FR3060756A1 - Dispositif electronique de detection d'un flux d'air - Google Patents

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Abstract

Dispositif électronique de détection d'un flux d'air comprenant au moins un capteur comprenant au moins une paire de lamelles, chaque lamelle comprenant une thermo-résistance et ayant une extrémité fixe, l'autre extrémité étant libre et recouvrant l'extrémité libre de l'autre lamelle, au moins une lamelle étant souple de façon à former un interrupteur d'un circuit électrique, un flux d'air d'une vitesse supérieure à un vitesse prédéterminée pouvant faire passer le capteur d'un premier état, correspondant à l'interrupteur fermé, dans lequel les extrémités libres des lamelles sont en contact, à un deuxième état, correspondant à l'interrupteur ouvert, dans lequel ledit contact est rompu, le dispositif électronique comprenant un module de détection permettant de mesurer, pour chaque capteur, une résistance du circuit électrique, la résistance correspondant aux thermo-résistances connectées en parallèle lorsque l'interrupteur est fermé ou à l'une des thermo-résistances lorsque l'interrupteur est ouvert.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national
060 756
62597
COURBEVOIE ©IntCI8: G 01 P 5/08 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
©) Date de dépôt : 16.12.16. (© Demandeur(s) : AIRBUS OPERATIONS Société par
(30) Priorité : actions simplifiée — FR.
@ Inventeur(s) : CHARON PIERRE.
(© Date de mise à la disposition du public de la
demande : 22.06.18 Bulletin 18/25.
(© Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux @ Titulaire(s) : AIRBUS OPERATIONS Société par
apparentés : actions simplifiée.
©) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : LE GUEN & ASSOCIES Société civile
professionnelle.
DISPOSITIF ELECTRONIQUE DE DETECTION D'UN FLUX D'AIR.
FR 3 060 756 - A1
Dispositif électronique de détection d'un flux d'air comprenant au moins un capteur comprenant au moins une paire de lamelles, chaque lamelle comprenant une thermorésistance et ayant une extrémité fixe, l'autre extrémité étant libre et recouvrant l'extrémité libre de l'autre lamelle, au moins une lamelle étant souple de façon à former un interrupteur d'un circuit électrique, un flux d'air d'une vitesse supérieure à un vitesse prédéterminée pouvant faire passer le capteur d'un premier état, correspondant à l'interrupteur fermé, dans lequel les extrémités libres des lamelles sont en contact, à un deuxième état, correspondant à l'interrupteur ouvert, dans lequel ledit contact est rompu, le dispositif électronique comprenant un module de détection permettant de mesurer, pour chaque capteur, une résistance du circuit électrique, la résistance correspondant aux thermo-résistances connectées en parallèle lorsque l'interrupteur est fermé ou à l'une des thermo-résistances lorsque l'interrupteur est ouvert.
Figure FR3060756A1_D0001
Figure FR3060756A1_D0002
La présente invention concerne le domaine des systèmes embarqués dans un avion, et plus particulièrement celui des systèmes de détection de surchauffe d’un élément de l’avion (« OverHeat Détection System » en anglais).
Un avion comprend des systèmes permettant de détecter une éventuelle surchauffe d’un élément, tel un réacteur ou une tuyère, ladite surchauffe pouvant être liée à une anomalie, par exemple une fuite d’un fluide chaud. Il est commun d’utiliser des capteurs de températures comprenant un eutectique. Un eutectique est un mélange de deux corps purs qui fond et se solidifie à température constante, par exemple un mélange d’eau et de sel. Un tel mélange passe donc de l’état solide à l’état liquide, et vice-versa, à une température constante prédéfinie. Un capteur peut se présenter sous la forme d’un câble, comprenant une âme conductrice et une enveloppe, elle aussi conductrice. A l’intérieur de ce câble, entre l’âme et l’enveloppe, un eutectique est présent. Cet eutectique est typiquement un isolant électrique lorsqu’il est à l’état solide, et devient un conducteur électrique à l’état liquide. Un mélange eau et sel est communément utilisé, lequel mélange étant un conducteur électrique à l’état liquide, la conductivité dépendant de la proportion de sel dans le mélange. L’âme centrale est typiquement en nickel, l’enveloppe extérieure est typiquement un superalliage, c'est-àdire un alliage contenant une grande quantité de nickel et de chrome. Une tension électrique, typiquement une tension alternative de basse-fréquence, est appliquée entre l’âme centrale et l’enveloppe extérieure. Lorsque l’eutectique est à l’état solide, aucun courant ne peut passer, l’eutectique étant un isolant électrique dans cet état. Au contraire, lorsqu’une section du câble est chauffée à une température telle que l’eutectique compris dans le câble passe à l’état liquide, un courant électrique peut circuler entre l’âme centrale et l’enveloppe extérieure. Il est ainsi possible de détecter ce courant électrique et d’en déduire qu’au moins une section du câble est soumise à une température supérieure à la température de fusion de l’eutectique.
