Brevet FR3073072A1 — publié le 20190503

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION [1] La présente invention concerne un dispositif de détection de la présence d'un véhicule automobile sur la chaussée. L'application vise notamment à détecter la présence et/ou le passage d'un véhicule automobile sur la chaussée. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE [2] La connaissance en temps réel de la présence des véhicules automobiles sur la chaussée permet une meilleure gestion des infrastructures et ainsi d'accroitre la sécurité sur la route. [03] Le document FR 2 878 080 B1 décrit un exemple de dispositif de détection permettant cela, comprenant une antenne de détection enfouie dans la chaussée. L'antenne de détection est constituée d'un conducteur métallique formant 7 spires superposées, dont les dimensions sont de 20 cm de large sur 200 cm de long. L'antenne de détection est alimentée en courant électrique de manière à émettre un champ magnétique au niveau de la chaussée. Le passage d'un véhicule automobile à proximité modifie sensiblement le champ magnétique émis par l'antenne de détection et donc indirectement son inductance. Cette variation de l'inductance est mesurée en temps réel par une unité de traitement afin d'associer la présence d'un véhicule automobile à cette variation d'inductance. Par véhicule automobile, on entend tout engin motorisé capable de se déplacer au contact d'une chaussée. L'antenne de détection est donc de type actif car elle émet son propre champ magnétique pour percevoir la présence d'un véhicule automobile à proximité. [04] Pour connaître en temps réel le trafic automobile, il s'avère nécessaire d'alimenter fréquemment l'antenne de détection en courant électrique. Cette fréquence d'alimentation doit être proportionnelle à la vitesse du trafic automobile pour permettre la détection de chaque véhicule automobile. Le dispositif de détection proposé par le document FR 2 878 080 B1 nécessite ainsi une puissance électrique significative, notamment lorsqu'il est employé pour évaluer le trafic sur les voies de 2 circulation rapides. Afin de permettre son utilisation de façon sûre et pérenne, il est nécessaire de connecter le dispositif de détection au réseau électrique permettant une alimentation électrique suffisante de l'antenne de détection. 5 [05] Le dispositif de détection décrit par le document FR 2 878 080 B1 nécessite donc des travaux importants au niveau de la chaussée pour permettre d'une part, l'enfouissement des câbles électriques alimentant l'antenne de détection et, d'autre part, l'enfouissement de ladite antenne. Il s'avère alors nécessaire de fermer les voies de circulation pour permettre 10 l'intervention des services de la voirie, ce qui engendre des perturbations du trafic automobile... [6] La présente invention a pour but de proposer un nouveau dispositif de détection de la présence d'un véhicule automobile sur la chaussée, dont l'enfouissement sous la chaussée s'effectue de façon plus aisée et plus 15 rapide afin de limiter la perturbation du trafic automobile. OBJET DE L'INVENTION [7] Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose un dispositif de détection de la présence d'un véhicule automobile, comprenant un boîtier de protection destiné à être placé 20 sous ou dans la chaussée. [8] L'invention est caractérisée en ce que le boîtier de protection comprend : - un fil métallique formant plusieurs spires autour d'un axe longitudinal ; et 25 - un dispositif de mesure d'un courant induit dans le fil métallique, le dispositif de mesure étant configuré pour délivrer un signal logique signalant le passage d'un véhicule automobile à proximité du boîtier de protection, lorsque la valeur du courant induit varie de façon significative à une 30 fréquence inférieure à 150 Hz ; et - des moyens de transmission à distance du signal logique 3 délivré par le dispositif de mesure ; et une source d'alimentation électrique autonome alimentant le dispositif de mesure et les moyens de transmission. 