EP4620055A1 - Systeme de collecte de donnees sans fil - Google Patents

Systeme de collecte de donnees sans fil

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Publication number
EP4620055A1
EP4620055A1 EP23800871.8A EP23800871A EP4620055A1 EP 4620055 A1 EP4620055 A1 EP 4620055A1 EP 23800871 A EP23800871 A EP 23800871A EP 4620055 A1 EP4620055 A1 EP 4620055A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
thermal protection
protection block
bandwidth
remote device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23800871.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Fabien Lamazere
Mathieu ERACARRET
Nicolas FANTON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Helicopter Engines SAS
Safran Electronics and Defense SAS
Original Assignee
Safran Helicopter Engines SAS
Safran Electronics and Defense SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Helicopter Engines SAS, Safran Electronics and Defense SAS filed Critical Safran Helicopter Engines SAS
Publication of EP4620055A1 publication Critical patent/EP4620055A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07771—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card the record carrier comprising means for minimising adverse effects on the data communication capability of the record carrier, e.g. minimising Eddy currents induced in a proximate metal or otherwise electromagnetically interfering object
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/02—Arrangements for de-icing; Arrangements for drying-out ; Arrangements for cooling; Arrangements for preventing corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773—Antenna details

Definitions

  • the present invention relates to the field of data collection particularly in vehicles, and for example for the collection of data in a hot environment such as the engine compartment of a vehicle.
  • Motorized vehicles include an engine housed in an engine compartment more or less isolated, in particular thermally and acoustically, from the rest of the vehicle which houses an engine control station. To control the operation of the motor and/or ensure its maintenance, it is necessary to recover a certain amount of information relating to the motor such as for example temperature data, shocks, vibrations as well as configuration information (for example the product number P/N and serial number S/N).
  • information relating to the motor such as for example temperature data, shocks, vibrations as well as configuration information (for example the product number P/N and serial number S/N).
  • RFID tags are used to collect data via RFID technology (from English Radio Frequency IDentification or radio-identification).
  • This technology is implemented using systems comprising a reader and radio tags (commonly called RFID tags).
  • the reader comprises a first electronic circuit with an integrated circuit connected to a first antenna having a first bandwidth and each radio tag comprises a second electronic circuit with an integrated circuit connected to a second antenna having a second bandwidth substantially identical to the first bandwidth .
  • the first electronic circuit of the reader can thus communicate with the second electronic circuit by the exchange of electromagnetic signals.
  • Radio labels are relatively fragile and very sensitive to heat.
  • the invention aims in particular to allow collection of data, such as identifiers, in a relatively hot environment by limiting the weight of the equipment necessary for collection.
  • a system for collecting data by electromagnetic signals comprising, on the one hand, a collector provided with a first antenna having a first bandwidth, and, on the other hand, at least one remote electronic device comprising a second antenna tuned to exchange signals with the first antenna.
  • the device comprises a thermal protection block in which the second antenna is embedded, and the second antenna is tuned in such a way that the second antenna and the thermal protection block form a radiating assembly having a second bandwidth coinciding with the first bandwidth .
  • the antenna is embedded in a thermal protection block.
  • the block alters the properties of the antenna so that, if the antenna is tuned to the first bandwidth, poor signal transmission will be obtained.
  • the antenna is tuned to form with the protection block a radiating assembly having a second bandwidth which coincides with the first bandwidth thus authorizing an exchange of signals of the same quality as in the absence of protection block thermal.
  • the tuning of the second antenna therefore takes into account the influence of the thermal protection block on the electromagnetic radiation.
  • the invention is suitable for use in the environment of a heat engine with temperatures between 100°C and 250°C or more.
  • Figure 1 is a partial schematic perspective view of an aircraft equipped with a system according to the invention, showing more particularly an engine compartment of this aircraft;
  • Figure 2 is a schematic block view of a data collection system according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic view of this remote device, in section along a plane perpendicular to the substrate of the electronic circuit of the remote device.
  • the engine compartment C includes a front partition Cav, a rear partition Car, two side partitions Cl and a firewall partition Cpf separating the two engines M from each other.
  • the engine compartment C has an upper opening closed by an upper cover Cs.
  • the system comprises a data collector (or reader) generally designated 100 and here a plurality of remote electronic devices 200.
