Brevet FR3060742A1 — publié le 20180622

La présente invention concerne le domaine des systèmes embarqués dans un avion, et plus particulièrement celui des systèmes de détection de surchauffe d'un élément de l'avion (« OverHeat Detection System » en anglais). Un avion comprend des systèmes permettant de détecter une éventuelle surchauffe d'un élément, tel un réacteur ou une tuyère, ladite surchauffe pouvant être liée à une anomalie, par exemple un incendie. Il est commun d'utiliser des capteurs de températures comprenant un eutectique. Un eutectique est un mélange de deux corps purs qui fond et se solidifie à température constante, par exemple un mélange d'eau et de sel. Un tel mélange passe donc de l'état solide à l'état liquide, et vice-versa, à une température constante prédéfinie. Un capteur peut se présenter sous la forme d'un câble, comprenant une âme conductrice et une enveloppe, elle aussi conductrice. A l'intérieur de ce câble, entre l'âme et l'enveloppe, un eutectique est présent. Cet eutectique est typiquement un isolant électrique lorsqu'il est à l'état solide, et devient un conducteur électrique à l'état liquide. Un mélange eau et sel est communément utilisé, lequel mélange étant un conducteur électrique à l'état liquide, la conductivité dépendant de la proportion de sel dans le mélange. L'âme centrale est typiquement en nickel, l'enveloppe extérieure est typiquement un superalliage, c'est-à-dire un alliage contenant une grande quantité de nickel et de chrome. Une tension électrique, typiquement une tension alternative de basse-fréquence, est appliquée entre l'âme centrale et l'enveloppe extérieure. Lorsque l'eutectique est à l'état solide, aucun courant ne peut passer, l'eutectique étant un isolant électrique dans cet état. Au contraire, lorsqu'une section du câble est chauffée à une température telle que l'eutectique compris dans le câble passe à l'état liquide, un courant électrique peut circuler entre l'âme centrale et l'enveloppe extérieure. Il est ainsi possible de détecter ce courant électrique et d'en déduire qu'au moins une section du câble est soumise à une température supérieure à la température de fusion de l'eutectique. Ce type de détecteur de surchauffe, utilisant un eutectique, présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord, l'installation de tels capteurs dans un avion pose de nombreuses contraintes du fait de la rigidité des câbles détecteur. Cette rigidité est inhérente à la nécessité d'avoir une âme centrale et une enveloppe extérieure constituées d'un matériau conducteur électrique pouvant résister à de hautes températures, bien 3060742 2 souvent un matériau métallique peu souple. Ces câbles possèdent ainsi fréquemment des contraintes sur le rayon de courbure qu'ils peuvent prendre, particulièrement au niveau des connecteurs permettant leur connexion au système de détection de surchauffe. De tels capteurs doivent aussi être installés en prenant en compte une 5 éventuelle dilation des éléments sur lesquels ils sont montés. D'autre part, l'eutectique compris dans le capteur doit être prévu pour supporter les contraintes environnementales propres à un avion, particulièrement des vibrations. Plus globalement, de tels capteurs ne permettent pas de savoir en quel point du câble détecteur la surchauffe s'est produite. De tels capteurs ne permettent pas de localiser 10 une surchauffe plus précisément que sur le câble, qui peut potentiellement être long. Il est donc nécessaire de proposer un système permettant de pallier ces inconvénients. L'invention concerne un système embarqué de détection d'une température d'un élément, le système comprenant une radio étiquette, la radio-étiquette étant fixée sur 15 l'élément et comprenant une antenne, l'antenne comprenant une charge, un lecteur de radio-étiquette, le lecteur de radio-étiquette étant adapté pour émettre un signal d'interrogation et recevoir en retour un signal de réponse en provenance de la radio-étiquette, la charge comprend une thermo-résistance et le lecteur de radio-étiquette est adapté pour déterminer un gain et/ou un déphasage entre le signal d'interrogation et le 20 signal de réponse et en déduire une température de l'élément. Avantageusement, le système permet une mesure de la température d'un élément sur lequel est fixé, ou intégré, une radio-étiquette dont l'antenne intègre une charge comprenant une thermo-résistance. La lecture, par un lecteur de radio-étiquette adapté, de la radio-étiquette, permet de déduire la température de l'élément. Ce système permet 25 de déterminer la température en un point précis d'un élément, et par conséquent de localiser précisément une possible surchauffe. Ce système permet aussi une lecture à distance de la température de l'élément, la lecture se faisant par onde radio. Il est ainsi possible d'accéder