5 [09] Autrement dit, le dispositif de détection selon l'invention utilise une bobine électrique formée par les spires du fil métallique, pour détecter une variation du champ magnétique ambiant générée par la présence et/ou le passage d'un véhicule automobile à proximité du boîter de protection. Pour cela, le boîtier de protection comprend un dispositif de mesure mesurant une 10 variation significative du courant induit dans la bobine électrique, sans qu'il soit pour cela nécessaire d'alimenter en courant électrique ladite bobine. On entend par les termes « variation significative du courant induit », une variation du courant induit dans le fil métallique provoquée par le passage d'un véhicule automobile à proximité du boîtier. De façon avantageuse, le 15 dispositif de mesure est configuré pour émettre un signal logique uniquement lorsqu'il détecte une variation significative du courant induit à une fréquence inférieure à une fréquence limite. Cette fréquence limite est de 150 Hz afin que le dispositif de mesure soit moins susceptible de délivrer un signal logique, dû à une variation du champ magnétique ambiant provoquée par un 20 autre phénomène que le passage d'un véhicule automobile. En effet, une variation du courant induit à une fréquence supérieure à 150 Hz correspondrait au passage d'un véhicule automobile à une vitesse supérieure aux vitesses autorisées. Toutefois, la valeur de cette fréquence limite est susceptible de varier en fonction de la vitesse de circulation 25 autorisée sur la chaussée, sous laquelle le dispositif de détection est destiné à être enfoui. Par exemple, cette fréquence limite peut être de l'ordre de 70 Hz lorsque la vitesse est limitée à 70 Km. [10] Selon un autre mode de réalisation, le fil métallique forme une bobine électrique de type passif. Le fil métallique forme une bobine électrique 30 comportant entre 100 et 10 000 spires, de préférence de l'ordre de 950 spires. Par les termes « type passif », on entend le fait que la bobine électrique n'est pas alimentée par une source de courant, elle n'émet donc pas son propre champ magnétique contrairement à l'antenne de détection 4 active selon l'art antérieur. De ce fait, la consommation électrique du dispositif de détection proposé par l'invention est bien plus économe en électricité. [11] Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de mesure est 5 configuré pour délivrer un signal logique signalant le passage d'un véhicule automobile à proximité du boîtier de protection, lorsque la valeur du courant induit varie de façon significative à une fréquence supérieure à 0,1 Hz. Les inventeurs ont constaté qu'en minimisant les fréquences inférieures à 0,1 Hz, on réduit l'influence des variations thermiques sur les mesures réalisées par 10 le dispositif de mesure. [12] Un fonctionnement fiable et pérenne du dispositif de détection est ainsi obtenu avec une source d'alimentation électrique autonome de faible encombrement incluse dans le boîtier de protection. Il n'est donc plus nécessaire d'enfouir des câbles électriques sous la chaussée pour alimenter 15 le dispositif de détection. L'enfouissement du dispositif de détection selon l'invention est donc réalisé de façon plus aisée et plus rapide, limitant de manière significative la perturbation du trafic automobile lors de son insertion sous ou dans la chaussée. [13] De façon avantageuse, dans les plages de valeurs mentionnées ci- 20 dessus, des composants électroniques économes en consommation électrique peuvent être utilisés pour permettre au dispositif de mesure de fonctionner correctement. Les inventeurs ont ainsi pu constater un écart de consommation électrique d'un facteur de l'ordre de 20 000, entre la présente invention et l'état de la technique décrit ci-dessus. 25 [14] Ces modes de réalisation permettent avantageusement d'utiliser une source d'alimentation électrique autonome de faible encombrement, afin de réduire les dimensions du dispositif de détection et ainsi faciliter son insertion sous ou dans la chaussée. [15] Selon une variante de réalisation de l'invention, le dispositif de 30 mesure comprend au moins un dispositif d'amplification du courant induit dans le fil électrique, d'un facteur compris entre 500 et 5 000, de préférence 5 entre 1 000 et 2 000. Il est à noter que la valeur de ce facteur est susceptible de varier en fonction du nombre de spires et de leurs dimensions, ainsi