FR3098908A1 - Capteur sans contact pour véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un capteur (0) de mesure pour véhicule automobile, comprenant une base (1) et une unité passive (2) comportant une antenne dite « secondaire » (22), une cellule de mesure (23), un interrupteur (I2) apte à commuter entre une position ouverte et une position fermée, relié d’une part à la première borne (B1) de l’antenne secondaire (22), et un module de contrôle (21) apte à être alimenté électriquement par une fraction du courant induit (ID) dans l’antenne secondaire (22) et à commander l’interrupteur (I2) en fermeture ou en ouverture de sorte à moduler le champ magnétique (M0) généré par l’antenne primaire (12) et transmettre des données à la base (1) par modulation de charge. L’interrupteur (I2) est relié d’autre part à la cellule de mesure (23) de sorte à permettre l’alimentation électrique de ladite cellule de mesure (23) lorsque l’interrupteur (I2) est en position fermée et pouvoir réaliser ainsi au moins une mesure du paramètre. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
L’invention concerne le domaine des capteurs sans contact pour véhicule automobile et plus particulièrement un capteur comportant une base et une unité passive communiquant entre elles sans contact par modulation de charge.
L’invention a notamment pour but de réduire la consommation des capteurs pour véhicule automobile, en particulier des capteurs de couple.
De manière connue, un véhicule automobile peut comporter des fonctions utilisant une technologie sans fil pour fonctionner. Par exemple, il est connu aujourd’hui d’utiliser un badge pour déverrouiller les ouvrants d’un véhicule. Dans une solution connue, un tel système de badge utilise la technologie de communication en champ proche, connue sous le nom de technologie NFC (Near Field Communication).
Dans cette solution, dont un exemple est illustré à la figure 1, le système S comprend une base 100, comportant une antenne dite « primaire » 120, montée dans le véhicule, par exemple dans une poignée de portière, et une unité passive constituée par le badge 200, comportant une antenne dite « secondaire » 220, porté par un utilisateur du véhicule. La base 100 comprend en outre un module de gestion 110 alimenté par la batterie basse tension du véhicule tandis que le badge 200 comprend en outre une capacité C1, connectée aux bornes de l’antenne secondaire 120, et un module de communication 210 comportant une zone mémoire 210A dans laquelle est stocké l’identifiant unique du badge 200.
Le module de gestion 110 de la base 100 commande l’antenne primaire 120 afin qu’elle génère en permanence un champ magnétique M0. Le badge 200 est dit « passif » car il ne comporte pas d’alimentation qui est lui est propre. L’alimentation du module de communication 210 est réalisée en prélevant une partie du courant induit IDdans l’antenne secondaire 220 lorsque ladite antenne secondaire 220 reçoit l’énergie du champ magnétique M0 généré par l’antenne primaire 120 de la base 100, le badge 200 se trouvant à proximité immédiate de la base 100, par exemple moins de 10 cm. Plus précisément, le courant induit IDcircule dans la boucle formée par l’antenne secondaire 220 et la capacité C1 et une partie de ce courant induit ID est prélevé, sous la forme d’un courant dit « consommé », par le module de communication 210 pour l’alimenter électriquement.
Ainsi, lorsque l’utilisateur veut déverrouiller les ouvrants, il approche tout d’abord son badge 200 de la base 100, qui est par exemple montée dans la poignée de portière du conducteur. Lorsque le badge 200 baigne dans le champ magnétique M0 généré par l’antenne primaire 120, un courant IDest induit dans l’antenne secondaire 220 et une partie de ce courant induit IDest consommé par le module de communication 210. Une fois alimenté électriquement, le module de communication 210 envoie l’identifiant du badge 200 à la base 100 pour l’authentifier et déverrouiller les ouvrants.
