Brevet FR3162274A1 — publié le 20251121

Capteur sans fil, comprenant une première plaque de circuit imprimé (11), un premier circuit électronique s’étendant sur une première portion (11.1) de la première plaque de circuit imprimé (11), une antenne (14) reliée électriquement au premier circuit électronique, et une batterie (13) qui alimente le premier circuit électronique. Le capteur comprend un carter interne (20) qui entoure au moins la batterie (13) qui est fermé au moins partiellement par la première portion (11.1) de la première plaque de circuit imprimé (11), l’antenne (14) s’étendant hors du carter interne (20), et un boîtier externe (30) en au moins deux parties rapportées séparables l’une de l’autre, à savoir une première partie (31) s’étendant autour principalement du carter interne (20) et de la première portion (11.1) de la première plaque de circuit imprimé (11) et une deuxième partie (32) qui entoure l’antenne (14). Roue de véhicule et aéronef comportant un tel capteur. FIGURE DE L’ABREGE: Fig. 1 Capteur de pression sans fil de type ATEX. Roue et aéronef équipés d’un tel capteur. La présente invention concerne le domaine de la mesure de grandeur physique comme la pression d’un gaz, par exemple dans un pneumatique d’une roue de véhicule et notamment d’une roue d’aéronef. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Il est utile de connaître la pression des pneumatiques équipant les différentes roues d’un train d’atterrissage d’un aéronef durant différentes phases de fonctionnement de l’aéronef (par exemple en stationnement, en phase de roulage avant le décollage, en vol et notamment pendant l’approche préalablement à l’atterrissage) ou dans le cadre d’opérations de maintenance. A cet effet, l’aéronef est classiquement équipé d’un système de surveillance automatique de la pression du gaz contenu à l’intérieur des pneumatiques des roues de l’aéronef. Le système de surveillance est connu sous l’appellation « TPMS » (de l’anglais « Tire Pressure Monitoring System ») et comporte, pour chaque roue, un capteur de pression monté sur la jante de la roue. Le capteur de pression est couplé à un système embarqué de traitement de données et permet aux pilotes d’avoir un affichage en temps réel, dans le poste de pilotage, de la pression du pneumatique au cours des différentes phases de fonctionnement de l’aéronef. Durant les opérations de maintenance, les opérateurs peuvent aussi consulter cet affichage afin d’obtenir l’information souhaitée. Le capteur de pression est généralement fixé à une extrémité d’une valve de gonflage, auto-obturante afin de permettre le démontage du capteur de pression sans perte de pression significative du pneumatique. La valve de gonflage est vissée dans un alésage communiquant au travers de la jante avec le volume interne du pneumatique. Il est connu des capteurs de pression sans fil comprenant un circuit électronique qui est alimenté par une batterie et qui comprend un module de mesure de la pression et un module de communication radioélectrique relié à une antenne. Du fait de la présence d’une batterie, ces capteurs de pression sont soumis à des exigences de tenue à l’emballement thermique. On rappelle que l'emballement thermique est une réaction incontrôlée qui peut se produire dans les batteries : au-delà d'un certain seuil, la température de la batterie augmente de manière incontrôlée. Les réactions chimiques exothermiques se produisant dans la batterie provoquent une augmentation de la température, tandis que la production de gaz issue des réactions chimiques, associée à l'évaporation de l'électrolyte, entraîne une augmentation de la pression interne de la batterie. Ceci peut entrainer l’éjection de matière en dehors du capteur de pression, ce qui constitue un évènement redouté pour l’aéronef. Parmi les mesures de sécurité préventives permettant d’atténuer les conséquences de l’emballement thermique, la technique la plus courante est le confinement du capteur de pression dans un boîtier suffisamment robuste pour résister à une explosion de la batterie. On utilise par exemple des boîtiers antidéflagrants. Un boîtier antidéflagrant est conçu pour résister à une explosion qui se produit à l'intérieur de celui-ci et pour empêcher