que de la masse métallique du véhicule automobile que l'on souhaite détecter. [16] Selon une autre variante de réalisation de l'invention, le dispositif de 5 mesure comprend au moins un filtre configuré pour éliminer les fréquences de courant induit par le réseau électrique dans le fil électrique environnant. De préférence, le dispositif de mesure comprend au moins un filtre configuré pour éliminer les fréquences de l'ordre de 50Hz ainsi que leurs harmoniques. [17] Selon une autre variante de réalisation de l'invention, la plus grande 10 spire formée par le fil métallique a sa plus grande dimension inférieure à 300 mm, de préférence inférieure à 30 mm. [18] Selon une autre variante de réalisation de l'invention, plusieurs spires sont empilées, selon une direction sensiblement normale à l'axe longitudinal, sur une épaisseur comprise entre 0,1 mm et 100 mm, de 15 préférence de l'ordre de 5,5 mm. [19] Selon une autre variante de réalisation de l'invention, plusieurs spires sont empilées, selon une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal, sur une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm, de préférence de l'ordre de 2,8 mm. 20 [20] Selon une autre variante de réalisation de l'invention, le fil électrique forme une bobine électrique agencée entre la source d'alimentation et les moyens de transmission. [21] Selon une autre variante de réalisation de l'invention, l'axe longitudinal de la bobine électrique passe par la source d'alimentation et les 25 moyens de transmission. En d'autres termes, le bobinage formé par le fil électrique est placé entre la source d'alimentation et les moyens de transmission. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour réduire l'encombrement de ces éléments, tout en favorisant une meilleure détection d'un véhicule automobile par la bobine électrique. De préférence, 30 les moyens de transmission sont logés dans une extrémité du boîtier de 6 protection destinée à être orientée vers la chaussée ou en direction des véhicules automobiles passant à proximité du boîtier de protection. Ce mode de réalisation favorise une meilleure transmission à distance du signal logique délivré par le dispositif de mesure. Selon une alternative, les moyens 5 de transmission sont agencés sur le dispositif de mesure. [22] Selon une autre variante de réalisation de l'invention, les moyens de transmission sont configurés pour émettre le signal logique délivré par le dispositif de mesure sous la forme d'une onde radioélectrique entre 400 MHz et 6 GHz. 10 [23] Selon une autre variante de réalisation de l'invention, la plus grande dimension du boîtier de protection est inférieure ou égale à 400 mm, de préférence inférieure ou égale à 80 mm. [24] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation mentionnées ci-dessus peuvent être associées les unes avec les 15 autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. [25] L'invention propose également un procédé d'installation dans une chaussée d'un dispositif de détection tel que décrit ci-dessus, mettant en oeuvre une étape d'insertion du boîtier de détection dans ou sous une 20 chaussée, de sorte que l'axe longitudinal autour duquel le fil électrique forme des spires est orienté dans une direction sensiblement normale à la chaussée, et en ce que les spires sont situées à une distance inférieure à 30 mm de la surface de la chaussée. DESCRIPTION DES FIGURES 25 [26] La description qui va suivre en regard des dessins annexés suivants, donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée : - la figure 1 illustre une vue schématique d'une coupe longitudinale d'un boîtier de détection selon l'invention ; 30 - la figure 2 illustre un schéma électrique des composants du dispositif de 7 détection représenté à la figure 1. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION [27] Pour rappel, l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de 5 détection de la présence d'un véhicule automobile sur la chaussée, dont l'enfouissement dans ou sous la chaussée s'effectue de façon plus aisée et plus rapide afin de limiter la perturbation du trafic automobile. [28] La figure 1 représente un mode de réalisation non limitatif, d'un dispositif de détection 2 selon l'invention, comprenant un boîtier de protection 10 4 dans lequel est présente une bobine électrique 6, un dispositif de mesure 8 d'un courant induit dans la bobine électrique, des moyens de transmission 10 à distance d'un signal logique délivré par le dispositif de mesure et une source d'alimentation 12 électrique autonome. Le boîtier de protection est réalisé à partir d'un matériau plastique de type polycarbonate, formant des 15 parois dont les épaisseurs sont comprises entre 1 mm et 5 mm, afin de protéger son contenu de l'environnement extérieur, notamment de l'humidité et des chocs mécaniques. Le boîtier de protection 4 s'étend le long d'un axe longitudinal 14 de manière à délimiter une chambre 16 de forme cylindrique, dans laquelle les éléments mentionnés ci-dessus sont présents. 20 [29] Dans une partie inférieure 15 de la chambre est présente la source d'alimentation 12 électrique autonome qui est, selon le présent exemple, une batterie Li-SoC12 d'une capacité de 6,3 Ah et délivrant une tension électrique de 3,6 V. La tension électrique délivrée par la source d'alimentation est utilisée pour permettre le fonctionnement du dispositif de mesure 8 et des 25 moyens de transmission 10. Contrairement à l'état de la technique mentionné ci-dessus, la source d'alimentation 12 n'est pas employée pour mettre sous tension électrique la bobine électrique 6 afin que celle-ci émette son propre champ magnétique. Comme expliqué ci-dessous, la bobine électrique 6 est une antenne de type passif. 30 [30] Selon l'invention, la bobine électrique 6 est formée par un fil métallique 18 dont le diamètre est compris entre 0,1 mm et 0,5 mm, de 8 préférence de l'ordre de 0,12 mm. Le fil électrique est enroulé autour de l'axe longitudinal 14 de manière à former un nombre de spires compris entre 100 et 2 000, de préférence de l'ordre de 950 spires. Les spires sont empilées d'une part selon une direction sensiblement normale à l'axe longitudinal 14, 5 sur une épaisseur comprise entre 0,1 mm et 100 mm, de préférence de l'ordre de 5,5 mm, et d'autre part selon une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 14, sur une épaisseur comprise entre 2.3 mm et 3,3 mm, de préférence de l'ordre de 2,8 mm. La bobine électrique 6 ainsi réalisée à un diamètre extérieur de l'ordre de 27 mm et un diamètre intérieur de l'ordre de 10 16 mm. Selon le présent exemple, les spires formées par le fil électrique sont circulaires, toutefois ce mode de réalisation n'est pas limitatif de sorte que les spires peuvent délimiter des formes ovales ou polygonales. La bobine électrique 6 est positionnée dans le boîtier de protection entre la source d'alimentation 12 et le dispositif de mesure 8. 15 [31] Le dispositif de mesure 8 est connecté à la source d'alimentation 12, à la bobine électrique 6 et aux moyens de transmission 10. Plus précisément, le dispositif de mesure comprend un ensemble de composants électroniques agencés sur une plaque 20 de circuits imprimés de type PCB. La plaque est intercalée entre la bobine électrique 6 et les moyens de 20 transmission, de manière à être sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal 14 du boîtier de protection 4. Les composants électroniques constituants le dispositif de mesure sont agencés selon un schéma électrique illustré par la figure 2. Selon ce schéma, le dispositif de mesure 8 comprend une première diode 22, une deuxième diode 24, un condensateur 26 et un 25 filtre 28 connectés en parallèle aux extrémités du fil métallique 18 de la bobine électrique 6. Plus précisément, la première et la deuxième diode sont montées en opposition et chaque diode est une diode de protection de type ESD (Electro Static Discharge). Le condensateur 26 a une capacité comprise entre 10 nF et 470 pF, selon le présent exemple sa capacité est de 22 pF. Le 30 filtre 28 est de type Notch à 50 Hz. Ce montage permet avantageusement d'éliminer du courant induit par la bobine électrique 6, les fréquences de l'ordre de 50 Hz et leurs harmoniques afin de minimiser la valeur du courant induit par un réseau électrique proche. 