L’envoi des données correspondant à l’identifiant du badge 200 est réalisé par modulation de charge. De manière connue, la modulation de charge (Load Modulation en langue anglaise) consiste à faire varier une charge résistive connectée entre les bornes de l’antenne secondaire 220 de sorte à faire varier l'intensité du courant induit IDcirculant ladite antenne secondaire 220. De telles variations modifient le champ magnétique M0 et donc l'intensité du courant circulant dans l'antenne primaire 120 de la base 100 de sorte que le module de gestion 110 est capable de démoduler le signal pour lire les données de l’identifiant. Afin de faire varier la charge résistive, il est connu de connecter une résistance R en série avec un interrupteur I1 entre les bornes de l’antenne secondaire 220, formant ainsi une branche dite « de modulation de charge ». Ainsi, lorsqu’il est nécessaire d’envoyer l’identifiant du badge 200, le module de communication 210 commande l’interrupteur I1 en ouverture ou en fermeture afin de moduler le courant consommé par ledit module de communication 210. Cette modulation du courant consommé modifie le champ électromagnétique M0 et le courant circulant dans l’antenne primaire 120 de sorte que le module de gestion 110 de la base 100 puisse démoduler le signal et vérifier l’identifiant.
Ce type de système a toutefois pour inconvénient de consommer une quantité de courant assez importante, notamment du fait des pertes d’énergie par échauffement dans la résistance R. De ce fait, il s’avère difficile d’implémenter d’autres fonctions que l’envoi de l’identifiant dans l’unité passive. Une fonction supplémentaire connue consiste en la mesure et l’envoi de la température par l’unité passive d’un capteur communiquant sans contact sur une interface air de type NFC ou plus généralement de type RFID (Radio Frequency Identification). Dans cette solution, la mesure de la température est réalisée par une cellule de mesure connectée au module de communication et qui est également alimentée par le courant induit dans l’antenne primaire. La mesure de la température et la communication des données sont réalisées alternativement afin d’éviter de consommer trop d’énergie au même moment, ce qui risquerait d’interrompre le fonctionnement du module de communication. En effet, la consommation de courant induit par la cellule de mesure entraine une surconsommation globale de l’énergie fournie par le champ magnétique M0. La consommation de courant induit par la cellule de mesure est donc notablement limitée dans cette solution existante, sans quoi le module de communication pourrait ne plus fonctionner faute d’énergie suffisante. Il en résulte que l’utilisation d’une telle solution n’est pas compatible pour des fonctions plus énergivores.
Il existe donc le besoin d’une solution de capteur sans contact basée sur une modulation de charge permettant d’envoyer des données mesurées par ledit capteur entre l’unité passive et la base et qui améliore la gestion de la consommation du courant induit dans l’antenne secondaire.
A cette fin, l’invention concerne tout d’abord un capteur de mesure pour véhicule automobile, ledit capteur comprenant une base, apte à être montée sur un premier élément d’un véhicule automobile et comprenant une antenne dite « primaire » et un module de gestion apte à commander la génération d’un champ magnétique via ladite antenne primaire, et une unité passive, apte à être montée sur un deuxième élément dudit véhicule automobile et comprenant une antenne dite « secondaire » comprenant une première borne et une deuxième borne et apte à générer un courant induit lorsque ladite antenne secondaire reçoit le champ magnétique généré par l’antenne primaire, au moins une diode connectée entre la première borne et la deuxième borne de l’antenne secondaire, et un circuit électronique de contrôle apte à être alimenté électriquement par une fraction du courant induit dans l’antenne secondaire, appelée « courant consommé », et comprenant une cellule de mesure apte à mesurer un paramètre du véhicule, un interrupteur apte à commuter entre une position ouverte et une position fermée, relié d’une part à l’au moins une diode, et un module de contrôle apte à commander ledit interrupteur en fermeture et en ouverture de sorte à moduler ledit courant consommé et transmettre des données à la base par modulation de charge, ledit capteur étant remarquable en ce que l’interrupteur est relié d’autre part à la cellule de mesure de sorte à permettre l’alimentation de ladite cellule de mesure par le courant consommé lorsque l’interrupteur est en position fermée et pouvoir réaliser ainsi au moins une mesure du paramètre.