l'inflammation des matériaux combustibles entourant le boîtier. Les boîtiers antidéflagrants doivent donc garantir une température extérieure (température de peau) inférieure à celle qui est suffisante pour enflammer les matériaux environnants. L’efficacité des boîtiers antidéflagrants les rend à la fois coûteux, lourds et volumineux, ce qui les rend relativement peu attrayants pour une utilisation dans des applications dans lesquelles le coût, la masse et/ou l’encombrement sont des facteurs déterminants. En outre, les performances de communication radioélectrique du capteur de pression doivent être préservées malgré ces mécanismes de confinement de la batterie. Or, les boîtiers utilisés sont généralement métalliques pour des raisons de résistance mécanique et peuvent venir perturber les ondes radioélectriques émises ou reçues par le capteur de pression. Enfin, cette complexification mécanique complique voire empêche le rechargement ou le remplacement de la batterie au terme de sa durée de vie. Le capteur de pression doit alors être remplacé par un neuf, ce qui génère des coûts de maintenance élevés pour l’opérateur et l’industriel, et constitue un facteur de pollution. Or, la Déposante prend en considération les facteurs impactant l’environnement dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des conséquences environnementales modérées dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique des avions. OBJET DE L’INVENTION L’invention a notamment pour but de fournir un capteur sans fil obviant au moins en partie aux inconvénients précités. A cet effet, on prévoit, selon l’invention un capteur sans fil, comprenant une première plaque de circuit imprimé, un premier circuit électronique s’étendant sur une première portion de la première plaque de circuit imprimé, une antenne reliée électriquement au premier circuit électronique, et une batterie qui alimente le premier circuit électronique. Le capteur comprend un carter interne qui entoure au moins la batterie qui est fermé au moins partiellement par la première portion de la première plaque de circuit imprimé, l’antenne s’étendant hors du carter interne, et un boîtier externe en au moins deux parties rapportées séparables l’une de l’autre, à savoir une première partie s’étendant autour principalement du carter interne et de la première portion de la première plaque de circuit imprimé et une deuxième partie qui entoure l’antenne. Ainsi, le carter interne et le boîtier externe forment une double enceinte qui limite le risque d’expulsion de matière au niveau de la batterie. La plaque de circuit imprimé contribue au confinement de la batterie elle-même et le positionnement de l’antenne hors du carter interne empêche ce dernier de notablement perturber les ondes radioélectriques émises ou reçus par l’antenne. Le boîtier externe séparé peut être agencé pour assurer une résistance mécanique sans entraver les communications radioélectriques. Selon des caractéristiques optionnelles, utilisées individuellement ou tout ou partie en combinaison : l’antenne est solidaire d’une deuxième portion de la première plaque de circuit imprimé s’étendant parallèlement à un axe central du boîtier externe ; la première partie du boîtier externe est en métal et la deuxième partie du boîtier externe est en matière plastique ; le carter interne est en métal ; le carter interne a une forme tubulaire avec une première extrémité borgne et une deuxième extrémité fermée par une plaque de fermeture percée d’une ouverture pour la liaison du premier circuit électronique à l’antenne ; l’antenne est portée par une deuxième portion de la première plaque de circuit imprimé passant dans l’ouverture de la plaque de fermeture ; le capteur comprenant un deuxième circuit électrique s’étendant sur une deuxième plaque de circuit imprimé fixée à l’extérieur du carter interne et reçue dans le boîtier externe, le deuxième circuit électronique étant électriquement relié au premier circuit électronique par des broches traversant au moins une paroi du carter interne ; le deuxième circuit électronique est agencé pour mesurer une pression gazeuse et la première partie du boîtier externe forme un corps de vanne de raccordement à un circuit sous pression. L’invention concerne