FR3067453B1 - Systeme nomade de mesure comportant un module d'alimentation comportant un tore electrique - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un système nomade de mesure comprenant un dispositif d'acquisition (1) électronique, au moins un capteur (2) lié au dispositif d'acquisition (1), et un module d'alimentation électrique. Le module d'alimentation électrique comporte au moins un tore (4) électrique, adapté à être monté sur un câblage électrique (7) afin de générer un courant par induction, et un dispositif de gestion d'énergie électrique (5) délivrant un courant stabilisé en tension, pour alimenter le dispositif d'acquisition (1). L'invention porte aussi sur un ensemble comportant en outre un centralisateur de données externe. Un tel système ou ensemble est simple à installer, a une autonomie potentiellement sans limite, et est particulièrement bien adapté à un emploi dans un aéronef.
Description
La présente invention concerne le domaine de la mesure et de l’acquisition de données par un système nomade. Ce type de système est en particulier employé pour réaliser des mesures ponctuelles sur une installation ou des mesures sur un dispositif mobile tel qu’un moyen de transport, par exemple un aéronef. L’invention s’applique à de nombreux dispositifs dès lors qu’ils présentent des câblages électriques dans lesquels circule un courant électrique. Elle est en particulier applicable dans le domaine aéronautique, pour la mesure de paramètres dans un aéronef en fonctionnement.
Des systèmes nomades de mesure de données sont employés lors des phases d’essais ou de mise au point d’un aéronef afin de récolter et éventuellement analyser des données quant à son fonctionnement. Ces données peuvent servir par exemple à contrôler le bon fonctionnement de l’aéronef, à détecter des anomalies, ou à optimiser le fonctionnement de certains dispositifs. De tels dispositifs peuvent être également employés sur des aéronefs lors de vols commerciaux, pour les raisons précitées.
Les données sont récoltées à l’aide de capteurs, et peuvent par exemple être des températures, des pressions, des vitesses, des contraintes ou efforts mécaniques, etc.
Les systèmes de mesure de données connus dans l’état de la technique comportent ainsi un ou plusieurs capteurs, un dispositif d’acquisition lié au capteur pour la génération d’un signal représentatif de la mesure du capteur et sa transmission, voire l’application d’opérations sur le signal brut.
Le dispositif d’acquisition de données des systèmes nomades de mesure doit être alimenté en électricité, et plusieurs solutions sont envisagées dans l’état de la technique à cette fin. Les dispositifs les plus autonomes, en particulier les petits systèmes de mesure, comportent des batteries pour leur alimentation électrique. Mais cette solution pour alimenter en énergie électrique un système de mesure de données étant limitée à des systèmes ayant une faible consommation électrique, procure une autonomie limitée et nécessite la gestion de batteries de rechange. L’invention vise ainsi à proposer un système de mesure, permettant l’acquisition et la transmission de données mesurées sur un dispositif comportant une installation électrique, qui puisse mettre en oeuvre de nombreux types de capteurs, qui soit simple d’installation, et qui offre une autonomie électrique potentiellement sans limite.
Pour cela, l’invention porte sur un système nomade de mesure comprenant un dispositif d’acquisition électronique, au moins un capteur lié au dispositif d’acquisition, et un module d’alimentation électrique. Le module d’alimentation électrique comporte au moins un tore électrique, adapté à être monté sur un câblage électrique afin de générer un courant par induction, et un dispositif de gestion d’énergie électrique recevant l’électricité issue du tore et comportant une sortie délivrant un courant stabilisé en tension, ladite sortie étant reliée audit dispositif d’acquisition de sorte à l’alimenter en électricité.
Grâce à son alimentation par courant induit, le système de mesure a une autonomie potentiellement sans limite tant qu’il est couplé sur un (ou plusieurs) câblage dans lequel circule un courant électrique. L’installation des tores autour des câblages ne nécessite pas de prise particulière ni d’installation lourde. Le dispositif de gestion d’énergie électrique fournit au dispositif d’acquisition (et corolairement, le cas échéant, aux capteurs) une tension stabilisée qui en évite tout dysfonctionnement. Le principe d’une alimentation par courant induit garantit également un isolement galvanique. Cela procure une grande sécurité d’utilisation du système.
Dans une variante de l’invention, le système comporte une pluralité de tores.
Chaque tore peut comporter une bobine à induction.
Chaque tore peut comporter un mécanisme d’ouverture et de fermeture permettant le montage dudit tore autour du câblage électrique sans nécessiter l’introduction d’une extrémité du câblage dans ledit tore.
Le dispositif d’acquisition peut comporter en outre un transmetteur sans fil.
Le système nomade de mesure peut comporter un boîtier unique dans lequel sont ménagés le dispositif d’acquisition et le dispositif de gestion d’énergie électrique. Alternativement, le système nomade de mesure peut comporter un premier boîtier comportant le dispositif de gestion électrique et un deuxième boîtier distinct du premier boîtier et comportant le dispositif d’acquisition.