L’unité passive est avantageusement dépourvue d’une branche de modulation de charge comportant un interrupteur et une résistance connectés en série entre la première borne et la deuxième borne de l’antenne secondaire. L’alimentation de la cellule de mesure est réalisée concomitamment à la fermeture de l’interrupteur, c’est-à-dire lors d’un appel de courant permettant de moduler le champ magnétique à l’état haut. Ainsi, contrairement à la branche de modulation utilisée dans l’art antérieur, l’énergie du courant induit n’est ainsi plus dissipée dans une résistance pour réaliser la modulation du champ magnétique mais utilisée pour réaliser une ou plusieurs mesures tout en communiquant par modulation de charge. Une telle architecture permet en outre de réduire la complexité et le coût du capteur puisqu’il n’est plus nécessaire d’utiliser une branche de modulation de charge entre les bornes de l’antenne secondaire. L’au moins une diode permet de redresser le signal de courant induit circulant dans l’antenne secondaire pour que le module de contrôle puisse le traiter.
De préférence, les données comprennent au moins une mesure réalisée par la cellule de mesure. Les données peuvent aussi comprendre l’identifiant de l’unité passive.
Avantageusement, la fréquence de commutation de l’interrupteur est comprise entre 30 et 300 kHz afin de pouvoir communiquer les données de manière fiable et efficace.
Avantageusement encore, la durée d’un intervalle de communication de données, dit « actif » est comprise entre 30 et 300 µs.
Dans une forme de réalisation, le module de contrôle est apte à être interrompu, c’est-à-dire mis en veille ou éteint, entre deux communications de données pendant un intervalle dit « d’inactivité » dont la durée est comprise entre 30 et 300 µs, afin de réduire la consommation énergétique du capteur.
De préférence, l’au moins une diode se présente sous la forme d’un pont de diodes permettant de redresser efficacement le signal de courant induit circulant dans l’antenne secondaire.
Dans une forme de réalisation, l’unité passive comprend au moins une diode, de préférence un pont de diodes, connectée entre la première borne et la deuxième borne de l’antenne secondaire et qui adaptée pour permettre le redressement du signal alternatif de courant induit circulant dans l’antenne secondaire lorsque ladite antenne secondaire reçoit le champ magnétique généré par l’antenne primaire.
De préférence encore, l’unité passive comprend un régulateur afin de réguler, c’est-à-dire stabiliser, la valeur de la tension entrant dans le module de contrôle, notamment lorsque du courant redressé par l’au moins une diode le cas échéant.
Dans une forme de réalisation, l’unité passive comprend une première capacité connectée entre la première borne et la deuxième borne de l’antenne secondaire et qui est apte à permettre la résonnance de l’antenne secondaire lorsque ladite antenne secondaire (22) reçoit le champ magnétique (M0) généré par l’antenne primaire.
Dans une forme de réalisation, l’unité passive comprend une deuxième capacité apte à permettre un stockage d’énergie permettant l’alimentation électrique du module de contrôle et/ou de la cellule de mesure, notamment lorsque le module de contrôle est interrompu.
Dans une forme de réalisation préférée, le capteur est un capteur de couple dont l’unité passive est apte à être montée sur un élément mobile du véhicule tel que, par exemple, un arbre d’entrainement.
Avantageusement, la cellule de mesure comprend une jauge de contrainte permettant de mesurer le couple appliqué à un arbre, une telle jauge de contrainte étant un moyen simple de mesurer le couple appliqué à un arbre d’entrainement.
Avantageusement encore, la jauge de contrainte comprend un pont de Wheatstone afin d’obtenir des valeurs de couple précises et fiables.
L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un premier élément de structure, notamment fixe tel que par exemple un châssis, un deuxième élément de structure, notamment mobile tel que par exemple un arbre d’entrainement, et un capteur de mesure, tel que présenté précédemment, dont la base est montée sur le premier élément de structure et dont l’unité passive est montée sur le deuxième élément de structure de sorte que l’antenne secondaire reçoive le champ magnétique généré par l’antenne primaire.
De manière préférée, l’antenne primaire et l’antenne secondaire sont disposées de sorte à être séparées d’une distance minimale comprise entre 5 et 20 mm, de préférence de l’ordre de 10 mm, afin de s’assurer de la bonne réception du champ magnétique par l’antenne secondaire. Par distance minimale, on entend la distance minimale qui sépare la base de l’unité passive, notamment dans la position la plus rapprochée lorsque l’une et/ou l’autre de la base et de l’unité passive est montée sur un élément de structure mobile du véhicule.
