Brevet FR3019370A1 — publié le 20151002

Domaine technique de l'invention L'invention concerne la protection des câblages contre les effets de couplage électromagnétique. Elle trouve avantageusement application pour des câblages dans le 5 domaine de l'aéronautique et du spatial ou encore dans le secteur automobile ou le secteur ferroviaire pour les gains de masse apportés. Arrière-plan technologique Un système électrique est formé de câbles et d'équipements reliés ensembles par un ensemble de câbles. Les câbles de données ou de 10 puissance portent et transmettent entre les différents équipements des systèmes des signaux électriques de types variés comme des informations ou de la puissance. Ils assurent l'interconnexion des équipements. Ces équipements risquent des dysfonctionnements car ils peuvent être perturbés ou endommagés s'ils reçoivent de la part des câbles des signaux 15 électriques non prévus par les concepteurs de ces équipements. Ces câbles sont groupés en harnais pour des raisons de commodité d'installation ce qui fait que les câbles de ces systèmes se côtoient dans ces harnais et peuvent interagir l'un sur l'autre par couplage électromagnétique. 20 Les signaux perturbateurs proviennent de sources de perturbation externes au système considéré comme une impulsion foudre, un signal haché d'un onduleur, un signal de communication numérique, etc. et se couplent plus particulièrement sur le ou les câbles du système considéré puis circulent jusqu'aux entrées des équipements. Le système lui-même peut également 25 être source de perturbation pour un autre système par un couplage électromagnétique entre câbles d'un même harnais par exemple. La maitrise de ces phénomènes concerne la CEM : la compatibilité électromagnétique. Le couplage entre câbles peut être dit de « mode commun » lorsqu'il s'intéresse aux signaux qui reviennent par un conducteur de référence comme un blindage ou un plan de masse, soit de type « mode différentiel » lorsqu'il s'intéresse à un signal transmis sur deux conducteurs en parallèles dont l'un sert de retour du signal. Ces phénomènes sont particulièrement sensibles en aéronautique, où les câbles sont nombreux, longs et transmettent des informations primordiales issues de différents capteurs. Afin de limiter ces perturbations électromagnétiques, des techniques de câblage telles que le blindage de câbles pour la protection de « mode commun » et l'utilisation de paires torsadées pour la protection de « mode différentiel » sont utilisées. Le blindage consiste à insérer un blindage électriquement conducteur autour du/des câble(s) ou de l'ensemble de câbles. Le blindage empêche les fuites de signaux transmis et empêche les signaux parasites de s'ajouter au signal transporté. Le torsadage consiste à torsader ensemble plusieurs câbles pour éviter les effets de diaphonie, c'est-à-dire les interférences entre le signal transmis en mode différentiel sur cette torsade et tout autre signaux circulant dans les zo câbles ou autres torsades voisins. Ces multifilaires offrent une limitation très efficace du couplage, tant en émission qu'en réception. Plus généralement, on se réfère à des câbles multifilaires torsadés (paire ou bifilaire, tierce ou trifilaire, ... ). Le blindage et le torsadage peuvent être utilisés ensemble. Ces systèmes 25 de protection électromagnétique peuvent aussi prendre d'autres formes ou réalisations techniques. Malgré tout, lorsque les câbles doivent être raccordés à un quelconque raccord ou connectés à un connecteur, il est nécessaire d'ôter le système de protection électromagnétique, et donc en particulier de détorsader les 3 0 193 70 3 câbles et/ou d'ôter le blindage, afin de permettre les opérations à effectuer sur ces câbles. Ces opérations doivent respecter des normes et des contraintes mécaniques liées aux câbles, au connecteur et aux outils. Le détorsadage et/ou le retrait du blindage sur quelques centimètres 5 dégrade(nt) significativement les performances d'immunité vis-à-vis des perturbations électromagnétique. En effet, la performance totale de la protection peut être considérée au premier ordre et dans certaine gamme de fréquences comme la somme pondérée par la longueur du niveau de protection rencontrée le long du câble. Le détorsadage étant très dégradant 10 (10 à 100 fois), la performance des parties blindées restantes s'efface devant cette dégradation. Le document EP 2 581 986 Al présente un dispositif de raccord au niveau uniquement d'une gaine de blindage de câble. Néanmoins, celui-ci ne s'applique que pour un seul câble et pas à un multifilaire. De plus, le 15 dispositif nécessite un outillage spécialisé qui complique les opérations d'installation et de maintenance. Présentation générale de l'invention Un but de l'invention est de proposer une solution permettant de palier les zo problématiques rencontrées avec les techniques de l'art antérieur. Un autre but de l'invention encore est de proposer une solution permettant de limiter au maximum les perturbations liées au branchement, tout en maintenant l'accès aux câbles pour les opérations de mise en service et de maintenance. 