Le système nomade de mesure peut comporter en outre un stockeur d’énergie électrique. L’invention porte également sur un système nomade de mesure selon l’une des revendications précédentes et un centralisateur externe adapté à recevoir des données du système de mesure et à les traiter et/ou les mémoriser. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : - la figure 1 représente selon un schéma de principe un premier mode de réalisation de l’invention ; - la figure 2 représente selon un schéma de principe analogue à celui de la figure 1 un second mode de réalisation de l’invention.
La figure 1 représente un système de mesure nomade conforme à un premier mode de réalisation de l’invention. Le système comporte un dispositif d’acquisition 1. Le dispositif d’acquisition est un dispositif électronique constituant le cœur du système. Il permet la collecte de données, le cas échéant leur traitement, et leur transmission.
Le système comporte également un ou plusieurs capteurs 2. Le capteur 2 peut être adapté à la mesure de divers paramètres ou données. Il peut nécessiter ou non d’être alimenté en électricité pour fonctionner. Il peut être passif ou actif, c’est-à-dire mesurer une donnée en fonction de la réponse à un signal émis pour réaliser la mesure. Le capteur peut être par exemple un capteur de température, un capteur de pression, un capteur de masse, un capteur de vitesse, un capteur d’accélération, un capteur de contrainte, et/ou tout autre type de capteur connu.
Le capteur 2 est relié au dispositif d’acquisition 1, et les signaux issus du capteur sont fournis en entrée de données 11 dudit dispositif d’acquisition. La liaison entre le capteur et le dispositif d’acquisition est par exemple filaire. Le capteur peut être lié de manière pérenne, c’est-à-dire de façon fixe, au dispositif d’acquisition ou être branché par une prise amovible au dispositif d’acquisition. L’équipement électronique du dispositif d’acquisition peut en effet être adapté au branchement d’une grande variété de capteurs, selon la mesure à réaliser. Le dispositif d’acquisition 1 électronique comporte un transmetteur 3 sans fil. Le transmetteur 3 permet d’émettre, selon un protocole de liaison sans fil, les données issues du dispositif d’acquisition. Le protocole de transmission peut, par exemple et de manière non exhaustive, être du type Wi-Fi™ ou Bluetooth™. Wi-Fi™ désigne les protocoles de transmission selon les normes du groupe IEEE 802.11. D’autres protocoles permettant un lien radio sans fil sont envisageables, comme par exemple le protocole ZigBee™, selon les normes IEE 802.15.4.
Les signaux, qui correspondent aux valeurs ou aux informations mesurées à l’aide du (ou des) capteur(s) 2 sont ainsi émises à destination d’un moyen de réception (non représenté) permettant le traitement, l’agrégation, et/ou l’enregistrement des paramètres mesurés. L’alimentation électrique du dispositif d’acquisition est assurée par un module d’alimentation électrique, qui comporte un noyau magnétique (4) équipé d’une bobine et un dispositif de gestion d’énergie électrique 5.
Le noyau magnétique présente une forme fermée sensiblement circulaire ou d’une autre géométrie (par exemple rectangulaire, carrée) ou une forme ouverte (comme une forme en U) ou ouvrante. Le noyau magnétique est généralement en ferrite, de sorte à prélever, par induction, de l’énergie dans un câblage électrique qui le traverse et dans lequel circule un courant électrique.
Un câblage électrique 7 peut ainsi être introduit dans le tore 4. Le courant électrique circulant dans le câblage permet l’induction d’un courant électrique dans le tore 4.
Par câblage électrique 7, on entend un ou plusieurs fils électriques adaptés à la circulation d’un courant électrique. On choisit lesdits fils du câblage de sorte que la somme instantanée des courants qui y circulent soit non nulle. Par exemple en courant continu, un tore peut être installé sur plusieurs fils dans lesquels le courant circule dans le même sens. Pour un câble triphasé, un tore différent peut être installé sur chacune des phases. Le dispositif de gestion d’énergie électrique 5 est configuré pour fournir une tension stabilisée. Cette tension est adaptée à l’alimentation électrique, généralement en courant continu, du dispositif d’acquisition. A cette fin, le dispositif de gestion d’énergie électrique est configuré pour permettre la transformation du courant induit, en temps réel, afin de produire une tension stabilisée donnée.
Ainsi, une sortie 51 du dispositif de transformation d’énergie électrique est reliée à une entrée d’alimentation 12 du dispositif d’acquisition 1.
Afin de pallier aux effets des variations du courant dans le câblage électrique 7 équipé du tore 4, le système de mesure peut comporter, au niveau du dispositif de transformation électrique 5 ou au niveau du dispositif d’acquisition 1, d’une réserve d’énergie électrique 6.