  • the collector 100 comprises an electronic circuit 101 which comprises a printed circuit board 102 carrying an integrated circuit 103 and a transmitter/receiver 104 connected by a connecting cable to an antenna 105 (or first antenna) which is separated from the electronic circuit 101.
  • the integrated circuit 103 includes a processor and a memory containing a program executable by the processor and data.
  • the printed circuit board 102 further comprises at least one connector 106 making it possible to connect the electronic circuit 101 to an avionics network R of the aircraft A.
  • the antenna 105 is tuned to a frequency band (or first bandwidth) which is part of the frequency bands used for RFID devices.
  • the collector 100 is here on board the aircraft: the electronic circuit 101 is arranged outside the engine compartment C; the antenna 105 is arranged in the engine compartment.
  • Each remote device 200 comprises an electronic circuit 201 which includes a printed circuit board 202 carrying an integrated circuit 203 and a transmitter/receiver 204 connected to an antenna 205 tuned to a second frequency band (or second bandwidth) to be able to communicate with the collector 100 as we will see.
  • the integrated circuit 203 includes a processor and a memory containing a computer program, executable by the processor, and data.
  • the remote device 200 can be arranged to perform at least one of the following functions:
  • the electronic circuit 201 of the remote device 200 is connected to a sensor 206 (for example temperature, shock or vibration or pressure).
  • a sensor 206 for example temperature, shock or vibration or pressure.
  • the remote device 200 is a passive type RFID device in the sense that it does not include a battery and is powered by the energy of the signals that it receives via the antenna 205. This type of energy supply for RFID devices is classic.
  • the remote device 200 comprises a thermal protection envelope in which at least the antenna 205 is housed, but here also the entire electronic circuit 201.
  • the remote device 200 also includes a means of compensating for an influence of the thermal protection envelope on the electromagnetic signals exchanged between the two antennas 105, 205. Way to compensation is arranged so that the electromagnetic signals transmitted in the first bandwidth by the antenna 105 are received in the second bandwidth by the antenna 205 and vice versa.
  • the collector 100 can recover the stored data by interrogating the remote device 200.
  • the collection is initiated by the collector 100 which sends a request signal containing a request for data (for example identification), the electronic circuit 201 of the remote device 200, powered by the energy of the request signal, transmits a signal 'identification containing the identifier of the component on which it is attached before sending:
  • TID Transponder ID
  • the electronic circuit 101 of the collector 100 is programmed to collect data automatically before each flight, during the flight or after the flight.
  • the electronic circuit 101 of the collector 100 can be programmed to collect data periodically or all at once.
  • the data recovered by the collector 100 are then transmitted to a predictive maintenance system, for example either via the avionics network R, or by an RFID link initiated with a reader of a maintenance operator.
  • the data recovered by the collector 100 can be stored in the memory of the collector 100 or in a memory connected to the avionics network R.
  • collector 100 can also be programmed to update data stored in the circuit electronic 201 of the remote device 200, such as:
  • the value of a threshold for controlling the storage or transmission of the parameter measured by the remote device 200 is not memorized or is not transmitted as long as it is lower than the threshold value.
  • the temperature can be used to extend the life of the remote device 200. Indeed, if we interrogate a remote device 200 at too high a temperature, we risk aging it prematurely. It is therefore preferable that a remote device 200 does not respond to an RFID request if its internal temperature is too high.
  • the device comprises a thermal protection block 209 in which the second antenna 205 is embedded (namely the electrically conductive part of the second antenna 205 and its support).
  • the second antenna 205 is tuned in such a way that the second antenna 205 and the thermal protection block 209 form a radiating assembly having a second bandwidth coinciding with the first bandwidth.
  • coincidede we mean that each of these two bandwidths overlaps the other by at least a third, or even half of this bandwidth, or more depending on the desired transmission reliability.
  • the bandwidth here extends between -3dB and +3dB around the frequency corresponding to the maximum power of the transmitted signals.
  • the thermal protection block 209 is formed by molding by placing the electronic circuit 201 in a mold comprising rods supporting the electronic circuit 201 at a distance from the walls of the mold, and by pouring the polymer resin into the mold so that it encapsulates the entire electronic circuit 201 while also covering the antenna 205 (the antenna 205 being in contact with the resin of the thermal protection block 209).
  • the electronic circuit 201 of the remote electronic device 200 comprises at least one electronic tuning component 212 of the second antenna 205, the electronic tuning component 212 having been chosen to compensate for a resonant frequency shift of the second antenna 205 caused by the thermal protection block 209.