25 Il est notamment proposé un dispositif de blindage électromagnétique d'un ou plusieurs câbles, adapté pour protéger un ensemble de câbles, ledit ensemble de câbles comprenant une portion libre sans protection électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un manchon en un matériau électriquement conducteur adapté pour être enfilé sur ladite portion libre et constituer pour celle-ci une enveloppe de protection électromagnétique. Avantageusement, l'invention comprend les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - Le dispositif comporte des moyens pour relier un manchon à une masse ; - Le dispositif comporte des moyens pour relier un manchon à l'ensemble des masses des câbles de l'ensemble de câbles ; - Le dispositif comporte des moyens pour relier un manchon à une masse par ses deux extrémités, chaque extrémité étant reliée de façon indépendante à la masse ; - Le manchon est en matériau conduisant l'électricité. L'invention propose également un système comprenant un ensemble de câbles et un dispositif tel que précédemment décrit. Avantageusement : - le manchon conducteur est coulissable sur l'ensemble de câbles ; - Le système comprend une pluralité de manchons conducteurs adaptés pour être enfilé sur chacun des câbles dudit ensemble de câbles. Enfin, l'invention propose aussi un procédé de protection d'un ensemble de câbles reliés à un connecteur. Le dispositif conforme à l'invention permet ainsi de réduire les perturbations électromagnétiques entre les différents câbles. Il permet également de réduire les perturbations venant des réseaux électriques externes. Une telle solution trouve avantageusement à s'appliquer dans le domaine de l'aéronautique et du spatial. En effet, plusieurs centaines de kilomètres de câbles sont utilisés pour la fabrication d'un avion et ceux-ci peuvent véhiculer des informations capitales pour le bon fonctionnement de l'avion. Le secteur de l'automobile et du ferroviaire présente aussi un intérêt majeur pour ce dispositif dans la mesure où certains câbles haute tension passent à proximité de câbles transportant des mesures de capteurs, à faible tension et faible ampérage notamment dans les véhicules électriques et hybrides. Présentation des figures D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux figures annexées données à titre indicatif et non limitatif. La figure 1 représente un schéma d'une paire torsadée insérée dans un connecteur. La figure 2a représente un schéma de l'enveloppe enfilée sur une paire torsadée lors du branchement ou de la maintenance, selon un mode de réalisation possible. La figure 2b représente un schéma de l'enveloppe enfilée sur la portion libre d'une paire torsadée, selon un mode de réalisation possible. La figure 3 représente un diagramme de simulation des courants induits dans différentes solutions de l'art antérieur et selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 4 représente un schéma d'enveloppes enfilées sur chacun des câbles d'une paire torsadée selon un autre mode de réalisation. La figure 5 représente un schéma du procédé d'utilisation du mode de réalisation préféré. Description détaillée d'un mode de réalisation Sur la figure 1, on a représenté une structure multifilaire 20 rapportée sur un connecteur 30. La structure multifilaire 20 comporte en l'occurrence deux câbles 21, 22. 5 Ces deux câbles 21, 22 sont torsadés sur une majeure partie de leur longueur, la torsade 23 ainsi constituée permettant une protection contre les perturbations électromagnétiques sur la longueur sur laquelle elle s'étend. L'ensemble de câbles 20 est relié à un connecteur 30. Le connecteur 30 peut aussi relier deux ensembles de câbles 20 entre eux. lo A proximité du connecteur 30, les deux câbles 21 et 22 ne sont pas torsadés et les câbles 21, 22 ne sont pas protégés par la torsade 23. Dans la suite, cette portion est appelée portion libre et est référencée 20a. Typiquement, la longueur de ladite portion libre 20a est de quelques centimètres, moins de 10 cm et préférablement comprise entre 2 et 7 cm. 15 La portion torsadée - ou plus généralement la portion de l'ensemble 20 qui est associée à une protection électromagnétique