Ce type de détecteur de surchauffe, utilisant un eutectique, présente de nombreux inconvénients. Tout d’abord, l’installation de tels capteurs dans un avion pose de nombreuses contraintes du fait de la rigidité des câbles détecteurs. Cette rigidité est inhérente à la nécessité d’avoir une âme centrale et une enveloppe extérieure constituées d’un matériau conducteur électrique pouvant résister à de hautes températures, bien souvent un matériau métallique peu souple. Ces câbles possèdent ainsi fréquemment des contraintes sur le rayon de courbure qu’ils peuvent prendre, particulièrement au niveau des connecteurs permettant leur connexion au système de détection de surchauffe. De tels capteurs doivent aussi être installés en prenant en compte une éventuelle dilatation des éléments sur lesquels ils sont montés. D’autre part, l’eutectique compris dans le capteur doit être prévu pour supporter les contraintes environnementales propres à un avion, particulièrement des vibrations. Plus globalement, de tels capteurs ne permettent pas de savoir en quel point du câble détecteur la surchauffe s’est produite. De tels capteurs ne permettent pas de localiser une surchauffe plus précisément que sur le câble, qui peut potentiellement être long.
Il est donc nécessaire de proposer un système permettant de pallier ces inconvénients.
L’invention concerne un dispositif électronique embarqué de détection d’un flux d’air, le dispositif électronique comprend un support permettant un passage du flux d’air et au moins un capteur disposé dans le passage du flux d’air, chaque capteur comprend au moins une paire de lamelles, chaque lamelle comprenant une thermo-résistance et ayant une extrémité fixée au support, l’autre extrémité de ladite lamelle étant libre et recouvrant l’extrémité libre de l’autre lamelle de la paire de lamelles, au moins une lamelle étant souple de façon à former un interrupteur d’un circuit électrique, un flux d’air d’une vitesse supérieure à un vitesse prédéterminée pouvant faire passer le capteur d’un premier état, correspondant à l’interrupteur fermé, dans lequel les extrémités libres des lamelles se recouvrant sont en contact, à un deuxième état, correspondant à l’interrupteur ouvert, dans lequel ledit contact est rompu, le dispositif électronique comprenant un module de détection permettant de mesurer, pour chaque capteur, une résistance électrique du circuit électrique du capteur entre deux bornes prédéfinies, la résistance électrique mesurée correspondant aux thermo-résistances du capteur connectées en parallèle lorsque l’interrupteur est fermé ou à l’une seulement des thermo-résistances du capteur lorsque l’interrupteur est ouvert.
Avantageusement, le dispositif électronique de détection d’un flux d’air permet de cumuler une détection d’un flux d’air d’une certaine température par la mesure de la variation des résistances électriques des thermo-résistances tout en permettant une détection d’un flux d’air important, c’est-à-dire d’une vitesse supérieure à une vitesse prédéterminée, de façon immédiate, la résistance mesurée doublant immédiatement (si les deux thermo-résistances sont choisies égales). Une pluralité de capteurs permet de plus une localisation précise du flux d’air.
Selon un mode de réalisation complémentaire de l’invention, le dispositif électronique est adapté pour déterminer une estimation d’une vitesse du flux d’air en fonction de l’évolution d’au moins une résistance électrique mesurée au cours du temps.
Avantageusement, le dispositif électronique peut déterminer une vitesse d’un flux d’air à partir des mesures d’au moins une résistance électrique d’un capteur au cours du temps. En effet, la vitesse de variation de la température d’un capteur, et donc de sa résistance électrique, est liée à la vitesse du flux d’air.
Selon un mode de réalisation complémentaire de l’invention, chaque lamelle est constituée d’un matériau conducteur électrique et souple, chaque lamelle constituant une partie du circuit électrique.
Selon un mode de réalisation complémentaire de l’invention, chaque lamelle constitue un bilame, les extrémités libres des lamelles d’un capteur étant en contact avec une précontrainte à une première température prédéterminée, le contact entre les deux extrémités libres étant rompu à une deuxième température prédéterminée, la deuxième température étant plus élevée que la première température.
Selon un mode de réalisation complémentaire de l’invention, le module de détection comprenant un multiplexeur permet de connecter chaque capteur à un pont de Wheatstone.
Selon un mode de réalisation complémentaire de l’invention, le dispositif électronique comprend un premier et un deuxième modules de détection permettant de mesurer une résistance électrique du circuit électrique de chaque capteur, le premier module de détection, dit normal, étant connecté à une lamelle de la paire de lamelles du capteur, le deuxième module de détection, dit redondant, étant connecté à l’autre lamelle de ladite paire de lamelles, la résistance électrique mesurée par chaque module de détection correspondant aux thermo-résistances du capteur connectées en parallèle lorsque l’interrupteur est fermé ou à l’une des thermo-résistances du capteur pour le premier module de détection et à l’autre thermo-résistance pour le deuxième module de détection lorsque l’interrupteur est ouvert.