également une roue de véhicule et un aéronef équipés d’un tel capteur. Le roue de véhicule comporte une jante, un pneumatique entourant la jante et définissant avec celle-ci un capteur selon l’invention monté sur une valve de gonflage fixée à la jante et en communication avec le volume interne, le capteur comprenant un deuxième circuit électrique s’étendant sur une deuxième plaque de circuit imprimé fixée à l’extérieur du carter interne et reçue dans le boîtier externe, le deuxième circuit électronique étant électriquement relié au premier circuit électronique par des broches traversant au moins une paroi du carter interne, le deuxième circuit électronique étant agencé pour mesurer une pression gazeuse et la première partie du boîtier externe forme un corps de vanne de raccordement à un circuit sous pression. L’aéronef comportant au moins un atterrisseur pourvu d’une telle roue. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers et non limitatifs de l’invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une représentation simplifiée d’un aéronef comprenant des atterrisseurs principaux ayant des roues équipées du capteur de mesure de pression selon l’invention ; FIG. 2 la FIG. 2 est une vue en coupe axiale de l’une des roues de l’aéronef illustré à la FIG. 1 ; FIG. 3 la FIG. 3 est une vue de côté d’un circuit électronique et d’une batterie du capteur selon l’invention ; FIG. 4 la FIG. 4 est une vue de face du circuit électronique et de la batterie du capteur selon l’invention ; FIG. 5 la FIG. 5 est une vue de côté d’un carter interne en place sur le circuit électronique et la batterie ; FIG. 6 la FIG. 6 est une vue de face de ce carter interne ; FIG. 7 la FIG. 7 est une vue en bout de ce carter interne ; FIG. 8 la FIG. 8 est une vue de côté de ce carter interne en place sur le circuit électronique et la batterie, positionné dans une première partie de boîtier externe ; FIG. 9 la FIG. 9 est une vue de côté du boîtier externe dont les deux parties ont été refermées sur le carter interne en place sur le circuit électronique et la batterie. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En référence à la FIG. 1 , l’invention est ici décrite en application à un aéronef A comprenant des atterrisseurs principaux P comportant chacun une jambe J ayant une première extrémité articulée à une structure de l’aéronef A et une deuxième extrémité pourvue d’un essieu E. Chaque essieu E est pourvu d’une roue R comprenant, comme représenté sur la FIG. 2 , une jante 1 annulaire sur laquelle est monté un pneumatique 2. De façon connue, le pneumatique 2 délimite avec la jante 1 un volume V dans lequel un gaz est emprisonné. La jante 1 est reliée par un voile 3 à un moyeu 4 monté pour tourner, autour d’un axe X, sur une extrémité libre de l’essieu E. Une valve de gonflage 5 auto-obturante est vissée dans un alésage 6 de la jante 1 mettant en communication le volume interne V avec l’extérieur. Tout ceci est connu en soit et ne sera pas plus détaillé ici. Sur la valve de gonflage 5 est monté un capteur de pression généralement désigné en 10. Ce type de montage est classique, au contraire de la structure du capteur de pression 10 lui-même. En référence aux figures 3 à 9, le capteur de pression 10 comprend ici une première plaque de circuit imprimé 11 et une deuxième plaque de circuit imprimé 12. Les plaques de circuit imprimé, couramment appelées PCB, ont une structure connue en elle-même. La première plaque de circuit imprimé 11 comprend une première portion 11.1 portant un premier circuit électronique comprenant ici un module de commande et un module de communication radioélectrique électriquement reliés l’un à l’autre. Une batterie 13 est également fixée sur la première portion 11.1 et est électriquement reliée au module de commande du premier circuit électronique pour alimenter le premier circuit électronique. La première plaque de circuit imprimé 11 comprend une deuxième portion 11.2 portant une antenne 14 électriquement reliée au module de communication radioélectrique. L’antenne 14 peut être gravée sur la deuxième portion 11.2 et/ou comprendre un composant soudé sur cette deuxième portion 11.2. Le premier circuit électronique assure les fonctions : d’alimentation de l’ensemble des