  • This offset is determined empirically from tests carried out for different thicknesses of thermal protection block 209 around the antenna 205 whose resonance frequency in the air is fixed and known, said thickness being determined as a function of a conductivity thermal protection block 209 and an estimated surrounding temperature during operation.
  • a thickness of 5 mm of resin surrounding the antenna 205 causes a frequency shift equal to 131 MHz: the waves emitted by the antenna 205 outside the thermal protection block 209 have a frequency of 737MHz instead of the expected 868MHz. Since then , when we must encapsulate the antenna 205 of a remote electronic device 200 in a thermal protection block 209 of this 5 mm thick resin, we know that we must tune the antenna to a frequency of 1019 MHz, i.e. the sum of the expected 868MHz and the empirically determined 131 MHz offset.
  • the electronic tuning component 212 forms part here with the antenna 205 of a resonant circuit. It may be a passive resonant circuit, in which the value of a resistance or a capacitance, forming the electronic tuning component, makes it possible to adjust the resonance frequency of the circuit in question to the value of determined frequency. We can also use a more elaborate tunable resonant circuit.
  • the frequency shift could also be determined by simulation based in particular on the electrical permittivity of the resin and the thickness of resin covering the antenna.
  • the antenna 205 comprises at least one portion (shape and dimensions of the tracks) designed so that the assembly formed by the antenna 205 and the thermal protection block 209 resonates in the first passband.
  • the system comprises several remote devices 200 distributed in the engine compartment C, namely:
  • wave return metasurfaces can be provided fixed to the partitions Cav, Car, Cs and/or Cpf and/or the cover Cs to return the waves coming from the antennas 205 to the collector 100 and vice versa.
  • Metasurfaces are surfaces reflecting waves at a given frequency, here that of RFID signals. They can possibly be designed to reflect these waves in a directed manner. It is possible to plan to encapsulate/embed at least one of the metasurfaces in a thermal protection material such as antenna 205.
  • the remote device may have a structure different from that described.
  • the thermal protection block/envelope can be arranged around the antenna only, the antenna being connected by a cable or a connector to the rest of the electronic circuit.
  • polymer resins can be chosen to form the thermal protection envelope and for example an epoxy resin or a silicone resin or a PG 231 or PG 355 resin.
  • the range of use in terms of temperature will preferably be -40 °C (or even -60°C) to +150°C, or even more and beyond 250°C, and the thermal conductivity less than 1 W/ (m.K).
  • the thermal protection block 209 has, around the second antenna 205, a determined thickness as a function of a thermal conductivity of the thermal protection block 209 and an estimated surrounding temperature during operation; and the tuning of the second antenna 205 depends on said thickness.
  • the material of the thermal protection block/envelope will preferably be chosen according to its performance in terms of radio wave transmission.
  • the invention is also applicable to active type RFID devices, that is to say comprising a battery powering the electronic circuit for applications at temperatures preferably below 200°C.
  • the remote device 200 can be arranged to perform functions other than those indicated and for example one or more functions making it possible to estimate a lifespan of the component with which it is associated, such as:
  • the remote device may have a much more basic structure than that described and may only include passive components.
  • the antenna can have a structure different from that described and be made from any electrically conductive element such as a printed circuit track, a cable, a bar or a metasurface.
  • the collector 100 retrieves the identifier of the remote device 200 (this identifier is often called TID and is specific to each RFID device) and it is the information system which makes the correspondence between the TID and the P/N and S/N.
  • this identifier is often called TID and is specific to each RFID device
  • the first solution is simpler to recover the P/N and S/N.
  • the second solution is less expensive in energy, the TID being more directly accessible (this is important when the remote device 200 is at the limit of the range of the RFID antennas and therefore has little energy).
  • the collector can be on board the aircraft or be independent of the aircraft to be used on the ground by a maintenance operator.
  • the invention is applicable to any vehicle equipped with a propulsion engine, namely vehicles of all types, such as land, water or air vehicles, carrying a crew or not. Concerning aerial vehicles, the invention is applicable to fixed or rotary wing aircraft, regardless of the number of engines they contain.