à la température d'un élément non accessible, par exemple car l'élément est placé derrière une couche d'isolant. De plus, une radio-étiquette de type 30 RFID («Radio-Frequency Identification» en anglais), adaptée pour intégrer une thermo-résistance, peut être produite pour un coût modique. Selon un mode de réalisation complémentaire de l'invention, le lecteur de radio- étiquette est adapté pour accéder à une base de données de correspondance entre, d'une 3060742 3 part, une température et, d'autre part, le gain et/ou le déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse. Avantageusement, le système comprend une base de données permettant de faire la correspondance entre, d'une part, une température et, d'autre part, le gain et/ou le 5 déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse. Il n'est ainsi pas nécessaire de calibrer chaque radio-étiquette ou lecteur de radio-étiquette individuellement. Selon un mode de réalisation complémentaire de l'invention, la thermo-résistance comprend une résistance de platine. 10 Avantageusement, la thermo-résistance utilisée est une thermo-résistance classiquement utilisée pour élaborer des sondes de températures, ce qui permet de réduire les coûts. L'invention concerne également, une radio étiquette pour un système embarqué de détection d'une température d'un élément, la radio-étiquette étant apte à être fixée 15 sur l'élément et comprenant une antenne, l'antenne comprenant une charge comprenant une thermo-résistance. Avantageusement, la radio-étiquette émet un signal de réponse, en réponse à un signal d'interrogation émis par un lecteur de radio-étiquette, dont le gain et/ou le déphasage dépend de la température de la thermo-résistance. 20 L'invention concerne également, un lecteur de radio-étiquette pour un système embarqué de détection d'une température d'un élément, le lecteur de radio-étiquette étant adapté pour émettre un signal d'interrogation et recevoir en retour un signal de réponse en provenance d'une radio-étiquette fixée sur l'élément, déterminer un gain et/ou un déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse, retrouver dans 25 une base de données une correspondance entre, d'une part, une température et, d'autre part, le gain et/ou le déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse et déduire une température de l'élément en fonction du gain et/ou du déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse. Avantageusement, le lecteur de radio-étiquette peut dédire de la lecture d'une 30 radio-étiquette adaptée comprenant une thermo-résistance une température. Selon un mode de réalisation complémentaire de l'invention, le lecteur de radio- étiquette est en outre adapté pour déterminer une estimation d'une vitesse du flux d'air en fonction de l'évolution de la température mesurée au cours du temps. 3060742 4 L'invention concerne également, un procédé de détection d'une température d'un élément, l'élément comprenant une radio-étiquette, la radio-étiquette comprenant une charge comprenant une thermo-résistance, le procédé étant exécuté par un lecteur de radio-étiquette et comprenant les étapes de : 5 - émettre un signal d'interrogation, - recevoir en retour un signal de réponse en provenance de la radio-étiquette, - déterminer un gain et/ou un déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse, - déduire une température en fonction du gain et/ou déphasage. 10 Selon un mode de réalisation complémentaire de l'invention, le procédé comprend, pour réaliser l'étape de déduire une température en fonction du gain et/ou déphasage, une étape de retrouver dans une base de données une correspondance entre, d'une part, une température et, d'autre part, le gain et/ou le déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse. 15 L'invention concerne également un programme d'ordinateur, qui peut être stocké sur un support et/ou téléchargé d'un réseau de communication, afin d'être lu par un processeur. Ce programme d'ordinateur comprend des instructions pour implémenter tout ou partie des étapes mentionné ci-dessous, lorsque ledit programme est exécuté par le processeur. 20 L'invention concerne également un moyen de stockage d'informations comprenant un tel programme d'ordinateur. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi 25 lesquels : - la Fig. 1 illustre schématiquement une radio étiquette pour un système embarqué de détection d'une température d'un élément, la radio-étiquette étant fixée sur l'élément, selon un mode de réalisation de l'invention ; - la Fig. 2 illustre l'effet de la température sur le gain d'une antenne comprenant 30 une charge, la charge comprenant une thermo-résistance, selon un mode de réalisation de l'invention ; - la Fig. 3 illustre schématiquement l'architecture d'une antenne d'une radio-étiquette selon un mode de réalisation de l'invention ; 3060742 5 - la Fig. 4 illustre schématiquement un système embarqué de détection d'une température d'un élément, le système comprenant une radio-étiquette fixé sur l'élément et un lecteur de radio-étiquette, selon un mode de réalisation de l'invention. La Fig. 1 illustre schématiquement une radio étiquette 100 pour un système 5 embarqué de détection d'une température d'un élément, la radio-étiquette étant fixée sur l'élément, selon un mode de réalisation de l'invention. L'élément est typiquement un élément d'un aéronef dont on veut déterminer la température. Dans l'illustration de la Fig. 1, la radio-étiquette est intégrée à l'élément dont la température doit être mesurée. L'élément peut être une bouche d'aération d'un conduit, 10 ce qui permet indirectement de mesurer la température du fluide transitant par ledit conduit. Avantageusement, il est alors possible de remplacer un élément, une bouche d'aération existante par exemple, par un autre élément comprenant la radio-étiquette 100. Il est ainsi possible de mettre en place un système de détection de la température à moindre coût en ne remplaçant que ce seul élément. 15 La radio étiquette 100 pour un système embarqué de détection d'une température d'un élément peut donc être fixée ou intégrée sur l'élément. La radio-étiquette 100 comprend un microcontrôleur 110. La radio-étiquette 100 comprend une antenne, par exemple un dipôle constitué des parties 111 et 112. L'antenne comprenant une charge 115 comprenant une thermo-résistance. Les parties 111 et 112 du dipôle constituant 20 l'antenne peuvent être constitués par un dépôt d'une couche de cuivre sur l'élément. L'architecture de la radio-étiquette 100 est classique, à la différence notable que la charge 115 est une thermo-résistance. La charge 115 est par exemple constituée d'une résistance en platine. Ainsi, le gain et/ou déphasage de l'antenne dépend de la température de la charge 115 de l'antenne. La radio-étiquette 100 est par exemple un 25 tag RFID (« Radio-Frequency Identification» en anglais) ou NFC (« Near Field Communication» en anglais), à la différence que la radio-étiquette 100. La Fig. 2 illustre l'effet de la température sur le gain d'une antenne comprenant une charge, la charge comprenant une thermo-résistance selon un mode de réalisation de l'invention. 30 Les courbes 121 et 122 représentent le gain (en décibel - dB -, sur l'axe vertical) d'une antenne comprenant une charge, la charge comprenant une thermo-résistance, selon une fréquence (en mégahertz - MHz -, sur l'axe horizontal). La courbe 121 représente le gain de l'antenne lorsque la température de la charge, c'est-à-dire de la thermo-résistance, est de 25 °C. La courbe 122 représente le gain de l'antenne lorsque 3060742 6 la température de la charge est de 160 °C. Ainsi, à une fréquence de 800 MHz, on constate que le gain de l'antenne est de 5dB supérieur à une température de 25 °C par rapport à une température de 160 °C. L'atténuation du gain avec l'augmentation de la température permet d'accéder indirectement à la température, une table de 5 correspondance entre le gain de l'antenne et la température devant être prédéterminée, par exemple lors d'une étape de calibrage de la radio-étiquette 100. La Fig. 3 illustre schématiquement l'architecture d'une antenne d'une radio- étiquette 100 selon un mode de réalisation de l'invention. L'antenne est ici constituée des parties 111 et 112 d'un dipôle, ces parties 111 et 112 étant connectées à la charge 10 115. La charge 115 comprend une thermo-résistance, par exemple une résistance en platine. La charge 115 peut être constituée d'une sonde de température, par exemple une sonde dite « Ptl 00 » comprenant une résistance en plaine. L'antenne illustrée en Fig. 3 permet ainsi d'obtenir une antenne dont le gain et/ou déphasage dépend de la température de la charge 115. 15 La Fig. 4 illustre schématiquement un système embarqué de détection d'une température d'un élément, le système comprenant une radio-étiquette 100 fixé sur l'élément et un lecteur de radio-étiquette 400, selon un mode de réalisation de l'invention. Le lecteur de radio-étiquette 400, par exemple un lecteur de tag RFID, est adapté 20 pour émettre un signal d'interrogation et recevoir en retour un signal de réponse en provenance d'une radio-étiquette, par exemple la radio-étiquette 100. Le lecteur de radio-étiquette 400 est en outre adapté pour déterminer un gain et/ou un déphasage entre un signal d'interrogation émis par le lecteur de radio-étiquette 400 et un signal de réponse, émis en retour par la radio-étiquette 100, et en déduire une 25 température de l'élément sur lequel est fixé la radio-étiquette 100. Le lecteur de radio-étiquette 400 est adapté pour accéder à une base de données de correspondance entre, d'une part, une température