composants des premier et deuxième circuits électroniques ; de communication radioélectrique (il comporte à cette fin le contrôleur et le réseau d’adaptation d’impédance). La deuxième plaque de circuit imprimé 12 comprend un deuxième circuit électronique formant un module de mesure de pression et comportant des plages de contact pour sa liaison au module de commande du premier circuit imprimé. Les circuits électroniques (module de commande, module de communication radioélectrique et module de mesure de pression) ont une structure connue en elle-même qui ne sera pas décrite plus en détail ici. Le capteur de pression selon l’invention se caractérise en ce qu’il comporte un carter interne 20 et un boîtier externe 30 qui forment une double enceinte. Le carter interne 20 comprend un corps tubulaire 21 ayant une première extrémité 21.1 borgne, pourvue d’un filetage extérieur, et une deuxième extrémité 21.2 ouverte entre lesquelles s’étend une ouverture latérale 21.3 délimitée par des bords 21.4 s’étendant dans un plan parallèle à un axe central du corps tubulaire 21. Lorsque le carter interne 20 est intégralement assemblé, il entoure la batterie 13, la première portion 11.1 de la première plaque de circuit imprimé 11 étant plaquée sur les bords 21.4 de l’ouverture latérale 21.3 pour obturer celle-ci. Des vis 22 traversant la première portion 11.1 sont vissées dans ces bords 21.4 pour plaquer la première portion 11.1 contre lesdits bords 21.4. La deuxième portion 11.2 de la première plaque de circuit imprimé 11 s’étend en saillie du corps tubulaire 21 par la deuxième extrémité 21.2. Une plaque de fermeture 23, comportant une ouverture de passage de la deuxième portion 11.2, obture la deuxième extrémité 21.2. La plaque de fermeture 23 est fixée sur la deuxième extrémité 21.2 via des vis 24 vissées dans la deuxième extrémité 21.2 en traversant la plaque de fermeture 23. Une vis 25, optionnelle, traversant la deuxième portion 11.2 est avantageusement vissée dans une partie de la plaque de fermeture 23 pour plaquer la deuxième portion 11.2 contre ladite partie. Le carter interne 20 comprend également des broches 26 électriquement conductrices traversant la paroi 21.5 fermant la première extrémité 21.1 du corps tubulaire 21. Les broches 26 ont des premières extrémités en saillie à l’intérieur du carter interne 20 et électriquement reliées à des plages de contact du premier circuit électronique (par exemple via des fils soudés) et des secondes extrémités, en saillie à l’extérieur du carter interne 20, auxquelles sont soudées des pistes électriquement conductrices de la deuxième plaque de circuit imprimé 12. Les broches 26, qui s’étendent ici toutes parallèlement à l’axe central du corps tubulaire 21, ont deux fonctions : une fonction de liaison électrique du deuxième circuit électronique au premier circuit électronique et une fonction de support de la deuxième plaque de circuit imprimé 12 et de liaison mécanique de cette dernière au carter 20. Les broches 26 traversent la paroi 21.5 fermant la première extrémité 21.1 du corps tubulaire 21 via des billes de verre 27 pour assurer une étanchéité entre les broches 26 et ladite paroi 21.5. Le verre peut être remplacé par tout autre matériau électriquement isolant permettant de garantir également une tenue à la pression / tenue à l’étanchéité. Le corps tubulaire 21 et la plaque de fermeture 23 sont tous deux en métal de sorte que le carter interne 20 définit ainsi une enceinte métallique formant un premier niveau de confinement. En fermant l’ouverture latérale 21.3, la première portion 11.1 de la première plaque de circuit imprimé 11 forme une partie de cette enceinte. Comme l’antenne 14 se trouve à l’extérieur du carter interne 20, ce dernier ne perturbe pas la transmission de signaux radioélectriques depuis ou vers l’antenne 14. Le boîtier externe 30 comprend une première partie formant un corps de valve 31 et une deuxième partie formant un capot 32 de protection de l’antenne 14. Le corps de valve 31 a une forme de révolution, creuse, avec une première extrémité 31.1, tubulaire et filetée, pour coopérer avec l’extrémité taraudée de la valve de gonflage 5 et une seconde extrémité 31.2 ouverte ayant une surface frontale plane pour supporter