9 [32] À la sortie du filtre 28, le courant induit est amplifié d'un facteur 33 par l'intermédiaire d'un premier amplificateur 30 opérationnel, dont le gain-bande est de l'ordre de 10 KHz. Le courant induit passe après par un deuxième filtre 32 passe-bas de type Notch, permettant de supprimer les 5 fréquences du courant induit qui sont supérieures à 150 Hz. Le courant induit est ensuite amplifié d'un facteur 33 par l'intermédiaire d'un deuxième amplificateur 34 opérationnel qui est identique au premier amplificateur 30. De façon avantageuse, les amplificateurs utilisés consomment peu d'énergie électrique, de l'ordre de 1 pA. Les fréquences du courant induit inférieures ou 10 égales à 0,1 Hz sont également éliminées par l'intermédiaire d'un troisième filtre 36 passe-haut. La chaîne analogique formée par la bobine électrique 6, le troisième filtre 36 et les composants électroniques interposés entre ces deux derniers, a une consommation électrique n'excédant pas 5 pA. Cette chaîne analogique est connectée à un microcontrôleur 38 pour transformer le 15 courant induit en un signal logique. [33] Le microcontrôleur 38 est connecté aux moyens de transmission 10 afin de permettre l'envoi du signal logique à un autre dispositif. Les moyens de transmission sont positionnés entre le dispositif de mesure 8 et une partie supérieure 40 de la chambre 16 délimitée par le boîtier de protection. Selon 20 le présent exemple, les moyens de transmission 10 sont configurés pour transmettre le signal logique généré par le microcontrôleur 38 sous la forme d'une onde radioélectrique de moyenne fréquence dont la fréquence est comprise entre 400 MHz et 6 GHz, de préférence de l'ordre de 2,45 GHz. Selon le présent exemple, les moyens de transmission répondent aux 25 normes 802.15.4E. [34] Le dispositif de détection 2 décrit ci-dessus permet ainsi de détecter la présence ou le passage d'une masse métallique à proximité de la bobine. Plus précisément, la bobine est configurée et agencée dans le boîtier de protection 4 pour générer un faible courant induit, dont l'amplitude et la 30 fréquence varient au passage d'un véhicule automobile. Le courant induit par la bobine électrique 6 est traité et transformé par le dispositif de mesure 8 en un signal logique. 10 [35] En particulier, le dispositif de mesure 8 génère un signal logique à partir d'un courant induit de faible intensité, dont la valeur est comprise entre -5 mV et + 5mV, de préférence entre -2 mV et 2 mV. De façon avantageuse, la faible valeur du courant induit permet son traitement par des composants 5 électroniques consommant très peu de courant électrique. Il est à noter que le microcontrôleur 38 du dispositif de mesure 8 est configuré pour fonctionner uniquement lorsque l'intensité du signal électrique à traiter est supérieure à une valeur seuil, dans le cas présent égale ou supérieure à 1,6 V ou égale ou inférieure à 1,4 V. 10 [36] Le dispositif de détection décrit ci-dessus est donc très économe en consommation électrique. Les inventeurs ont estimé que pour une même utilisation, la différence de consommation électrique est de l'ordre de 20 000, entre les dispositifs de détection générant leur propre champ magnétique et le dispositif de détection selon l'invention. Cet écart notable de 15 consommation électrique permet avantageusement d'alimenter le dispositif de détection avec une source d'alimentation électrique autonome intégrée dans le boîtier de protection 4. Le dispositif de détection décrit ci-dessus est donc autonome électriquement ce qui facilite son enfouissement sous ou dans la chaussée comme mentionnée précédemment. 20 [37] Selon un autre avantage, le fait que la bobine électrique 6 ne génère pas son propre champ magnétique, mais détecte une variation sensible du champ magnétique l'environnant, permet de réduire là encore de façon significative les dimensions du boîter de protection par rapport à l'état de la technique, de l'ordre d'un facteur 100. Ainsi, tous les éléments permettant le 25 bon fonctionnement du dispositif de détection 2 sont intégrables dans un boîtier de protection, dont la plus grande dimension est inférieure à 80 mm, REVENDICATIONS1. Dispositif de détection (2) de la présence d'un véhicule automobile, comprenant un boîtier de protection (4) destiné à être placé sous ou dans la chaussée, caractérisé