classique - est quant à elle appelée portion protégée et est référencée par 20b. Au niveau de la portion libre 20a, l'ensemble de câbles 20 est destiné à être protégé par un manchon 10 de blindage destiné à être enfilé sur les deux 20 câbles 21, 22 de l'ensemble 20 au niveau de ladite portion libre 20a et à constituer, une fois en place, une enveloppe de protection pour lesdits câbles 21, 22 sur l'essentiel de la longueur de la portion libre 20a (figures 2a, 2b). Ce manchon 10 de blindage est en matériau principalement conducteur de 25 courant. Il est typiquement métallique ou métallisé, mais d'autres matériaux peuvent toutefois être envisagés. Le diamètre dudit manchon 10 est adapté pour entourer les câbles 21, 22. La longueur du manchon 10 est choisie pour correspondre à celle de la portion libre 20a et est de préférence légèrement supérieure à celle-ci. Dans le cas où les câbles 21, 22 sont connectés au connecteur 30, la portion libre 20a correspond à une extrémité de l'ensemble 20 de câbles 21, 22. Une première extrémité 10a du manchon 10 est alors adaptée pour venir en contact avec ledit connecteur 30, ou le plus proche possible, afin de limiter au maximum la surface de portion libre 20a hors dudit manchon 10. A sa deuxième extrémité (extrémité 10b), le manchon 10 vient à l'interface entre ladite portion libre 20a et la portion protégée 20b. Alternativement, la deuxième extrémité 10b s'étend jusqu'à couvrir sur quelques millimètres ou centimètres la portion protégée 20b, afin de s'assurer que l'intégralité de la portion libre 20a est couverte ou qu'il n'y a pas de fuite au niveau de l'interface entre les deux portions 20a, 20b. Le manchon conducteur 10 est aussi adapté pour coulisser sur quelques centimètres le long de l'ensemble 20 de câbles 21, 22 sous l'influence d'un opérateur, principalement entre la portion libre 20a et la portion protégée 20b. Ce coulissement permet de dégager ladite portion libre 20a pour effectuer les opérations nécessaires, telles que le branchement ou la maintenance, puis d'amener ledit manchon 10 sur ladite portion libre 20a pour la protéger (figure 2a). Afin d'assurer la boucle de courant, le manchon conducteur 10 est raccordé à une masse G par un moyen de raccordement 12. La masse G peut être celle d'un câble 21, 22 dudit ensemble 20 de câbles ou bien celle du connecteur 30 ou de n'importe quel autre appareillage ou structure. Préférablement, afin d'améliorer encore l'effet de protection, les deux extrémités 10a, 10b du manchon conducteur 10 sont toutes les deux raccordées à la masse G par deux moyens de raccordement 12 indépendants. Dans le cas où les câbles 21, 22 ne sont pas référencés à la même masse, le manchon conducteur 10 peut être raccordé à l'ensemble des masses par les moyens de raccordement 12. Les moyens de raccordement 12 peuvent par exemple être constitués par des fils de raccordement. Le dispositif de blindage que constitue le manchon 10 permet de limiter sensiblement les perturbations électromagnétiques. Sur la figure 3, une courbe de courant induit a été simulée dans un cas où l'ensemble 20 de câbles est constitué d'un bifilaire de 1m alimenté en mode différentiel avec une charge de 100 Ohms sur un générateur de 1V, qui se couple sur un témoin monofilaire voisin dans lequel on mesure le courant induit. La simulation a été faite : o dans le cas d'un bifilaire droit et rectiligne (courbe C1), o dans le cas d'un bifilaire intégralement torsadé (25 torsades) (courbe C2). o dans le cas d'un bifilaire torsadé et blindé avec ladite portion libre 20a détorsadée et sans blindage en extrémité (courbe C3) ; o dans le cas d'un bifilaire torsadé avec ladite portion libre 20a détorsadée en extrémité (courbe C4); o dans le cas d'un bifilaire torsadé avec ladite portion libre 20a détorsadée en extrémité et un manchon de blindage 10 (courbe C5). Comme on le constate sur ces figures, le manchon 10 de blindage fait ainsi diminuer de 40 dB le courant induit dans le témoin par rapport aux solutions de l'art antérieur sans le manchon 10. D'autres modes de réalisation, que celui illustré sur les figures 2a et 2b sont envisageables sur le même principe. En particulier, ainsi qu'illustré sur la figure 4, il peut être prévu que chaque câble est protégé par un manchon 11 qui lui est propre. Les différents manchons 11 enfilés sur les différents câbles 21, 22 sont alors reliés à la masse G. En référence à la figure 5, un procédé d'utilisation S du dispositif de protection va être décrit. Ce procédé s'applique dans l'exemple à un ensemble 20 de câbles 21, 22, appelé plus généralement « bifilaire », comportant le système de protection 23, en