse de passage des véhicules. Cette distance peut être 15 estimée expérimentalement et correspond à la distance pendant laquelle les conditions de lecture des données d'un transpondeur associé à un pneumatique sont robustes et fiables. [0036] Les rayons des détecteurs optiques sont placés à une distance minimale du sol de roulage. De préférence cette distance est inférieure à 3 cm, de l'ordre de 1 à 2 cm. Cela permet de ne pas être perturbé par la carrosserie du véhicule. 20 [0037] Chaque antenne est placée à une distance comprise entre 0,80 et 1,20 mètre du flanc des pneumatiques des véhicules dont les transpondeurs doivent être lus lors du passage du véhicule. Chaque antenne est aussi placée verticalement de telle sorte que son centre soit au niveau de l'axe de rotation des pneumatiques des véhicules pour assurer de bonnes conditions de lecture lorsque les deux antennes du transpondeur et de l'antenne du 25 système sont toutes les deux alignées verticalement. [0038] Chaque antenne des boitiers 52, 54, 72, 74 est une antenne à polarisation linéaire avec un champ électrique vertical. Cela permet d'utiliser la puissance maximum de lecture lorsque les deux antennes du transpondeur et de l'antenne du système sont toutes les deux alignées verticalement ; cela permet aussi de minimiser les réverbérations des signaux ou 30 ondes RF entre les antennes du système et des transpondeurs contre le sol. P10-3188 FR -8 [0039] L'application présentée comporte une exigence forte, celle de pouvoir lire les données des transpondeurs lorsque les véhicules passent le long du système à une vitesse maximale de l'ordre de 50 à 60 km/h. C'est-à-dire qu'en 1 ms, le véhicule parcourt une distance de 14 à 17 mm. [0040] L'utilisation de détecteurs de passage avec un temps de réponse de l'ordre d'une us et d'un commutateur pilotable de temps de commutation inférieur à 50 us permet de lancer immédiatement la lecture de la première antenne puis de commuter très rapidement de la première à la seconde lorsque le deuxième détecteur indique l'arrivée du pneumatique devant cette seconde antenne. On n'est ainsi pas soumis aux variations de temps de réponse des différents lecteurs du commerce. De plus, ce système permet d'assurer que les deux antennes sont bien pilotées alternativement, ce qui garantit qu'il n'y a aucun risque d'interférences entre les mesures. [0041] Le fonctionnement du portique selon l'un des objets de l'invention est le suivant : [0042] Lorsqu'un véhicule se présente devant le portique 40 dans la direction indiquée 15 par la flèche F, les pneumatiques avant vont faire se déclencher la première barrière de détecteurs Dl, de références 56 et 76. [0043] Ce déclenchement est transmis au contrôleur logique 64 qui active immédiatement le lecteur 66 et via le commutateur 62 les antennes Al des boitiers 52 (référence 53) et 72 Ces antennes interrogent les transpondeurs des deux pneumatiques avant du véhicule et 20 recueillent et mémorisent les données transmises par ces transpondeurs. [0044] Lorsque les pneumatiques avant font se déclencher la deuxième barrière de détecteurs D2, de références 58 et 78, ce signal est transmis au contrôleur qui ordonne au commutateur 62 de commuter le lecteur 66 de premières antennes Al (53) vers les deuxièmes antennes A2 des boitiers 54 (référence 55) et 74. Ces deuxièmes antennes 25 interrogent les transpondeurs des deux pneumatiques avant du véhicule et recueillent et mémorisent les données transmises par ces transpondeurs. [0045] La vitesse de commutation est telle (de l'ordre de 10 us) que la lecture et l'enregistrement des données transmises par les transpondeurs est quasiment continue des premières antennes aux deuxièmes. P10-3188 FR -9 [0046] Puis le déclenchement de la troisième barrière de détecteurs D3 (de références 60 et 80) indique que les pneumatiques avant du véhicule sont sortis de la zone de lecture efficace des antennes du portique. Ce signal est transmis au contrôleur qui met en veille le lecteur 66. [0047] Le lecteur 66 peut alors transmettre au PC 42 l'ensemble des données enregistrées pour validation et traitement. [0048] Toutefois, lorsque l'empattement du véhicule est tel que les pneumatiques arrière du véhicule font se déclencher la première barrière de détecteurs Dl avant que les pneumatiques avant ne fassent se déclencher la troisième barrière