et, d'autre part, le gain et/ou le déphasage entre le signal d'interrogation émis et le signal de réponse reçu en retour. Cette base de données peut être enregistrée dans le lecteur de radio-étiquette, dans une 30 mémoire interne, ou le lecteur de radio-étiquette peut accéder à une base distante pour retrouver une information de correspondance entre une température et un gain et/ou déphasage. L'information de correspondance peut être associée à un identifiant de la radio-étiquette 100 interrogée par le lecteur de radio-étiquette 400. L'identifiant peut être retrouvé lors de l'étape d'interrogation ou lecture de la radio-étiquette 100 par le 3060742 7 lecteur de radio-étiquette 400. L'identifiant peut permettre de retrouver le type de thermo-résistance utilisée dans la charge de la radio-étiquette, et d'en déduire une correspondance à réaliser entre, d'une part, un gain et/ou déphasage et, d'autre part, une température. La thermo-résistance peut être de type « Pt1000 », « Pt100 » ou « Pt25 » 5 par exemple. Ainsi, pour déterminer la température de l'élément sur lequel est fixée la radio-étiquette 100, le lecteur de radio-étiquette 400 exécute les étapes suivantes : - émettre un signal d'interrogation, - recevoir en retour un signal de réponse en provenance de la radio-étiquette 100 10 fixée sur l'élément, - déterminer un gain et/ou un déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse reçu en retour, et, - déduire une température de l'élément en fonction du gain et/ou du déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse. 15 Afin de déduire la température de l'élément, le lecteur de radio-étiquette 400 peut retrouver dans une base de données une correspondance entre, d'une part, une température et, d'autre part, le gain et/ou le déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse. Moyennant une opération de calibrage préalable, une détermination de la pente 20 d'une courbe d'évolution de la température mesurée entre deux moments « t/ » et « t2 » permet d'en déduire une mesure du flux d'air chaud, c'est-à-dire de la vitesse du flux d'air chaud. Dit autrement, plus le flux d'air chaud est important, plus la radio-étiquette 100 atteint la température finale du flux d'air chaud rapidement, c'est-à-dire, plus la température mesurée par le lecteur de radio-étiquette 400 atteint rapidement la valeur 25 de la température du flux d'air chaud. Soit « D » la pente de la courbe d'évolution, nous avons : D = (Temp2-Temp1) (t2-t1) Avec « Temp2 » la température finale, au moment « t2 », et « Templ », la température initiale, au moment « t/ ». La température finale « Temp2» correspond à 30 la température du flux d'air chaud. La température initiale « Templ » est typiquement la température ambiante. Il est alors possible, moyennant une ou plusieurs étapes de calibrage préalables, d'obtenir une évaluation ou estimation d'un flux d'air à partir de la valeur de « D » mesurée. Dit autrement, une évaluation de la vitesse et de la température d'un flux d'air 3060742 8 peut être obtenue à partir de la détermination de « D ». L'opération de calibrage d'une radio-étiquette 100 et d'un lecteur de radio-étiquette 400 peut comprendre des mesures de l'évolution de la température mesurée d'une radio-étiquette 100 soumise à un flux d'air d'une vitesse prédéterminée et d'une température prédéterminée. 5 Ainsi, le lecteur de radio-étiquette 400 peut être adapté pour déterminer une estimation d'une vitesse du flux d'air en fonction de l'évolution de la température mesurée au cours du temps, par exemple entre les moments « t/ » et « t2 ». Le lecteur de radio-étiquette 400 comporte, possiblement reliés par un bus de communication : un processeur ou CPU (« Central Processing Unit » en anglais) ; une 10 mémoire de type RAM (« Random Access Memory » en anglais) et/ou ROM (« Read Only Memory » en anglais), un module de stockage de type stockage interne, un module radio et possiblement un ou plusieurs modules de différentes natures. Le module radio est adapté pour permettre au lecteur de radio-étiquette d'envoyer un signal radio d'interrogation et de recevoir en retour, émis par une radio-étiquette, un signal radio de 15 réponse. Le lecteur de radio-étiquette 400 peut aussi comprendre un module de communication, par exemple de type module WiFi (« Wireless Fidelity » en anglais) permettant au lecteur de radio-étiquette 400 de se connecter à un serveur distant, possiblement pour accéder à une base de données hébergée sur ce serveur distant. La 20 base de données peut comprendre des données de correspondance entre, d'une part, une température et, d'autre part, le gain et/ou le déphasage entre le signal d'interrogation émis par le lecteur de radio-étiquette 400 et le signal de réponse retourné par la radio-étiquette 100. Ladite base de données peut aussi être enregistrée sur le module de stockage du lecteur de radio-étiquette 400. 