Brevet FR3073094A1 — publié le 20190503

SYSTEME DE MESURE DE PARAMETRE D'UN ENSEMBLE MONTE Domaine de l'invention [0001] La présente invention concerne un système électronique de surveillance de paramètre d'un ensemble monté comprenant une enveloppe pneumatique avion équipée 5 d'un tel système permettant une interrogation à la demande et à distance, sans opérations physiques sur l'ensemble monté. Arrière-plan technologique [0002] Ces dernières années, pour des raisons de sécurité, des modules de roue autour d'une technologie dite TPMS (acronyme en anglais de « Tire Pressure Monitoring 1() System ») se sont développés permettant d'instaurer une communication avec l'ensemble monté pour prévenir les risques d'accident en cas, par exemple, d'une perte de pression de gonflage de l'ensemble monté. Ce sont des dispositifs électroniques de type actif comprenant d'une part des capteurs mesurant des paramètres de la roue comme par exemple la pression de gonflage ou la température du fluide pressurisé 15 contenu entre l'enveloppe pneumatique et la jante et d'autre part des moyens de communication radiofréquences avec une source d'énergie dédiée pour dialoguer avec le véhicule ou une unité de contrôle. Ces modules de roue comprennent aussi généralement une puce électronique et un espace mémoire afin de gérer, post traiter ou stocker des grandeurs du composant roue. 20 [0003] Ces modules de roue, embarqués sur l'un des composants de la roue comme par exemple la jante ou l'enveloppe pneumatique, voient leurs fonctionnalités augmentées régulièrement. Les derniers développements, généralement autour de la technologie TMS (acronyme en anglais de « Tire Mounted Sensor ») proposent de déporter tout ou partie de ce module de roue vers le bloc sommet de l'enveloppe 25 pneumatique. [0004] D'autre part, dans le domaine de l'aviation, les sollicitations thermomécaniques élevées subies par les ensembles montés au moment des phases de décollage et d'atterrissage ainsi que les contraintes réglementaires liées à cette activité -2 rendent complexes l'exploitation de systèmes électroniques en particulier d'éléments mobiles tels que l'on les trouve dans les batteries. D'une part, ces contraintes mécaniques telles que celles générées par les chocs d'impact à l'entrée ou la sortie de l'aire de contact à haute vitesse, engendrent une détérioration prématurée et non maitrisée de ces composants mobiles. D'autre part il faut s'assurer que l'intégration de ces systèmes électroniques ne soit pas dommageable à l'endurance de l'ensemble monté et tout particulièrement à l'enveloppe pneumatique. De ce fait, il faut optimiser l'intégration de ce système électronique au sein de l'ensemble monté. [0005] De plus, les contraintes thermiques violentes liées au freinage rendent la température inhomogène au sein de l'ensemble monté. De ce fait la mesure de la température de la cavité fluide de l'ensemble monté est fortement influencée par la localisation du capteur par rapport à ces sources de chaleur. Par exemple, la mesure de la température à l'aide d'un système TPMS monté sur la valve de jante est fortement perturbée par l'échauffement de la roue lors de la phase de freinage. [0006] Enfin la pression de gonflage des ensembles montés pour l'aviation est très élevée. De ce fait, les opérations manuelles de maintenance de l'ensemble monté sont délicates en raison des risques d'éclatement de l'enveloppe pneumatique en cas de mauvaise manipulation. [0007] Le problème technique à résoudre consiste à définir un système électronique de radiocommunication embarqué dans l'ensemble monté qui soit compatible avec les contraintes thermomécaniques de l'ensemble monté et les contraintes réglementaires de l'aviation tout en permettant une communication à tout moment et à distance du système électronique. Description de l'invention [0008] L'invention porte sur un système de mesure de paramètre d'un ensemble monté. L'ensemble monté est constitué d'une enveloppe pneumatique et d'une roue. Le système de mesure comprend un dispositif électronique de mesure des paramètres de l'ensemble monté et une interface de liaison en matériau élastomère englobant -3 partiellement le dispositif électronique de mesure et servant d'interface entre l'enveloppe pneumatique et le dispositif électronique de mesure. Le dispositif électronique de mesure comprend: - une antenne radiofréquence UHF ; 5 - une carte électronique comprenant : -une puce électronique couplée à l'antenne radiofréquence UHF ; - au moins un capteur de mesure de paramètre de l'ensemble monté ; - un microcontrôleur ; - un circuit électrique reliant entre eux la puce électronique, le 10 microcontrôleur et le capteur de mesure de paramètre de l'ensemble monté. Le système de mesure est caractérisé en ce qu'il comprend un plan de masse relié à la carte électronique, en