L’invention concerne également un procédé d’estimation d’un flux d’air, le procédé étant mis en œuvre par un dispositif électronique de détection d’un flux d’air tel que décrit dans ce document, le procédé comprenant les étapes de :
déterminer, à un premier moment, une première résistance électrique, déterminer, à un deuxième moment, une deuxième résistance électrique, estimer un flux d’air en fonction du rapport entre la différence entre la deuxième résistance et la première résistance et la différence entre le deuxième moment et le premier moment.
L’invention concerne également un programme d’ordinateur, qui peut être stocké sur un support et/ou téléchargé d’un réseau de communication, afin d’être lu par un processeur. Ce programme d’ordinateur comprend des instructions pour implémenter tout ou partie des étapes du procédé d’estimation d’un flux d’air mentionné dans ce document, lorsque ledit programme est exécuté par le processeur.
L’invention concerne également un moyen de stockage d’informations comprenant un tel programme d’ordinateur.
Les caractéristiques de l’invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d’autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
- la Fig. 1 illustre schématiquement un dispositif électronique embarqué de détection d’un flux d’air, le dispositif électronique comprenant un support permettant un passage du flux d’air et des capteurs disposés dans le passage du flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention ;
- les Figs. 2A et 2B illustrent schématiquement une vue d’un capteur d’un dispositif électronique embarqué de détection d’un flux d’air, selon deux modes de réalisation de l’invention ;
- la Fig. 3 illustre schématiquement une autre vue d’un capteur d’un dispositif électronique embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention ;
- la Fig. 4 illustre schématiquement un circuit électrique d’un capteur d’un dispositif électronique embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention ;
- la Fig. 5 illustre schématiquement un dispositif électronique embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention ;
- la Fig. 6 illustre un premier exemple de mesures de la résistance d’un capteur d’un dispositif électronique embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention ;
- la Fig. 7 illustre un deuxième exemple de mesures de la résistance d’un capteur d’un dispositif électronique embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention.
La Fig. 1 illustre schématiquement un dispositif électronique embarqué 100 de détection d’un flux d’air, le dispositif électronique 100 comprenant un support 101 permettant un passage du flux d’air et des capteurs 110, 120, 130, 140 et 150 disposés dans le passage du flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention.
Le support 101 est typiquement adapté pour être fixé autour d’une bouche de ventilation permettant potentiellement le passage d’un flux d’un fluide, par exemple de l’air chaud. Chaque capteur 110, 120, 130, 140 et 150 comprend au moins une paire de lamelles respectivement « 111 et 112 », « 121 et 122 », « 131 et 132 », « 141 et 142 » et « 151 et 152 », chaque lamelle comprenant une thermo-résistance (non illustrée ici) et ayant une extrémité fixée au support 101, l’autre extrémité de ladite lamelle étant libre et recouvrant l’extrémité libre de l’autre lamelle de la paire de lamelles, au moins une lamelle étant souple de façon à former un interrupteur d’un circuit électrique, un flux d’air d’une vitesse supérieure à un vitesse prédéterminée pouvant faire passer le capteur d’un premier état, correspondant à l’interrupteur fermé, dans lequel les extrémités libres des lamelles se recouvrant sont en contact, à un deuxième état, correspondant à l’interrupteur ouvert, dans lequel ledit contact est rompu. Selon le mode de réalisation, le nombre de capteurs utilisés peut varier. Un plus grand nombre de capteurs permet de mieux localiser une éventuelle fuite d’air chaud.
Dit autrement, chaque capteur 110, 120, 130, 140 ou 150 comprend deux lamelles, chacune étant fixée par une extrémité sur le support 101. Les lamelles sont par exemple fixées de part et d’autre du passage du flux d’air, c’est-à-dire à l’intérieur, sur des côtés opposés sur support 101. Les extrémités libres des lamelles se recouvrent et sont en contact. Au moins une des deux lamelles étant souple, un flux d’air, par la pression exercée sur la lamelle souple, peut déformer ladite lamelle suffisamment pour que le contact entre les deux lamelles soit rompu. Cela permet de constituer un interrupteur, l’interrupteur étant fermé lorsque le flux d’air est faible, c’est-à-dire possède une vitesse faible, c’est-à-dire inférieure à une vitesse prédéterminée. En effet, dans ce cas, la pression exercée n’est pas suffisante pour écarter suffisamment les deux lamelles. L’interrupteur s’ouvre lorsque le flux d’air est fort, c’est-à-dire possède une vitesse supérieure à la vitesse prédéterminée. Il est possible de définir la vitesse prédéterminée déclenchant l’ouverture de l’interrupteur en modifiant la section des lamelles, afin d’offrir plus ou moins de prise au flux d’air, ou bien en jouant sur la souplesse des lamelles. Selon un mode de réalisation, les deux lamelles de chaque capteur sont souples.