L’invention concerne enfin un procédé de communication de données par ondes radiofréquences, mis en œuvre par un capteur tel que présenté précédemment, ledit procédé comprenant les étapes de génération d’un champ magnétique par l’antenne primaire et de réception par l’antenne secondaire dudit champ magnétique généré afin de créer un courant induit dans ladite antenne secondaire, une fraction dudit courant induit, appelée « courant consommé », permettant d’alimenter le circuit électronique de contrôle, le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend en outre une étape de fermeture de l’interrupteur pendant un intervalle de temps dit « actif » de sorte à connecter la cellule de mesure à l’antenne secondaire pour l’alimenter électriquement, suivie des étapes concomitantes de modulation de charge du signal de courant consommé à un état haut et de mesure d’au moins une valeur du paramètre par la cellule de mesure, puis d’une étape d’ouverture de l’interrupteur pendant un intervalle de repos lors duquel le signal de courant consommé subit une modulation de charge à un état bas, lesdites modulations permettant la communication de données entre l’antenne secondaire et l’antenne primaire.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
: la figure 1 (déjà commentée) illustre un schéma électrique d’un dispositif NFC de l’art antérieur pour l’ouverture des ouvrants d’un véhicule,
: la figure 2 est un schéma électrique d’une forme de réalisation du capteur de couple selon l’invention,
: la figure 3 illustre schématiquement un mode de réalisation du procédé selon l’invention.
Le capteur selon l’invention est destiné à être monté dans un véhicule automobile afin de mesurer les valeurs d’un paramètre dudit véhicule. Par exemple, le capteur peut être un capteur permettant la mesure du couple appliqué à un arbre d’entrainement, tel qu’un vilebrequin ou un arbre à cames. Dans l’exemple qui sera décrit ci-après, le capteur est un capteur de couple permettant de mesurer le couple d’un arbre d’entrainement du véhicule, par exemple un vilebrequin ou un arbre à cames, sans que cela ne soit limitatif de la portée de la présente invention. L’invention peut s’appliquer plus largement à tout type de capteur sans contact basé sur une interface de communication de type RFID (Radio Frequency Identification) et notamment à tout type de capteur sans contact devant communiquer des données en permanence.
En référence tout d’abord à la figure 2, le capteur0comprend une base 1, fixée sur une partie fixe du véhicule (non représenté) tel que, par exemple, le châssis, et une unité passive 2 fixé sur l’arbre duquel il est nécessaire de mesurer le couple. La base 1 et l’unité passive 2 communiquent sans contact sur une interface de communication de type RFID (Radio Frequency Identification), NFC (Near Field Communication) ou similaire.
Base 1
La base 1 comprend un module de gestion 11 et une antenne dite « primaire » 12. Le module de gestion 11 est apte à commander la génération d’un champ magnétique M0 via ladite antenne primaire 12 et à analyser la tension définie aux bornes de l’antenne primaire 12 afin de la démoduler et extraire ainsi les données envoyées par l’unité passive 2. A cette fin, le module de gestion 11 comprend un processeur (non représenté) apte à mettre en œuvre un ensemble d’instructions permettant de réaliser ses fonctions.
Unité passive 2
L’unité passive 2 est fixée sur l’arbre et est solidaire dudit arbre lorsque l’arbre est entrainé en rotation. L’unité passive 2 comprend un circuit électronique de contrôle 20, un pont de diodes P1 et une antenne dite « secondaire » 22. Le circuit électronique de contrôle 20 comprend un module de contrôle 21, une cellule de mesure 23, un interrupteur I2, une première capacité C1 et une deuxième capacité C2. Dans l’exemple illustré, l’unité passive 2 comprend en outre, de manière préférée mais non limitativement, un régulateur 24.
Le circuit électronique de contrôle 20 est relié à l’antenne secondaire 22 de sorte à être alimenté, notamment le module de contrôle 21, par une fraction du courant induit IDcirculant dans ladite antenne secondaire 22, ladite fraction étant appelée « courant consommé ».