l'occurrence un torsadage, le bifilaire 21, 22 étant destiné à être connecté au connecteur 30. Dans une première étape Sl, l'opérateur saisit une extrémité de l'ensemble 20 de câbles et y enfile le manchon conducteur 10 en le positionnant de lo façon à laisser, entre l'extrémité de l'ensemble 20 et le manchon 10, une longueur équivalente à celle dudit manchon 10. Cette longueur correspond à la partie de l'ensemble 20 des câbles 21, 22 qui va devenir ladite portion libre 20a sans système de protection électromagnétique 23. Dans cette étape, le manchon conducteur 10 est donc situé sur la portion protégée 15 20b. Dans une deuxième étape S2, l'opérateur prépare la partie définie dans l'étape S1 (la future portion libre 20a) pour l'insertion dans le connecteur 30 : typiquement, l'opérateur prépare puis détorsade les câbles 21, 22 puis ensuite connecte le ou les conducteurs des câbles au connecteur 30 (figure 20 3a). Dans une troisième étape S3, l'opérateur fait coulisser ledit manchon 10 depuis la portion protégée 20b sur ladite portion libre 20a, jusqu'à ce que la première extrémité 10a du manchon conducteur 10 vienne au contact du connecteur 30, le manchon conducteur 10 couvrant alors l'intégralité de 25 ladite portion libre 20a. L'extrémité 10b du manchon 10 se situe alors au niveau de l'interface entre les deux portions 20a et 20b, et de préférence s'étend jusqu'à couvrir sur quelques millimètres ou centimètres la portion protégée 20b afin de limiter des fuites potentielles (figure 3b). Dans une quatrième étape S4, l'opérateur raccorde les deux extrémités 10a et 10b du manchon conducteur 10 à la masse G. Alternativement, cette quatrième étape S4 peut être effectué à n'importe quel moment, depuis la première S1 jusqu'après la troisième S3 étape. Les exemples précédents ont été décrits dans le cas d'ensemble de câbles comportant deux câbles torsadés non blindés. L'invention s'applique de la même façon un ensemble comportant un nombre de câbles différents, avec ou sans présence de blindage.10 REVENDICATIONS1. Dispositif de blindage électromagnétique d'un ou de plusieurs câbles, adapté pour protéger un ensemble (20) comportant au moins un câble , ledit ensemble (20) comprenant une portion libre (20a) sans protection électromagnétique (23), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un manchon (10) en un matériau électriquement conducteur adapté pour être enfilé sur ladite portion libre (20a) et constituer pour celle-ci une enveloppe de protection électromagnétique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de raccordement (12) pour relier un manchon à une masse (G). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de raccordement (12) pour relier un manchon (10) à l'ensemble des masses des différents câbles. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour relier un manchon à une masse (G) par ses deux extrémités, chaque extrémité étant reliée de façon indépendante à la masse (G). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel un manchon (10) est en matériau électriquement conducteur. 6. Système comprenant un ensemble (20) de câbles et un dispositif de blindage électromagnétique adapté pour protéger ledit ensemble (20) de câbles, ledit ensemble (20) de câbles comprenant une portion libre (20a) sans protection électromagnétique (23), caractérisé en cequ'il comprend au moins un manchon (10) en un matériau électriquement conducteur adapté pour être enfilé sur ladite portion libre (20a) et constituer pour celle-ci une enveloppe de protection électromagnétique. 7. Système selon la revendication 6 dans lequel le manchon conducteur (10) est coulissable sur l'ensemble (20) de câbles. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, comprenant une pluralité de manchons conducteurs (11) adaptés pour être enfilé sur chacun des câbles dudit ensemble (20) de câbles. 9. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconques des revendications 1 à 5 pour la protection d'un ensemble de câbles dans le domaine de l'aéronautique, du spatial, du ferroviaire et de l'automobile. 10. Procédé de protection d'un système selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 relié à un connecteur (30), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : a. Enfilement (51) du manchon (10) sur l'ensemble (20) de câbles, b. Préparation (S2) de la portion libre (20a) et connexion du ou des conducteurs du ou des câbles (21, 22) au connecteur (30), c. Coulissement (S3) du manchon (10) vers la portion libre (20a), d. Raccordement (S4) du manchon (11) à une masse (G), ladite étape de raccordement pouvant être effectuée après n'importe quelle étape précédente.30