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Abstract

Système de collecte de données par signaux électromagnétiques, comprenant, d'une part, un collecteur (100) pourvu d'une première antenne (105) ayant une première bande passanté, et, d'autre part, au moins un dispositif électronique déporté (200) comportant une deuxième antenne (205) accordée pour échanger des signaux avec la première antenne, caractérisé en ce que le dispositif comporte un bloc de protection thermique (209) dans lequel est noyée la deuxième antenne (205), et en ce que la deuxième antenne (205) est accordée de telle manière que la deuxième antenne (205) et le bloc de protection thermique (209) forment un ensemble rayonnant ayant une deuxième bande passante coïncidant avec la première bande passante. Véhicule (A) comportant au moins un moteur de propulsion (M) disposé dans un compartiment moteur (G), et au moins un dispositif déporté (200) d'un tel système.

Description

SYSTEME DE COLLECTE DE DONNEES SANS FIL
La présente invention concerne le domaine de la collecte de données notamment dans les véhicules , et par exemple pour la collecte de données dans un environnement chaud tel que le compartiment moteur d' un véhicule .
ARRIERE PLAN DE L' INVENTION
Les véhicules motorisés comportent un moteur logé dans un compartiment moteur plus ou moins isolé , notamment thermiquement et phoniquement , du reste du véhicule qui héberge un poste de commande du moteur . Pour commander le fonctionnement du moteur et/ou assurer sa maintenance , il est nécessaire de récupérer un certain nombre d' informations relatives au moteur comme par exemple des données de température, de chocs , de vibrations ainsi que des informations de configurations (par exemple le numéro de produit P/N et le numéro de série S/N) .
Concernant la récupération de données relatives au fonctionnement du moteur : une solution classique est de disposer des capteurs dans le compartiment moteur et de relier ceux-ci par des câbles électriques au poste de commande qui collecte les données en question . Toutefois , l ' utilisation de câbles augmente le poids du véhicule et donc sa consommation d' énergie, et se révèle assez contraignante en terme de conception des véhicules .
Pour la collecte des informations de configuration, une solution classique est de maintenir à j our, dans un système d' information en dehors du véhicule , une liste des composants remplaçables utilisés (on parle couramment de LRU, de l ' anglais Line-Replaceable Uni t) . Toutefois , la recopie des données ( P/N et S/N) est source de travail et surtout d' erreurs (non-respect du potentiel de vie d' un LRU ou mise en œuvre d' une configuration non conforme ) .
Par ailleurs , dans d' autres domaines de la vie courante , comme par exemple l ' emballage et le suivi de colis , il est connu de collecter des données via la technologie RFID (de l ' anglais Radio Frequency IDentifica tion ou radio-identification) . Cette technologie est mise en œuvre au moyen de systèmes comprenant un lecteur et des radio-étiquettes (couramment appelées tag RFID) . Le lecteur comprend un premier circuit électronique à circuit intégré relié à une première antenne ayant une première bande passante et chaque radio-étiquette comprend un deuxième circuit électronique à circuit intégré relié à une deuxième antenne ayant une deuxième bande passante sensiblement identique à la première bande passante . Le premier circuit électronique du lecteur peut ainsi communiquer avec le deuxième circuit électronique par l ' échange de signaux électromagnétiques . Les radio-étiquettes sont relativement fragiles et très sensibles à la chaleur .
OBJET DE L' INVENTION
L' invention a notamment pour but de permettre une collecte de données , comme des identifiants , dans un environnement relativement chaud en limitant le poids de l ' appareillage nécessaire à la collecte .
RESUME DE L ' INVENTION
A cet effet, on prévoit, selon l ' invention un système de collecte de données par signaux électromagnétiques , comprenant, d' une part, un collecteur pourvu d' une première antenne ayant une première bande passante , et, d' autre part, au moins un dispositif électronique déporté comportant une deuxième antenne accordée pour échanger des signaux avec la première antenne . Le dispositif comporte un bloc de protection thermique dans lequel est noyée la deuxième antenne , et la deuxième antenne est accordée de telle manière que la deuxième antenne et le bloc de protection thermique forment un ensemble rayonnant ayant une deuxième bande passante coïncidant avec la première bande passante . Ainsi , il est possible de collecter les données sans recourir à des câbles électriques tout en assurant une trans- mission fiable des données. Cependant, pour protéger l'antenne de la chaleur, l'antenne est noyée dans un bloc de protection thermique. Or, le bloc altère les propriétés de l'antenne de sorte que, si l'antenne est accordée sur la première bande passante, on obtiendra une mauvaise transmission de signaux. Pour y remédier, l'antenne est accordée pour former avec le bloc de protection un ensemble rayonnant ayant une deuxième bande passante qui coïncide avec la première bande passante autorisant ainsi un échange de signaux de même qualité qu'en l'absence de bloc de protection thermique. Avec l'invention, l'accord de la deuxième antenne tient donc compte de l'influence du bloc de protection thermique sur le rayonnement électromagnétique. L'invention est adaptée à une utilisation dans l'environnement d'un moteur thermique avec des températures comprises entre 100°C et 250°C voire plus.