Module de contrôle 21
Le module de contrôle 21 comprend une zone mémoire 21A permettant de stocker des données, notamment des données de mesure de couple fournies par la cellule de mesure 23, de préférence sous forme numérique binaire (série de 0 et/ou de 1). Le module de contrôle 21 peut par exemple se présenter sous la forme d’un circuit intégré ou d’un microcontrôleur.
Le module de contrôle 21 est apte à contrôler l’interrupteur I2 en ouverture et en fermeture (lien de commande CMD sur la figure 2) afin de moduler le courant consommé par le circuit électronique de contrôle 20 et modifier ainsi le champ électromagnétique M0 entre l’antenne secondaire 22 et l’antenne primaire 12, permettant ainsi de transmettre des données à la base 1 par modulation de charge. La commande en fermeture de l’interrupteur I2 permet l’alimentation électrique de la cellule de mesure 23 afin de pouvoir réaliser des mesures du couple appliqué à l’arbre.
La modulation de charge (Load Modulation en langue anglaise) est obtenue en faisant varier l'intensité du courant consommé par le circuit électronique de contrôle 20, notamment par le module de contrôle 21 et par l’interrupteur I2, lors de la commande en ouvertures et en fermetures successives de l’interrupteur I2, la charge résistive permettant ces variations de courant dépendant alors respectivement ou non de la charge résistive de la cellule de mesure 23.
De telles variations de charge résistive sont vues, du point de vue de l’antenne secondaire 22, comme des variations de pertes d’énergie, et, du point de vue de l'antenne primaire 12 de la base 1 comme des variations de tension que le module de gestion 11 peut démoduler pour lire les données envoyées par le module de contrôle 21. Les principes physiques de la modulation de charge étant connus en soi dans le domaine de la communication, notamment de type RFID, NFC ou similaire, ils ne seront pas davantage détaillés ici.
Le module de contrôle 21 est également configuré pour recevoir des valeurs de différence de tension fournies par la cellule de mesure 23 afin de déterminer le couple appliqué à l’arbre lorsqu’il est entrainé en rotation. Le module de contrôle 21 est apte à stocker ces valeurs dans sa zone mémoire 21A.
Le module de contrôle 21 comprend un processeur (non représenté) apte à mettre en œuvre un ensemble d’instructions permettant de réaliser ces fonctions.
Antenne secondaire 22
L’antenne secondaire 22 comprend une première borne B1 et une deuxième borne B2 et est apte à générer un courant induit IDlorsque ladite antenne secondaire 22 reçoit le champ magnétique M0 généré par l’antenne primaire 12 de la base 1.
A cette fin, l‘unité passive 2 est montée sur l’arbre de sorte à se trouver en regard de la base 1. La distance entre l’antenne primaire 12 et l’antenne secondaire 22 est de préférence comprise entre 5 et 20 mm, de préférence encore de l’ordre de 10 mm.
Pont de diodes P1
Le pont de diodes P1 est connecté par ses points milieux entre la première borne B1 et la deuxième borne B2 de l’antenne secondaire 22, l’entrée du pont de diodes P1 étant connecté à la masse M. Le pont de diodes P1 comprend de manière connu en soi quatre diodes connectées de sorte à permettre à la fois le redressement de la fraction du signal sinusoïdal de courant induit IDqui sera consommée dans le circuit électronique de contrôle 20 et le stockage d’une partie de l’énergie fournie par ladite fraction de courant induit IDafin de la restituer notamment lorsque l’unité passive 2 est à distance de la base 1 lors d’une rotation de l’arbre.
Cellule de mesure 23
La cellule de mesure 23 est apte à mesurer le couple de l’arbre sur lequel est montée l’unité passive 2. Dans l’exemple illustré sur la figure 2, la cellule de mesure 23 comprend un pont de Wheatstone 23A et un amplificateur opérationnel 23B. Le pont de Wheatstone 23A comprend, de manière connue en soi, quatre résistances montées en pont constituant une jauge de contrainte permettant de mesurer la déformation de l’arbre lorsqu’il est entrainé en rotation et en déduire ainsi son couple.