Dans l’exemple de mode de réalisation ici représenté, la réserve d’énergie électrique 6 est associée au dispositif de transformation électrique 5. La réserve d’énergie électrique 6 a une capacité relativement réduite permettant d’alimenter pendant un temps relativement court, par exemple quelques secondes ou quelques minutes, le système de mesure, lorsque le courant circulant dans le câblage électrique 7 est insuffisant pour permettre au tore d’induire une puissance électrique suffisante. L’alimentation par la réserve d’énergie électrique 6 peut se substituer ou compléter l’alimentation par courant induit. La réserve d’énergie 6 peut comporter une batterie rechargeable, un condensateur ou super-condensateur. Un chargeur permet de recharger la réserve d’énergie électrique 6 lorsqu’une puissance électrique induite est disponible en excès par rapport à la consommation, afin que la réserve d’énergie électrique 6 puisse fournir de l’énergie au dispositif d’acquisition 1 lorsque cela est nécessaire.
Le dispositif peut présenter plusieurs tores 4. Une pluralité de tores présente plusieurs avantages. D’une part, la puissance électrique obtenue par induction peut être plus importante au niveau du système. Le dispositif de transformation électrique 5 permet dans ce cas d’agréger les courants induits dans les tores. En outre, en augmentant le nombre de tores, et en les positionnant respectivement sur plusieurs câblages, on réduit statistiquement les périodes durant lesquelles le courant induit est nul ou insuffisant, car il est peu probable que la circulation du courant dans les différents câblages soit coupée en même temps.
Afin de faciliter la mise en place d’un câblage électrique dans le tore 4, ce dernier est de préférence ouvrable et fermable. En particulier, le tore 4 comporte un mécanisme d’ouverture et de fermeture permettant le montage dudit tore autour du câblage électrique 7 sans nécessiter l’introduction d’une extrémité du câblage dans ledit tore. Par exemple, le tore 4 peut se présenter en deux éléments, à savoir un premier arc de tore 41 et un deuxième arc de tore 42 articulés l’un par rapport à l’autre. Par exemple, un pivot d’axe orthogonal au plan médian et situé à la jonction entre le premier arc de tore 41 et le deuxième arc de tore 42 permet l’ouverture du tore, puis sa reconstitution après introduction d’un câblage électrique 7 dans le tore 4. A la jonction 43 entre le premier arc de tore 41 et le deuxième arc de tore 42, un dispositif de fermeture peut être prévu. Un mécanisme de rappel à ressort peut tendre à maintenir ou rappeler le premier arc de tore 41 et le deuxième arc de tore 42 en position fermée, c’est-à-dire de sorte à former le tore complet. En d’autres termes, le tore 4 (ou tore électrique du système) peut avoir la fonctionnalité d’une pince adaptée à être fermée sur le câblage 7 permettant l’induction de courant. En particulier, une partie constitutive du tore (ou de l’un des tores), par exemple le premier arc de tore 41 ou le deuxième arc de tore 42, peut être liée rigidement au dispositif de gestion d’énergie, de sorte que le dispositif de gestion d’énergie et le tore forment une pince pouvant être mise en position sur un câblage.
Dans le mode de réalisation de l’invention représenté à la figure 1, le module d’alimentation électrique (qui comporte le tore 4 électrique et le dispositif de gestion d’énergie électrique 5) et le dispositif d’acquisition 1 sont ménagés dans un boîtier unique 8. Le terme de boîtier doit se comprendre de manière large, c’est-à-dire incluant tout type de protection mécanique ou de moyens conférant une unité physique aux éléments précités, par exemple une boîte en matériau plastique, une coque rigide ou souple, un surmoulage de protection. La forme dudit boîtier peut être très variée, du moment qu’elle présente une partie en forme de pince. Cette configuration offre un système de mesure qui, à l’exception des capteurs qui doivent être positionnés de manière adéquate indépendamment du reste du système, est compact et facile d’utilisation, puisqu’il peut par exemple avoir la forme générale d’une pince.
Dans le mode de réalisation de l’invention représenté à la figure 2, le dispositif de gestion électrique est ménagé dans un premier boîtier 81 (en l’occurrence tout le module d’alimentation est inclus dans le premier boîtier 81), tandis que le dispositif d’acquisition est inclus dans un deuxième boîtier 82 qui est distinct du premier boîtier 81. Tout comme dans le mode de réalisation précédemment décrit, le terme boîtier doit se comprendre de manière large. Cette configuration offre un système de mesure en deux modules distincts, reliés uniquement de manière filaire pour l’alimentation du dispositif d’acquisition par le module d’alimentation. Cela permet une installation aisée, dans un volume restreint, du module d’alimentation. Le dispositif d’acquisition, qui est déporté du module d’alimentation, peut être librement implanté selon les contraintes de l’équipement comportant le câblage électrique grâce auquel l’électricité est induite dans le module d’alimentation. Les contraintes de positionnement du ou des capteurs 2 peuvent également être prises en compte pour cette implantation. D’autres paramètres, comme la bonne transmission sans fil des données depuis le système de mesure, peuvent être pris en compte pour cette implantation.