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 .
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
[Fig. 1] la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'un aéronef équipé d'un système selon l'invention, montrant plus particulièrement un compartiment moteur de cet aéronef ;
[Fig. 2] la figure 2 est une vue schématique par bloc d'un système de collecte de données selon l'invention ;
[Fig. 3] la figure 3 est une vue schématique de ce dispositif déporté, en coupe selon un plan perpendiculaire au substrat du circuit électronique du dispositif déporté. DESCRIPTION DETAILLEE DE L' INVENTION
En référence à la figure 1 , l ' invention est ici décrite en application à un aéronef A comportant deux moteurs M placés dans un même compartiment moteur C . Le compartiment moteur C comprend une cloison avant Cav, une cloison arrière Car, deux cloisons latérales Cl et une cloison pare-feu Cpf séparant les deux moteurs M l ' un de l ' autre . Le compartiment moteur C comporte une ouverture supérieure fermée par un capot supérieur Cs .
En référence à la figure 2 , le système selon l ' invention comprend un collecteur (ou lecteur) de données généralement désigné en 100 et ici une pluralité de dispositifs électroniques déportés 200 .
Le collecteur 100 comprend un circuit électronique 101 qui comporte une carte de circuit imprimé 102 portant un circuit intégré 103 et un émetteur/récepteur 104 relié par un câble de liaison à une antenne 105 (ou première antenne ) qui est séparée du circuit électronique 101 . Le circuit intégré 103 comprend un processeur et une mémoire contenant un programme exécutable par le processeur et des données . La carte de circuit imprimé 102 comprend en outre au moins un connecteur 106 permettant de relier le circuit électronique 101 à un réseau avionique R de l ' aéronef A . L' antenne 105 est accordé sur une bande de fréquence (ou première bande passante ) faisant partie des bandes de fréquence utilisées pour les dispositifs RFID . Le collecteur 100 est ici embarqué dans l ' aéronef : le circuit électronique 101 est disposé à l ' extérieur du compartiment moteur C ; l ' antenne 105 est disposée dans le compartiment moteur .
Chaque dispositif déporté 200 comprend un circuit électronique 201 qui comporte une carte de circuit imprimé 202 portant un circuit intégré 203 et un émetteur/récepteur 204 relié à une antenne 205 accordée sur une deuxième bande de fréquence (ou deuxième bande passante ) pour pouvoir communiquer avec le collecteur 100 comme on va le voir . Le circuit intégré 203 comprend un processeur et une mémoire contenant un programme informatique, exécutable par le processeur, et des données . Le dispositif déporté 200 peut être agencé pour réaliser au moins l ' une des fonctions suivantes :
- une fonction de mémorisation d' une identification du composant sur lequel il est fixé ;
- une fonction de mémorisation d' un paramétrage ou d' une configuration du composant sur lequel il est fixé ;
- une fonction de mesure et de mémorisation d' un paramètre environnemental du composant sur lequel il est fixé...
A cette fin, le circuit électronique 201 du dispositif déporté 200 est relié à un capteur 206 (par exemple de température , de choc ou de vibration ou de pression) .
Le dispositif déporté 200 est un dispositif RFID de type passif au sens il ne comporte pas de batterie et est alimenté par l ' énergie des signaux qu' il reçoit via l ' antenne 205 . Ce type d' alimentation en énergie des dispositif RFID est classique .
Le dispositif déporté 200 comporte une enveloppe de protection thermique dans laquelle est logée au moins l ' antenne 205 , mais ici également l ' ensemble du circuit électronique 201 . Le dispositif déporté 200 comporte également un moyen de compensation d' une influence de l ' enveloppe de protection thermique sur les signaux électromagnétiques échangés entre les deux antennes 105 , 205 . Le moyen de compensation est agencé pour que les signaux électromagnétiques transmis dans la première bande passante par l ' antenne 105 soient reçus dans la deuxième bande passante par l ' antenne 205 et inversement .