le capot 32. Le corps de valve 31 a un volume interne suffisant pour accueillir en totalité le carter interne 20. La deuxième plaque de circuit imprimé 12 portant le deuxième circuit électronique est alors disposée du côté de la première extrémité filetée 31.1. Le corps de valve 31 est pourvu intérieurement d’un taraudage pourvu d’un joint d’étanchéité pour coopérer de manière étanche avec le filetage de la première extrémité 21.1 du corps tubulaire 21 et définir de manière étanche une chambre, dans laquelle se trouve le deuxième circuit électronique, en communication avec le volume interne V du pneumatique via la valve de gonflage 5. Lorsque le corps tubulaire 21 (et son contenu) et la deuxième plaque de circuit imprimé 12 portant le deuxième circuit électronique est en place dans le corps de valve 31, la deuxième portion 11.2 portant l’antenne 14 s’étend en saillie du corps de valve 31 par la seconde extrémité 31.2. Le capot 32 est de forme tubulaire avec une première extrémité 32.1 ouverte et une seconde extrémité 32.2 fermée agencée pour venir recouvrir la partie du sous-ensemble en saillie. La fixation du capot 32 est assurée par des vis engagées dans le corps de valve 31 à travers le capot 32. Le corps de valve 31 est de préférence en métal tandis que le capot 32 est en matière thermoplastique, par exemple du polyétheréthercétone (PEEK), ou tout autre matériau compatible avec une transmission d’ondes radioélectriques. On obtient donc un capteur de pression 10 pourvu : d’un premier niveau de confinement procuré par le carter interne 20 ; d’un deuxième niveau de confinement procuré par le boîtier externe 30. On limite ainsi : le risque d’étincelle au voisinage du capteur ; les risques liés aux conséquences d’un emballement thermique de la batterie 13, notamment une élévation de température externe en surface du capteur 10 ; les risques de projection de matière en cas d’explosion de la batterie 13. L’agencement proposé permet également d’avoir une double enceinte relativement compacte et relativement simple à fabriquer du fait de l’indépendance du carter interne 20 et du boîtier externe 30. La fixation du carter interne 20 directement dans le corps de vanne 31 du boîtier externe 30, c’est-à-dire entre deux éléments ayant une forte résistance mécanique, est, elle aussi, avantageuse car plus simple à réaliser. Les circuits électroniques ont une structure simple, avec des plaques de circuits imprimé dont les formes sont relativement simples. On comprend que tant le boîtier externe 30 que le carter interne 20 peuvent être facilement démontés pour accéder à la batterie 13 afin de faciliter son remplacement lorsque cette dernière est en fin de vie, ou son rechargement. On notera enfin que les performances de communication radioélectrique du capteur de pression 10 sont améliorées par : le choix d’un capot 32 en un matériau ayant une permittivité autorisant une influence limitée sur la transmission des ondes radioélectriques ; un positionnement de la première plaque de circuit imprimé 11 parallèlement à l’axe central du boîtier externe 30 et de la valve de gonflage 5 de sorte que l’antenne 14 a des performances de transmission des ondes radioélectriques favorables. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications. En particulier, le capteur selon l’invention peut avoir une structure différente de celle décrite. Par batterie, on entend une batterie rechargeable ou pas, et plus généralement tout accumulateur d’énergie fournissant de l’énergie sous forme électrique. Par circuit électronique, on entend tout circuit électrique comportant des composants électroniques ou semiconducteurs. La batterie peut ne pas être fixée sur la plaque de circuit imprimé mais par exemple sur le corps tubulaire 21, la liaison électrique entre la pile et le circuit imprimé se faisant alors avec des fils électriquement conducteurs par exemple. L’antenne peut être déportée par rapport à la plaque de circuit imprimé et être reliée au circuit électronique par un ou des fil(s) ou câble(s) électriquement conducteur(s). Une autre variante est d’avoir un composant d’antenne qui est relié par un connecteur au circuit électronique de la plaque de circuit imprimé. Il est envisageable de désaxer l’antenne