ce que la carte électronique comprend un élément capacitif et un gestionnaire d'énergie, en ce que le couplage entre la puce électronique et l'antenne radiofréquence UHF est de nature électrique et en ce que la puce électronique, le 15 microcontrôleur et le au moins un capteur de mesure des paramètres de l'ensemble monté sont des composants à basse consommation d'énergie. [0009] Le système de mesure permet de communiquer par l'intermédiaire d'un dispositif radiofréquence UHF (acronyme de Ultra Hautes Fréquences) émetteur /récepteur situé à distance de l'ensemble monté. La bande UHF est le meilleur 20 compromis possible entre une faible dimension de l'antenne radiofréquence UHF et une distance de lecture radiofréquence convenable. De surcroit la faible dimension de l'antenne radiofréquence facilite son intégration au sein de l'ensemble monté et en particulier dans l'enveloppe pneumatique sans préjudice notable sur l'endurance des diverses structures. De plus, l'insertion de l'antenne radiofréquence dans une interface 25 de liaison en mélange élastomère assure un changement de la vitesse de propagation des ondes radioélectriques par rapport au vide amenant à une réduction de la longueur utile de l'antenne radiofréquence. Ce dispositif radiofréquence comprend d'une part un émetteur radiofréquence à destination du système de mesure et un récepteur radiofréquence à son écoute. Ces deux fonctions peuvent être confondues dans un même -4 instrument de communication. Ce dispositif radiofréquence UHF émet des ondes radioélectriques dans la bande de fréquence UHF comprise entre 300 MHz et 3 GHz, et tout particulièrement les bandes de fréquences d'environ 430 MHz et comprises entre 860 et 960 MHz qui sont réceptionnées par l'antenne radiofréquence UHF du dispositif 5 électronique de mesure. [0010] L'énergie radioélectrique captée est ensuite transmise en énergie électrique à la puce électronique. L'utilisation d'un couplage électrique entre l'antenne radiofréquence et la puce électronique optimise le rendement du transfert de puissance entre ces composants contrairement à des solutions de couplage électromagnétique tel que 10 l'inductif dont les rendements sont plus faibles. [0011] La puce électronique, le microcontrôleur et le capteur de mesure de paramètre de l'ensemble monté sont dans notre cas des composants à basse consommation d'énergie. On entend ici par le terme « basse consommation » que leur énergie d'activation est faible. En outre leur mode de veille minimise les courants de fuite et 15 leur durée de fonctionnement est faible. De plus la puce électronique optimise le transfert d'énergie vers la carte électronique par l'intermédiaire d'un gestionnaire d'énergie. Celui-ci pilote la charge et la décharge d'un élément capacitif stockant une certaine quantité d'énergie sans avoir les inconvénients structurels d'une batterie. Cependant la quantité d'énergie stockée est nécessairement plus faible que dans une 20 batterie. Le gestionnaire d'énergie libère l'énergie dans la carte électronique lorsqu'un certain niveau seuil de stockage est atteint dans l'élément capacitif. Cette libération d'énergie réveille les composants de la carte électronique encore en veille et lance alors la séquence de mesure. En outre le capteur de mesure optimise sa consommation énergétique par l'intermédiaire du microcontrôleur. 25 [0012] Enfin, la communication émettrice de la puce électronique est de type passif, sans source d'énergie. Le signal émetteur est réfléchi et modulé à partir du signal réceptionné par l'intermédiaire d'une variation d'impédance de la puce électronique. [0013] Au besoin, un convertisseur analogique/numérique est employé entre le microcontrôleur et le capteur de mesure pour transformer l'information numérique en 30 une information analogique à destination ou provenant du capteur de mesure de type -5 analogique. L'information numérique recueillie est transmise ensuite dans l'espace mémoire de la puce électronique avant d'être traduite par cette même puce électronique en un signal électrique spécifique distribué dans l'antenne radiofréquence UHF. Celle-ci transformant le signal électrique en un signal radiofréquence d'émission vers le 5 dispositif récepteur radiofréquence. [0014] Le système de mesure comprend un plan de masse relié à la carte électronique permettant de mettre l'ensemble des composants de la carte électronique à une même référence de tension. Cela permet de minimiser les perturbations parasites sur la globalité de la carte électronique limitant ainsi le bruit de fond sur les mesures du 10 dispositif d'acquisition. [0015] Selon un mode de réalisation particulier, l'antenne radiofréquence UHF est une antenne monobande de type dipôle demi-onde dont la longueur totale L est comprise entre les bornes suivantes : 0,9*C/(2*f) REVENDICATIONS1. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté constitué d'une enveloppe pneumatique et d'au moins une roue, comprenant un dispositif électronique (10) de mesure des paramètres de l'ensemble monté et une interface de liaison (2) en matériau élastomère englobant au moins partiellement le dispositif électronique (10) de mesure et servant d'interface entre l'enveloppe pneumatique et le dispositif électronique (10) de mesure, ledit dispositif électronique (10) de mesure comprenant : - une antenne radiofréquence UHF (20) ; - une carte électronique (40) comprenant : i. une puce électronique (41) couplée à l'antenne radiofréquence UHF(20) ; ii. au moins un capteur de mesure (45) de paramètre de l'ensemble monté ; iii. un microcontrôleur (44) ; iv. un circuit électrique (47) reliant entre eux la puce électronique (41), le microcontrôleur (44) et au moins le capteur de mesure (45) de paramètre de l'ensemble monté ; caractérisé en ce que le système de mesure (1) comprend un plan de masse (46) relié à la carte électronique (40), en ce que la carte électronique (40) comprend un élément capacitif (43) et un gestionnaire d'énergie (42), en ce que le couplage entre la puce électronique (41) et l'antenne radiofréquence UHF (20) est de nature électrique et en ce que la puce électronique (41), le microcontrôleur (44) et le au moins un capteur de mesure (45) des paramètres de l'ensemble monté sont des composants à basse consommation d'énergie. 2. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon la revendication 1, dans lequel l'antenne radiofréquence UHF (20) est une antenne monobande de type dipôle demi onde dont la longueur totale L est comprise entre les bornes suivantes : 0,9*C/(2*f) 3. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon la revendication 2 dans lequel l'antenne (20) dipôle demi onde est constituée par au moins deux brins (30) dont la longueur du chemin parcouru LO le long de chaque brin (30) est comprise entre les bornes suivantes : 0,5*C/(4*f) 4. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon la revendication 3 dans lequel la forme du au moins un brin (30) de l'antenne (20) dipôle demi onde est 15 compris dans le groupe comprenant linéique, méandre, courbe, hélicoïdal 5. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon la revendication 2 dans lequel l'antenne (20) dipôle comprend au moins un brin (31, 32) replié formant une boucle dont le demi périmètre D du brin défini par la direction de l'antenne (20) 20 dipôle, définissant le chemin parcouru LO, est comprise entre les bornes suivante : 0,5*C/(4*f) 6. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon la revendication 5 dans lequel la boucle (31, 32) a une forme compris dans le groupe comprenant cercle, ellipse, ovale, rectangle, losange, carré et polygone. 7. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon l'une des 30 revendications de 5 à 6 dans lequel la boucle (31, 32) de demi périmètre D est intégrée dans le plan de masse (46). - 23 - 8. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon les revendications 4 à 7 dans lequel un chemin orienté Ll du brin (30, 31, 32) représentant au moins 50% du chemin parcouru LO du brin (30, 31, 32) est orienté dans la direction de l'antenne 5 radiofréquence UHF (20). 9. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon la revendication 8 dans lequel un chemin orienté optimal L2 représentant au moins 70% du chemin orienté Ll du brin (30, 31, 32) est continu. 10 10. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon la revendication 9 dans lequel le chemin orienté optimal L2 est localisé dans une première partie du brin (30, 31, 32) comprenant l'extrémité du brin fixée à la puce électronique (41). 15 11. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie de la carte électronique (40), du plan de masse (46) et de l'antenne radiofréquence UHF (20) sont enrobées dans une masse (70) en parylène. 20 12. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'antenne radiofréquence UHF (20) est connectée à un circuit d'adaptation d'impédance (21) situé entre l'antenne radiofréquence UHF(20) et la puce électronique (41). 25 13. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'interface de liaison (2) est équipée d'au moins un orifice traversant (3) mettant en communication le fluide situé extérieurement audit système de mesure et au moins une zone active du au moins un capteur de mesure (45) de paramètre de l'ensemble monté 30 - 24 - 14. Système de mesure (1) de paramètre d'un ensemble monté selon l'une des revendications précédentes dans lequel le au moins un capteur de mesure (45) de paramètre de l'ensemble monté est compris dans le groupe comprenant capteur de pression, capteur de température, capteur de position verticale, capteur de position 5 angulaire, capteur accélérométrique.