L’amplificateur opérationnel 23B permet de déterminer la différence de tension aux bornes du pont de Wheatstone 23A, qui est proportionnelle au couple l’arbre. Cette valeur est fournie au module de contrôle 21 qui en déduit le couple à partir d’une table de correspondance stockée dans la zone mémoire 21A.
Interrupteur I2
L’interrupteur I2 est configuré pour commuter entre une position ouverte et une position fermée lorsqu’il est commandé en ce sens par le module de contrôle 21 sur le lien de commande CMD. L’interrupteur I2 est relié d’une part à la sortie du régulateur 24 et d’autre part à l’entrée de la cellule de mesure 23, plus précisément du pont de Wheatstone 23A, de sorte à permettre l’alimentation de ladite cellule de mesure 23 par le courant induit IDdans l’antenne secondaire 22 lorsque l’interrupteur I2 est en position fermée et pouvoir réaliser ainsi une ou plusieurs mesures du couple de l’arbre pendant un intervalle dit « actif » au cours duquel l’interrupteur I2 reste fermé. L’interrupteur I2 est commandé en ouverture ou en fermeture
Première capacité C1
La première capacité C1 est connectée entre la première borne B1 et la deuxième borne B2 de l’antenne secondaire 22. La première capacité C1 crée un système résonant avec l’antenne secondaire 22 afin d’améliorer le transfert d’énergie entre l’antenne primaire 12 et l’antenne secondaire 22.
Régulateur 24
Le régulateur 24 est connecté entre la sortie du pont de diodes P1 et une entrée du module de contrôle 21 et permet de stabiliser la fraction de courant induit IDredressé avant son entrée dans la cellule de mesure 23 et dans le module de contrôle 21 et améliorer ainsi la précision des mesures du couple appliqué à l’arbre.
Deuxième capacité C2
La deuxième capacité C2 est connectée, d’une part, entre la sortie du pont de diodes P1 et l’entrée du régulateur 24 et, d’autre part, la masse M. La deuxième capacité C2 permet de stocker de l’énergie électrique afin de constituer une réserve pouvant être utilisée pour alimenter le module de contrôle 21.
Mise en œuvre du capteur de couple
Il va maintenant être présenté la mise en œuvre du capteur de couple décrit ci-avant, en référence notamment à la figure 3.
Tout d’abord, lorsque l’arbre d’entrainement est mis en rotation, le module de gestion 11 de la base 1 commande l’antenne primaire 12 dans une étape E1 afin que ladite antenne primaire 12 génère un champ magnétique M0. L’unité passive 2 se trouve alors en permanence dans le champ magnétique M0 de sorte qu’un courant induit IDcircule dans l’antenne secondaire 22 de l’unité passive 2 et qu’une fraction de ce courant induit IDdit « courant consommé » alimente électriquement le module de contrôle 21. Le module de contrôle 21 contrôle alors l’interrupteur I2 en fermeture et en ouverture pour commuter l’unité passive 2 respectivement dans un mode actif et dans un mode de repos.
Dans le mode actif, l’interrupteur I2 est fermé pendant un intervalle de temps dit « actif » (étape E2). Lorsque l’interrupteur I2 est fermé, le courant consommé circule alors, via le module de régulation 24, jusqu’à la cellule de mesure 23 pour l’alimenter électriquement. La cellule de mesure 23 réalise alors, dans une étape E3, via le pont de Wheatstone 23A, la mesure du couple appliqué à l’arbre. Cette mesure est transformée par l’amplificateur opérationnel 23B en une valeur de différence de tension qui est transmise au module de contrôle 21 qui la stocke dans sa zone mémoire 21A sous forme d’une donnée codée sous forme de bits. Lorsque l’interrupteur I2 est fermé, toujours à l’étape E3, la charge résistive du circuit électrique constituant l’unité passive 2 comprend notamment à la fois la charge résistive du module de contrôle 21 et la charge résistive de la cellule de mesure 23. Le signal de courant consommé est alors modulé par une valeur de bit égale à 1.