25 Le processeur du lecteur de radio-étiquette 400 est capable d'exécuter des instructions chargées dans la mémoire, par exemple à partir du module de stockage ou du module de communication. Lorsque le lecteur de radio-étiquette 400 est mis sous tension, le processeur est capable de lire de la mémoire des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d'ordinateur causant la mise en 30 oeuvre, par le processeur, de tout ou partie des procédés et étapes du procédé de détection d'une température d'un élément mis en oeuvre par le lecteur de radio-étiquette 400. Ainsi, tout ou partie des procédés et étapes décrits dans ce document peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d'un ensemble d'instructions par une machine programmable, tel qu'un DSP (« Digital Signal Processor » en anglais) ou un 3060742 9 microcontrôleur. Tout ou partie des procédés et étapes décrits dans ce document peut aussi être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGA (« Field-Programmable Gate Array » en anglais) ou un ASIC (« Application-Specific Integrated Circuit » en anglais). 5 REVENDICATIONS1) Système embarqué de détection d'une température d'un élément, le système comprenant : - une radio étiquette (100), la radio-étiquette étant fixée sur l'élément et comprenant une antenne (111, 112), l'antenne comprenant une charge (115), - un lecteur de radio-étiquette (400), le lecteur de radio-étiquette étant adapté pour émettre un signal d'interrogation et recevoir en retour un signal de réponse en provenance de la radio-étiquette, le système étant caractérisé en ce que : - la charge comprend une thermo-résistance, - le lecteur de radio-étiquette est adapté pour déterminer un gain et/ou un déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse et en déduire une température de l'élément. 2) Système selon la revendication précédente, le lecteur de radio-étiquette étant adapté pour accéder à une base de données de correspondance entre, d'une part, une température et, d'autre part, le gain et/ou le déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse. 3) Système selon l'une des revendications précédentes, la thermo- résistance comprenant une résistance de platine. 4) Une radio étiquette (100) pour un système embarqué de détection d'une température d'un élément, la radio-étiquette étant apte à être fixée sur l'élément et comprenant une antenne (111, 112), l'antenne comprenant une charge (115) comprenant une thermo-résistance. 5) Un lecteur de radio-étiquette (400) pour un système embarqué de détection d'une température d'un élément, le lecteur de radio-étiquette étant adapté pour : 30 3060742 11 - émettre un signal d'interrogation et recevoir en retour un signal de réponse en provenance d'une radio-étiquette (100) fixée sur l'élément, - déterminer un gain et/ou un déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse, 5 - retrouver dans une base de données une correspondance entre, d'une part, une température et, d'autre part, le gain et/ou le déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse, et, - déduire une température de l'élément en fonction du gain et/ou du déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse. 10 6) Lecteur de radio-étiquette selon la revendication précédente, le lecteur de radio-étiquette étant en outre adapté pour déterminer une estimation d'une vitesse du flux d'air en fonction de l'évolution de la température mesurée au cours du temps. 15 7) Procédé de détection d'une température d'un élément, l'élément comprenant une radio-étiquette (100), la radio-étiquette comprenant une charge (115) comprenant une thermo-résistance, le procédé étant exécuté par un lecteur de radio-étiquette (400) et comprenant les étapes de : - émettre un signal d'interrogation, 20 - recevoir en retour un signal de réponse en provenance de la radio-étiquette, - déterminer un gain et/ou un déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse, - déduire une température en fonction du gain et/ou déphasage. 25 8) Procédé selon la revendication précédente, le procédé comprenant, pour réaliser l'étape de déduire une température en fonction du gain et/ou déphasage, une étape de : - retrouver dans une base de données une correspondance entre, d'une part, une température et, d'autre part, le gain et/ou le déphasage entre le signal d'interrogation et le signal de réponse. 9) Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions pour mettre en oeuvre, par un processeur, le procédé de détection d'une 3060742 12 température d'un élément selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, lorsque le programme d'ordinateur est exécuté par le processeur. 10) Moyen de stockage d'informations comprenant un programme 5 d'ordinateur selon la revendication précédente.