par rapport à l’axe central du boitier externe 30, afin d’avoir un diagramme de rayonnement différent. Le carter interne 20 peut comprendre plus de deux pièces, par exemple trois (un corps tubulaire central et deux plaques de fermeture pour fermer les deux extrémités du corps tubulaire central). Le carter interne 20 peut alternativement être tout ou partie en matière plastique ou en matériau composite. Le boîtier externe 30 peut comprendre plus de deux pièces, par exemple trois (un corps tubulaire central et deux capots pour fermer les deux extrémités du corps tubulaire central). Le capteur peut comprendre plus de deux circuits électroniques séparés ou au contraire un unique circuit électronique. Bien que l’invention ait été décrite en relation avec un capteur de mesure de pression, l’invention est applicable à tout type de capteur alimenté par batterie et par exemple un capteur de température, un capteur de vitesse, un capteur de contrainte mécanique… Bien que l’invention ait été décrite en relation avec un capteur de mesure de pression monté sur une roue d’aéronef, l’invention est applicable aux roues de tout type de véhicule et notamment les véhicules terrestres. Plus généralement, le capteur de l’invention est utilisable sur tout type de véhicule mais aussi dans des installations fixes. Capteur sans fil, comprenant une première plaque de circuit imprimé (11), un premier circuit électronique s’étendant sur une première portion (11.1) de la première plaque de circuit imprimé (11), une antenne (14) reliée électriquement au premier circuit électronique, et une batterie (13) qui alimente le premier circuit électronique, caractérisé en ce que le capteur comprend un carter interne (20) qui entoure au moins la batterie (13) qui est fermé au moins partiellement par la première portion (11.1) de la première plaque de circuit imprimé (11), l’antenne (14) s’étendant hors du carter interne (20), et un boîtier externe (30) en au moins deux parties rapportées séparables l’une de l’autre, à savoir une première partie (31) s’étendant autour principalement du carter interne (20) et de la première portion (11.1) de la première plaque de circuit imprimé (11) et une deuxième partie (32) qui entoure l’antenne (14). Capteur selon la revendication 1, dans lequel l’antenne est solidaire d’une deuxième portion (11.2) de la première plaque de circuit imprimé (11) s’étendant parallèlement à un axe central du boîtier externe (30). Capteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première partie (31) du boîtier externe (30) est en métal et la deuxième partie (32) du boîtier externe (30) est en matière plastique. Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le carter interne (20) est en métal. Capteur selon la revendication 1, dans lequel le carter interne (20) a une forme tubulaire avec une première extrémité (21.1) borgne et une deuxième extrémité (21.2) fermée par une plaque de fermeture (22) percée d’une ouverture pour la liaison du premier circuit électronique à l’antenne (14). Capteur selon la revendication 5, dans lequel l’antenne (14) est portée par une deuxième portion (11.2) de la première plaque de circuit imprimé (11) passant dans l’ouverture de la plaque de fermeture (22). Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un deuxième circuit électrique s’étendant sur une deuxième plaque de circuit imprimé (12) fixée à l’extérieur du carter interne (20) et reçue dans le boîtier externe (30), le deuxième circuit électronique étant électriquement relié au premier circuit électronique par des broches traversant au moins une paroi du carter interne (20). Capteur selon la revendication 7, dans lequel le deuxième circuit électronique est agencée pour mesurer une pression gazeuse et la première partie (31) du boîtier externe (30) forme un corps de vanne de raccordement à un circuit sous pression. Roue de véhicule (R) comportant une jante (1), un pneumatique (2) entourant la jante (1) et définissant avec celle-ci un volume fermé (V), et un capteur (10) selon la revendication 8 monté sur une valve de gonflage (5) fixée à la jante (1) et en communication avec le volume interne (V). Aéronef (A) comportant au moins un atterrisseur (J) pourvu d’une roue (R) selon la revendication 9.