Dans le mode de repos, l’interrupteur I2 est ouvert pendant un intervalle de temps dit « de repos » (étape E4). Lorsque l’interrupteur I2 est ouvert, le courant consommé ne circule alors plus jusqu’à la cellule de mesure 23 qui n’est donc plus alimentée électriquement et ne réalise alors plus de mesure. Ainsi, pendant cet intervalle de repos, la charge résistive du circuit électrique constituant l’unité passive 2 ne comprend plus la charge résistive de la cellule de mesure 23. Le signal de courant consommé est alors modulé par une valeur de bit égale à 0.
Ainsi, pour que le module de contrôle 21 envoie une donnée de mesure stockée dans sa zone mémoire 21A, ledit module de contrôle 21 ferme et ouvre alternativement l’interrupteur I2 selon que les valeurs des bits de ladite donnée de mesure à transmettre. Lorsqu’il est nécessaire d’envoyer un bit de valeur 0 ou 1, l’interrupteur I2 peut rester respectivement ouvert ou fermé pendant une durée dite « unitaire », par exemple comprise entre 3 et 300 µs. Ainsi, par exemple, lorsque la donnée de mesure est égale à 101, le module de contrôle 21 commande l’interrupteur I2 en fermeture puis en ouverture puis à nouveau en fermeture pendant une durée totale égale à trois fois la durée unitaire. Par exemple encore, lorsque la donnée de mesure est égale à 110, le module de contrôle 21 commande l’interrupteur I2 en fermeture pendant une durée égale à deux fois la durée unitaire puis en ouverture pendant une durée égale à la durée unitaire, la durée totale de transmission étant alors égale à la durée totale de l’exemple précédent. L’envoi d’une donnée de mesure comportant plusieurs bits requiert une durée totale égale au nombre de bits multiplié par la durée unitaire. Une mesure ne peut être effectuée par la cellule de mesure 23 que lorsque l’interrupteur I2 est fermé, c’est-à-dire lors d’une modulation du signal de courant consommé par une valeur de bit égale à 1. On notera que le module de contrôle 21 peut ne pas stocker systématiquement une mesure effectuée par la cellule de mesure 23, notamment lorsqu’une donnée précédemment stockée est toujours en cours d’envoi par le module de contrôle 21.
La modification de la charge résistive du circuit électrique constituant l’unité passive 2 par la fermeture et l’ouverture de l’interrupteur I2 modifie l’amplitude du courant induit IDcirculant dans l’antenne secondaire 22 et donc la tension aux bornes de l’antenne primaire 12 et in extenso le courant circulant dans l’antenne primaire 12 de sorte que le module de gestion 11 puisse démoduler le signal et lire la donnée envoyée par le module de contrôle 21.
L’invention permet donc avantageusement à l’unité passive 2 de mutualiser l’énergie fournie par le courant induit IDentre la communication des données vers la base 1 et les mesures du couple appliqué à l’arbre. En particulier, l’unité passive 2 est dépourvue de branche de modulation de charge connectée entre la première borne B1 et la deuxième borne B2 de l’antenne secondaire 22 afin d’éviter la présence d’une résistance synonyme de pertes thermiques. Dans l’invention, la fonction de résistance nécessaire à la modulation de charge est remplie par la cellule de mesure 23 qui profite ainsi de l’énergie utilisée pour moduler le courant consommé pour effectuer une ou plusieurs mesures pendant le temps de fermeture de l’interrupteur I2.
Claims (10)
- Capteur (0) de mesure pour véhicule automobile, ledit capteur (0) comprenant :
- une base (1), apte à être montée sur un premier élément d’un véhicule automobile et comprenant une antenne dite « primaire » (12) et un module de gestion (11) apte à commander la génération d’un champ magnétique (M0) via ladite antenne primaire (12), et
- une unité passive (2), apte à être montée sur un deuxième élément dudit véhicule automobile et comprenant :- une antenne dite « secondaire » (22) comprenant une première borne (B1) et une deuxième borne (B2) et apte à générer un courant induit (ID) lorsque ladite antenne secondaire (22) reçoit le champ magnétique (M0) généré par l’antenne primaire (12),
- au moins une diode (P1) connectée entre la première borne (B1) et la deuxième borne (B2) de l’antenne secondaire (22),
- un circuit électronique de contrôle (20) apte à être alimenté électriquement par une fraction du courant induit (ID) dans l’antenne secondaire (22), appelée « courant consommé », et comprenant une cellule de mesure (23) apte à mesurer un paramètre du véhicule, un interrupteur (I2) apte à commuter entre une position ouverte et une position fermée, relié d’une part à l’au moins une diode (P1), et un module de contrôle (21) apte à commander ledit interrupteur (I2) en fermeture et en ouverture de sorte à moduler ledit courant consommé et transmettre des données à la base (1) par modulation de charge,
- Capteur (0) selon la revendication 1, dans lequel les données comprennent au moins une mesure réalisée par la cellule de mesure (23).