Bien qu’il ait été décrit en référence à des modes de réalisation particuliers, le système objet de l’invention n’est pas limité à ces modes de réalisation. Par exemple, le système peut comporter plusieurs dispositifs d’acquisition. Cela peut être le cas lorsqu’un dispositif d’acquisition propre à un capteur donné d’une pluralité de capteurs est employé.
Le système de mesure ainsi proposé dans l’invention offre une autonomie potentiellement sans limite tant qu’il est branché sur un (ou plusieurs) câblage dans lequel circule un courant électrique. L’installation et la mise en oeuvre du système sont aisées, notamment dans les modes de réalisation ou le raccordement du ou des tores se fait à la manière d’une pince. En outre, le système de mesure ne nécessite aucune maintenance (tel qu’un changement de batterie, par exemple) pour son fonctionnement.
Le système de mesure est particulièrement bien adapté à un emploi dans un aéronef, dans la mesure où le réseau électrique d’un aéronef est largement déployé dans celui-ci et voit passer des courants importants, susceptibles de générer par induction une puissance suffisante pour alimenter de nombreux types de capteurs et un dispositif d’acquisition associé. La mise en oeuvre du système est sans impact (ou un impact très limité) sur l’aéronef et sur son architecture électrique. En effet, l’énergie prélevée par le dispositif correspondant à quelques milliampères sous quelques volts (soit quelques milliwatts), la chute de tension engendrée dans le câblage est négligeable. Il peut être employé tant lors de vols d’essais que lors de vols commerciaux, sans conséquences négatives. Lors d’essais, la demanderesse a constaté que le système permettait, dans le cadre d’un aéronef commercial, l’alimentation d’un dispositif d’acquisition sous quelques volts et quelques milliampères, ce qui est suffisant à une transmission sans fil fiable des données selon des protocoles de transmission peu consommateurs en énergie.
Un ou plusieurs dispositifs selon l’invention peuvent également être utilisés sur une boucle de courant installée à dessein et utilisée comme source d’énergie. Cette solution permet ainsi de disposer d’une infinité de positions et de configurations d’installations possibles et de maîtriser la source d’énergie, indépendamment des possibles fluctuations dans un réseau électrique non-spécifique.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Système nomade de mesure comprenant : - un dispositif d’acquisition (1) électronique ; - au moins un capteur (2) hé au dispositif d’acquisition (1) ; et - un module d'alimentation électrique ; caractérisé en ce que ledit module d’alimentation électrique comporte : - au moins un tore (4) électrique, adapté à être monté sur un câblage électrique (7) afin de générer un courant par induction, comportant un mécanisme d’ouverture et de fermeture permettant le montage dudit tore (4) autour du câblage électrique (7) sans nécessiter l’introduction d’une extrémité du câblage dans ledit tore (4), et - un dispositif de gestion d’énergie électrique (5) recevant l’électricité issue du tore (4) et comportant une sortie (51) délivrant un courant stabilisé en tension, ladite sortie (51) étant reliée audit dispositif d’acquisition (1) de sorte à l’alimenter en électricité, et en ce queJ’au moins un capteur est un capteur de température, un capteur de pression, un capteur de masse, un capteur de vitesse, un capteur d’accélération, ou un capteur de contrainte.
- 2. Système nomade de mesure selon la revendication 1 comportant un premier boîtier (81) comportant le dispositif de gestion électrique et un deuxième boîtier (82) distinct du premier boîtier (81) et comportant le dispositif d’acquisition (1).
- 3. Système nomade de mesure selon la revendication 1, comportant un boîtier unique (8) dans lequel sont ménagés le dispositif d’acquisition (1) et le dispositif de gestion d’énergie électrique (5).
- 4. Système nomade de mesure selon l’une des revendications 1 à 3, comportant une pluralité de tores (4).
- 5. Système nomade de mesure selon l’une des revendication 1 à 4, dans lequel chaque tore (4) comporte une bobine à induction.
- 6. Système nomade de mesure selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d’acquisition comporte en outre un transmetteur sans fil.
- 7. Système nomade de mesure selon l’une des revendications précédentes, comportant en outre un sîockeur d’énergie électrique (8).
- 8. Ensemble comportant un système nomade de mesure selon l’une des revendications précédentes et un centralisateur externe adapté à recevoir des données du système de mesure et à les traiter et/ou les mémoriser.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20181214 |
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| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20210206 |