en ce que le boîtier de protection (4) comprend - - un fil métallique (18) formant plusieurs spires autour d'un axe longitudinal (14) ; et - un dispositif de mesure (8) d'un courant induit dans le fil métallique (18), le dispositif de mesure (8) étant configuré pour délivrer un signal logique signalant le passage d'un véhicule automobile à proximité du boîtier de protection (4), lorsque la valeur du courant induit varie de façon significative à une fréquence inférieure à 150 Hz ; et - des moyens de transmission (10) à distance du signal logique délivré par le dispositif de mesure (8) ; et - une source d'alimentation (12) électrique autonome alimentant le dispositif de mesure (8) et les moyens de transmission (10). 2. Dispositif de détection (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le fil métallique (18) forme une bobine électrique (6) de type passif. 3. Dispositif de détection (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (8) est configuré pour délivrer un signal logique signalant le passage d'un véhicule automobile à proximité du boîtier de protection (4), lorsque la valeur du courant induit varie de façon significative à une fréquence supérieure à 0,1 Hz. 4. Dispositif de détection (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (8) comprend au moins un dispositif d'amplification (30, 34) du courant induit dans le fil électrique (18), d'un facteur compris entre 500 et 5 000, de préférence de l'ordre de 1 000. 12 5. Dispositif de détection (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (8) comprend au moins un filtre (28) configuré pour éliminer dans le fil électrique les fréquences de courant induit par le réseau électrique environnant. 5 6. Dispositif de détection (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (8) comprend au moins un filtre (28) configuré pour éliminer les fréquences de l'ordre de 50Hz ainsi que leurs harmoniques. 7. Dispositif de détection (2) selon la revendication précédente, caractérisé 10 en ce que la plus grande spire formée par le fil métallique (18) a sa plus grande dimension inférieure à 30 mm. 8. Dispositif de détection (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs spires sont empilées, selon une direction sensiblement normale à l'axe longitudinal (14), sur une 15 épaisseur comprise entre 0,1 mm et 100 mm, de préférence de l'ordre de 1,5 mm. 9. Dispositif de détection (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs spires sont empilées, selon une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (14), sur une 20 épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm, de préférence de l'ordre de 2,8 mm. 10. Dispositif de détection (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fil électrique (18) forme une bobine électrique (6) agencée entre la source d'alimentation (12) et les moyens de 25 transmission (10). 11. Dispositif de détection (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'axe longitudinal (14) de la bobine électrique (6) passe par la source d'alimentation (12) et les moyens de transmission (10). 12. Dispositif de détection (2) selon la revendication précédente, caractérisé 30 en ce que les moyens de transmission (10) sont logés dans une 13 extrémité (40) du boîtier de protection (4) destinée à être orientée vers la chaussée. 13. Dispositif de détection (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de transmission (10) sont configurés 5 pour émettre le signal logique délivré par le dispositif de mesure (8) sous la forme d'une onde radioélectrique de moyenne fréquence. 14. Dispositif de détection (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plus grande dimension du boîtier de protection (4) est inférieure ou égale à 80 mm. 10 15. Procédé d'installation dans la chaussée d'un dispositif de détection (2) selon l'une des revendications précédentes, mettant en oeuvre une étape d'insertion du boîtier de détection (2) dans ou sous une chaussée, de sorte que l'axe longitudinal (14) autour duquel le fil électrique (18) forme des spires est orienté dans une direction sensiblement normale à 15 la chaussée, et en ce que les spires sont situées à une distance inférieure à 30 mm de la surface de la chaussée.