Ainsi , le collecteur 100 peut récupérer les données mémorisées en interrogeant le dispositif déporté 200 . La collecte est initiée par le collecteur 100 qui envoie un signal de requête contenant une requête de données (par exemple d' identification) , le circuit électronique 201 du dispositif déporté 200 , alimenté par l ' énergie du signal de requête , transmet un signal d' identification contenant l ' identifiant du composant sur lequel il est fixé avant d' envoyer :
- un signal de données contenant les autres données contenues dans sa mémoire .
- un signal d' identification contenant un TID (Transponder ID) .
Le circuit électronique 101 du collecteur 100 est programmé pour collecter les données de manière automatique avant chaque vol , pendant le vol ou après le vol . Le circuit électronique 101 du collecteur 100 peut être programmé pour collecter des données de manière périodique ou en une seule fois . Les données récupérées par le collecteur 100 sont ensuite transmises à un système de maintenance prédictive par exemple soit via le réseau avionique R, soit par une liaison RFID initiée avec un lecteur d' un opérateur de maintenance . Les données récupérées par le collecteur 100 peuvent être stockées dans la mémoire du collecteur 100 ou dans une mémoire reliée au réseau avionique R .
On notera que le collecteur 100 peut aussi être programmé pour mettre à j our des données mémorisées dans le circuit électronique 201 du dispositif déporté 200 , comme :
- l ' identifiant du composant auquel le dispositif déporté 200 est associé ,
- une configuration ou un paramétrage du composant auquel le dispositif déporté 200 est associé ,
- la valeur d' un seuil d' alerte ,
- la valeur d' un seuil de commande de la mémorisation ou de la transmission du paramètre mesuré par le dispositif déporté 200... Par exemple , dans ce dernier cas appliqué à un dispositif déporté 200 mesurant la température , la température n' est pas mémorisée ou n' est pas transmise tant qu' elle est inférieure à la valeur de seuil . Par ailleurs la température peut être utilisée pour prolongée la durée de vie du dispositif déporté 200 . En effet, si on interroge un dispositif déporté 200 à une température trop élevée, on risque de le vieillir prématurément . Il est donc préférable qu' un dispositif déporté 200 ne réponde pas à une requête RFID si sa température interne est trop élevée .
Selon l ' invention , et comme représenté sur la figure 3 , le dispositif comporte un bloc de protection thermique 209 dans lequel est noyée la deuxième antenne 205 (à savoir la partie électriquement conductrice de la deuxième antenne 205 et son support) .
La deuxième antenne 205 est accordée de telle manière que la deuxième antenne 205 et le bloc de protection thermique 209 forment un ensemble rayonnant ayant une deuxième bande passante coïncidant avec la première bande passante . Par « coïncider », on entend que chacune de ces deux bandes passantes se superposent à l ' autre sur au moins un tiers , voire sur la moitié de cette bande passante , ou plus selon la fiabilité de transmission recherchée . La bande passante s ' étend ici entre -3dB et + 3dB autour de la fréquence correspondant à la puissance maximum des signaux transmis . Le bloc de protection thermique 209 est formé par moulage en disposant le circuit électronique 201 dans un moule comportant des tiges supportant le circuit électronique 201 à distance des parois du moule, et en versant dans le moule la résine polymère pour qu' elle encapsule l ' ensemble du circuit électronique 201 en recouvrant également l ' antenne 205 ( l ' antenne 205 étant en contact avec la résine du bloc de protection thermique 209 ) . Le circuit électronique 201 du dispositif électronique déporté 200 comprend au moins un composant électronique d' accord 212 de la deuxième antenne 205 , le composant électronique d' accord 212 ayant été choisi pour compenser un décalage de fréquence de résonance de la deuxième antenne 205 causé par le bloc de protection thermique 209 . Ce décalage est déterminé empiriquement à partir d' essais réalisés pour différentes épaisseurs de bloc de protection thermique 209 autour de l ' antenne 205 dont la fréquence de résonance dans l ' air est fixée et connue , ladite épaisseur étant déterminée en fonction d' une conductivité thermique du bloc de protection thermique 209 et d' une température environnante estimée en cours de fonctionnement .