- Capteur (0) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fréquence de commutation de l’interrupteur (I2) est comprise entre 30 et 300 kHz.
- Capteur (0) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité passive (2) comprend un régulateur (24) connecté entre l’au moins une diode (P1) et le module de contrôle (21).
- Capteur (0) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité passive (2) comprend une capacité (C1) connectée entre la première borne (B1) et la deuxième borne (B2) de l’antenne secondaire (22) et qui est apte à permettre la résonnance de l’antenne secondaire (22) lorsque ladite antenne secondaire (22) reçoit le champ magnétique (M0) généré par l’antenne primaire (12).
- Capteur (0) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité passive (2) comprend une capacité (C2) apte à permettre un stockage d’énergie permettant l’alimentation électrique du module de contrôle (21) et de la cellule de mesure (23).
- Capteur (0) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cellule de mesure (23) comprend une jauge de contrainte.
- Véhicule automobile comprenant un premier élément de structure, un deuxième élément de structure et un capteur (0) de mesure, selon l’une des revendications précédentes, dont la base (1) est montée sur le premier élément de structure et dont l’unité passive (2) est montée sur le deuxième élément de structure de sorte que l’antenne secondaire (22) reçoive le champ magnétique (M0) généré par l’antenne primaire (12).
- Véhicule selon la revendication précédente, dans lequel l’antenne primaire (12) et l’antenne secondaire (22) sont disposées de sorte à être séparées d’une distance minimale comprise entre 5 et 20 mm.
- Procédé de communication de données par ondes radiofréquences, mis en œuvre par un capteur (0) selon l’une des revendications 1 à 7, ledit procédé comprenant les étapes de génération d’un champ magnétique (M0) par l’antenne primaire (12) et de réception par l’antenne secondaire (22) dudit champ magnétique (M0) généré afin de créer un courant induit (ID) dans ladite antenne secondaire (22), une fraction dudit courant induit (ID), appelée « courant consommé », permettant d’alimenter le circuit électronique de contrôle (20), le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de fermeture de l’interrupteur (I2) pendant un intervalle de temps dit « actif » de sorte à connecter la cellule de mesure (23) à l’antenne secondaire (22) pour l’alimenter électriquement, suivie des étapes concomitantes de modulation de charge du signal de courant consommé à un état haut et de mesure d’au moins une valeur du paramètre par la cellule de mesure (23), puis d’une étape d’ouverture de l’interrupteur (I2) pendant un intervalle de repos lors duquel le signal de courant consommé subit une modulation de charge à un état bas, lesdites modulations permettant la communication de données entre l’antenne secondaire (22) et l’antenne primaire (12).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR1908233A FR3098908A1 (fr) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | Capteur sans contact pour véhicule automobile |
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|---|---|---|---|
| FR1908233 | 2019-07-19 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3098908A1 true FR3098908A1 (fr) | 2021-01-22 |
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| FR1908233A Ceased FR3098908A1 (fr) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | Capteur sans contact pour véhicule automobile |
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| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3098908A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021204927A1 (de) | 2021-05-17 | 2022-11-17 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Sensorsystem |
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| WO2009008133A1 (fr) * | 2007-07-06 | 2009-01-15 | Uchimura Co., Ltd. | Corps de fixation pour détecter une force axiale, unité de corps de fixation et système de surveillance de force axiale |
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-
2019
- 2019-07-19 FR FR1908233A patent/FR3098908A1/fr not_active Ceased
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