de détecteurs D3, le contrôleur conserve l'affectation du lecteur 66 aux deuxièmes antennes A2 jusqu'au déclenchement effectif de la troisième barrière de détecteurs D3. Cela permet une lecture complète des pneumatiques avant du véhicule. Dès que la troisième barrière de détecteurs se déclenche, le contrôleur ordonne au commutateur 62 d'activer les premières antennes Al. [0049] Il peut aussi arriver que les pneumatiques avant d'un deuxième véhicule fassent se déclencher la première barrière de détecteurs Dl avant que les pneumatiques arrière du premier véhicule n'aient entrainé le déclenchement de la troisième barrière de détecteurs D3. Dans ce cas, le contrôleur agit comme précédemment en conservant l'affectation du lecteur 66 aux deuxièmes antennes A2 jusqu'au déclenchement de la troisième barrière de détecteurs D3. [0050] Pour faciliter l'affectation des données transmises par les transpondeurs, il est avantageux d'ajouter un transpondeur sur la carrosserie du véhicule, par exemple à proximité du pneumatique arrière. Les données de ce transpondeur peuvent aussi être lues par les antennes Al et A2. [0051] Un système tel que précédemment décrit a été réalisé. Ce système était constitué d'un lecteur Impinj, réglé sur un maximum de 30 dBm de puissance conduite, de deux antennes Intermec, linéaires, espacées de 1 m entre elles, orientées verticalement, de trois cellules infrarouges de détection Banner, avec émetteur et récepteur du côté opposé de la piste de roulage, deux disposées 50 cm avant leur antenne associée et la troisième 50 cm après la deuxième antenne, d'un commutateur pilotable Keon à quatre sorties (trois P10-3188 FR - 10 - utilisées) et d'une carte électronique réalisée en laboratoire afin de piloter le commutateur constituée d'un microcontrôleur de marque PIC et d'entrées/sorties. Les pneumatiques testés étaient équipés de SpeedyPatch fournis par Patch Rubber et de transpondeurs RFID UHF commercialisés par Hanna. [0052] Le portique et les systèmes de lecture dynamique de données de transpondeurs ont été décrits dans le cas particulier de véhicules de compétition, le portique est alors placé par exemple avant l'entrée du circuit de compétition ou en sortie des stands. Un tel portique peut être adapté à tous types de véhicules et de pneumatiques. P10-3188 FR REVENDICATIONS1. Système de lecture dynamique des données d'un transpondeur à antenne à polarisation linéaire d'un pneumatique d'un véhicule dans lequel, le système comprenant au moins une antenne apte à recevoir des données transmises par le transpondeur et au moins un lecteur couplé à ladite antenne apte à lire et mémoriser les données du transpondeur, caractérisé en ce que ladite antenne est une antenne à polarisation linéaire avec un champ électrique vertical. 2. Système de lecture selon la revendication 1, dans lequel l'antenne a un gain inférieur ou égal à 6 dBi. 3. Système de lecture selon la revendication 2, dans lequel l'antenne du système est une antenne de gain inférieur ou égal à 6 dBi et la puissance conduite maximale à travers 15 l'antenne est de 30 dBm. 4. Système de lecture selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins deux antennes à polarisation linéaire avec un champ électrique vertical écartées l'une de l'autre dans la direction de roulage dudit pneumatique d'une distance inférieure à 20 1,20 m et de préférence de l'ordre de 1 m. 5. Système de lecture selon la revendication 4, dans lequel lesdites deux antennes sont disposées sensiblement à la hauteur de l'axe de rotation dudit pneumatique. 25 6. Système de lecture selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel lesdites deux antennes sont pilotées alternativement. 7. Système de lecture selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel lesdites deux antennes sont reliées au même lecteur. 30 P10-3188 FR- 12 - 8. Système de lecture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le transpondeur dudit pneumatique est un RFID UHF dans lequel est inscrit un numéro d'identification unique dudit pneumatique. 9. Portique de lecture dynamique de données de transpondeurs de pneumatiques de véhicules disposé le long d'une voie de roulage desdits véhicules, caractérisé en ce qu'il comporte de part et d'autre de ladite voie de roulage un système de lecture selon l'une quelconque des revendications précédentes. P10-3188 FR