A titre d' exemple , on sait que sur un dispositif déporté donné appliqué à une transmission RFID, une épaisseur de 5mm de résine entourant l ' antenne 205 provoque un décalage de fréquence égale à 131MHz : les ondes émises par l ' antenne 205 hors du bloc de protection thermique 209 ont une fréquence de 737MHz au lieu de 868MHz attendu . Dès lors , lorsqu'on doit encapsuler l'antenne 205 d'un dispositif électronique déporté 200 dans un bloc de protection thermique 209 de cette résine de 5 mm d'épaisseur, on sait que l'on doit accorder l'antenne sur une fréquence de 1019MHz soit la somme des 868MHz attendus et du décalage de 131 MHz déterminé empiriquement.
Le composant électronique d'accord 212 fait ici partie avec l'antenne 205 d'un circuit résonant. Il peut s'agir d'un circuit résonant passif, dans lequel la valeur d'une résistance ou d'une capacité, formant le composant électronique d'accord, permet d'ajuster la fréquence de résonance du circuit en question sur la valeur de fréquence déterminée. On peut aussi utiliser un circuit résonant accordable plus élaboré.
On pourrait également déterminer le décalage de fréquence par simulation à partir notamment de la permittivité électrique de la résine et de l'épaisseur de résine recouvrant 1' antenne .
En variante, l'antenne 205 comprend au moins une portion (forme et dimensions des pistes) conçue pour que l'ensemble formé par l'antenne 205 et le bloc de protection thermique 209 résonne dans la première bande passante.
Dans le mode de réalisation préférentiel de l'invention, le système comprend plusieurs dispositifs déportés 200 répartis dans le compartiment moteur C, à savoir :
- au moins un sur la cloison avant Cav,
- au moins un sur la cloison arrière Car,
- au moins un sur le capot supérieur Cs,
- au moins un sur la cloison pare-feu Cpf.
Pour améliorer la transmission des signaux, on peut prévoir des métasurfaces de renvoi d'onde fixées sur les cloisons Cav, Car, Cs et/ou Cpf et/ou le capot Cs pour renvoyer les ondes provenant des antennes 205 vers le collecteur 100 et inversement. Les métasurfaces sont des surfaces réfléchissant les ondes à une fréquence donnée, ici celle des signaux RFID. Elles peuvent éventuellement être conçues pour réfléchir de façon dirigée ces ondes. On peut prévoir d' en- capsuler/noyer au moins l'une des métasurfaces dans un matériau de protection thermique comme l'antenne 205.
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 dispositif déporté peut avoir une structure différente de celle décrite.
Le bloc/1 ' enveloppe de protection thermique peut être disposée autour de l'antenne uniquement, l'antenne étant reliée par un câble ou un connecteur au reste du circuit électronique .
D'autres résines polymères peuvent être choisies pour former l'enveloppe de protection thermique et par exemple une résine époxy ou une résine silicone ou une résine PG 231 ou PG 355. La plage d'utilisation en terme de température sera de préférence de -40°C (voire -60°C) à +150°C, voire plus et au-delà de 250 °C, et la conductivité thermique inférieure à 1 W/ (m.K) . On choisira en outre de préférence une résine la plus dure possible, avec une dureté Shore D au moins égale à 30 pour assurer une protection mécanique de l'antenne et du circuit électronique.
Optionnellement , le bloc de protection thermique 209 a, autour de la deuxième antenne 205, une épaisseur déterminée en fonction d' une conductivité thermique du bloc de protection thermique 209 et d' une température environnante estimée en cours de fonctionnement ; et l ' accord de la deuxième antenne 205 dépend de ladite épaisseur .
Le matériau du bloc / de l ' enveloppe de protection thermique sera de préférence choisi en fonction de ses performances en matière de transmission d' onde radioélectrique . L' invention est applicable aussi aux dispositifs RFID de type actif , c' est-à-dire comprenant une batterie d' alimentation du circuit électronique pour des applications à des températures de préférence inférieures à 200 °C .
Le dispositif déporté 200 peut être agencé pour réaliser d' autres fonctions que celles indiquées et par exemple une ou plusieurs fonctions permettant d' estimer une durée de vie du composant auquel il est associé , comme :
- incrémenter un compteur à chaque lecture du dispositif déporté 200 par le collecteur 100 en se basant sur l ' hypothèse qu' une lecture est réalisée après chaque cycle de fonctionnement ;
- incrémenter un compteur sur une commande RFID spécifique utilisée à chaque démarrage du moteur pour compter le nombre de cycles pendant lesquels le moteur est en fonctionnement ;
- mesurer une température au moyen d' un capteur de température intégré pour compter le nombre de cycles voir le temps de fonctionnement du LRU ( ce qui suppose que le dispositif déporté 200 soit alimenté en permanence pour mesurer et traiter de l ' information de température : soit parce que l ' antenne 205 est soumise en permanence à un rayonnement radioélectrique, soit parce que le dispositif déporté 200 incorpore une batterie ) ;
- mesurer une accélération au moyen d' un accéléromètre intégré pour compter le nombre de cycles voir le temps de fonctionnement du LRU ( ce qui suppose que le dispositif déporté 200 soit alimenté en permanence pour mesurer et traiter de l ' information d' accélération : soit parce que l ' antenne 205 est soumise en permanence à un rayonnement radioélectrique , soit parce que le dispositif déporté 200 incorpore une batterie ) .
Le dispositif déporté peut avoir une structure beaucoup plus basique que celle décrite et ne comprendre que des composants passifs .
L' antenne peut avoir une structure différente de celle décrite et être réalisée à partir de tout élément électriquement conducteur comme une piste de circuit imprimé , un câble, une barre ou une métasurface .
Il y deux manières d' identifier le composant auquel un dispositif déporté 200 est associé :
- soit les données S/N et P/N sont stockées dans la mémoire du dispositif déporté 200 comme décrit plus haut ;
- soit le collecteur 100 récupère l ' identifiant du dispositif déporté 200 ( cet identifiant est souvent appelé TID et est propre à chaque dispositif RFID) et c' est le système d' information qui fait la correspondance entre le TID et les P/N et S/N .
La première solution est plus simple pour récupérer les P/N et S/N . La deuxième solution est moins coûteuse en énergie, le TID étant plus directement accessible ( ceci a son importance lorsque le dispositif déporté 200 est en limite de portées des antennes RFID et dispose donc de peu d' énergie) .
Le collecteur peut être embarqué à bord de l'aéronef ou être indépendant de l'aéronef pour être utilisé au sol par un opérateur de maintenance . L'invention est applicable à tout véhicule équipé d'un moteur de propulsion, à savoir des véhicules de tout type, comme des véhicules terrestres, nautiques ou aériens, embarquant un équipage ou non. Concernant les véhicules aériens, l'invention est applicable aux aéronefs à voilure fixe ou tournante, quel que soit le nombre de moteurs qu'ils comportent.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de collecte de données par signaux électromagnétiques, comprenant, d'une part, un collecteur (100) pourvu d'une première antenne (105) ayant une première bande passante, et, d'autre part, au moins un dispositif électronique déporté (200) comportant une deuxième antenne (205) accordée pour échanger des signaux avec la première antenne, caractérisé en ce que le dispositif comporte un bloc de protection thermique (209) dans lequel est noyée la deuxième antenne (205) , et en ce que la deuxième antenne (205) est accordée de telle manière que la deuxième antenne (205) et le bloc de protection thermique (209) forment un ensemble rayonnant ayant une deuxième bande passante coïncidant avec la première bande passante.
2. Système selon la revendication 1, dans lequel le dispositif électronique déporté (200) comprend au moins un composant électronique d'accord de la deuxième antenne (205) , le composant électronique d'accord ayant été choisi pour compenser un décalage de fréquence de résonance de la deuxième antenne (205) causé par le bloc de protection thermique (209) .
3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le bloc de protection thermique (209) a, autour de la deuxième antenne (205) , une épaisseur déterminée en fonction d'une conductivité thermique du bloc de protection thermique (209) et d'une température environnante estimée en cours de fonctionnement ; et l'accord de la deuxième antenne (205) dépend de ladite épaisseur.
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bloc de protection thermique (209) est réalisé dans une résine polymère.
5. Système selon la revendication 4, dans lequel la résine polymère a une conductivité thermique inférieure à 1W/ (m.K) .
6. Système selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la résine polymère est une résine silicone ou une résine époxy .
7. Véhicule (A) comportant au moins un moteur de propulsion (M) disposé dans un compartiment moteur (C) , et au moins un dispositif déporté (200) d'un système selon l'une quelconque des revendications précédentes, le dispositif déporté (200) étant fixé dans le compartiment moteur (C) .
8. Véhicule selon la revendication 7, le véhicule étant un aéronef.
9. Véhicule selon la revendication 8, l'aéronef étant un hélicoptère.
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