Le dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air comprend un câblage 102 permettant de connecter chaque capteur 110, 120, 130, 140 et 150 à un module de détection 104. Possiblement, le dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air comprend un deuxième câblage 105 permettant de connecter un deuxième module de détection 105. Dans ce cas, une redondance est obtenue, le premier module de détection 104, dit « normal », étant redondé par le deuxième module de détection 105, dit « redondant ». Cela permet de pallier un éventuel défaut du câblage 102 ou 103, ou bien un éventuel défaut du module de détection 104 ou 105.
Le module de détection 104 ou 105 permet de mesurer, pour chaque capteur 110, 120, 130, 140 et 150, une résistance électrique du circuit électrique dudit capteur entre deux bornes prédéfinies, la résistance électrique mesurée correspondant aux thermorésistances du capteur connectées en parallèle lorsque l’interrupteur est fermé ou à l’une seulement des thermo-résistances du capteur lorsque l’interrupteur est ouvert. Les deux bornes prédéfinies correspondent typiquement d’une part à une masse du dispositif électronique 100 et d’autre part à une borne d’une thermo-résistance.
Selon un mode de réalisation, le câblage 102 est connecté à chaque capteur 110, 120, 130, 140 et 150 via une connexion réalisée sur le côté gauche du support 101 et le câblage 103 via une connexion sur le côté droit du support 101. In fine, et comme décrit ci-après, quand un interrupteur d’un capteur est ouvert, le module de détection 104, dit « normal », mesure la résistance électrique de la thermo-résistance comprise sur la lamelle gauche du capteur (par exemple la lamelle 111, 121, 131, 141 ou 151). De même, quand un interrupteur d’un capteur est ouvert, le module de détection 105, dit « redondant », mesure la résistance électrique de la thermo-résistance comprise sur la lamelle droite du capteur (par exemple la lamelle 112, 122, 132, 142 ou 152).
Ainsi, selon un mode de réalisation, le module de détection 104, dit « normal », respectivement le module de détection 105, dit «redondant», est connecté, via le câblage 102, respectivement 103, à chaque capteur 110, 120,130,140 et 150. Le module de détection 104, respectivement 105, comprend possiblement un multiplexeur afin d’éviter que tous les capteurs ne soient connectés les uns aux autres et afin de permettre une mesure individuelle de la résistance électrique de chaque capteur 110, 120, 130, 140 et 150.
Selon un mode de réalisation, chaque lamelle d’un capteur 110, 120, 130, 140 et 150 est constituée d’un matériau conducteur électrique et souple, chaque lamelle constituant une partie du circuit électrique dudit capteur.
Dans la représentation des lamelles faites dans la Fig. 1, pour une meilleure compréhension, les lamelles de chaque paire de lamelles des capteurs 110, 120, 130, 140 et 150 sont représentées légèrement décalées. Selon un autre mode de réalisation, les lamelles se recouvrent en étant exactement superposées l’une par rapport à l’autre.
Selon un mode de réalisation complémentaire de l’invention, chaque lamelle constitue un bilame (« bimetallic strip » en anglais). Les extrémités libres des lamelles d’un capteur sont en contact, avec une précontrainte, à une première température prédéterminée, le contact entre les deux extrémités libres étant rompu à une deuxième température prédéterminée, la deuxième température étant plus élevée que la première température. Dit autrement, chaque lamelle est un bilame, c’est-à-dire que chaque lamelle a tendance à se déformer dans un sens ou un autre selon l’évolution de la température. Les lamelles sont disposées de façon à ce que les extrémités libres des lamelles soient en contact avec une précontrainte à une température prédéterminée, typiquement une température dite « normale » d’utilisation du dispositif électronique 100. Une température dite « normale », ou « ambiante », est une température à laquelle est utilisé le dispositif électronique 100 sans aucune présence de flux d’air chaud. Les extrémités libres des lamelles d’un ou des capteur(s) 110, 120, 130, 140 et 150 sont mises en contact avec une précontrainte afin que le contact entre ces extrémités libres ne soit pas rompu à la moindre élévation de température. Les forces de déformation des bilames dues à l’élévation de la température doivent dépasser la force de précontrainte pour que le contact se rompe. Les lamelles sont aussi disposées de façon à ce qu’une élévation de la température ait tendance à éloigner les extrémités libres des lamelles l’une de l’autre, le contact étant rompu entre les deux extrémités libres lorsqu’une température prédéterminée, dite de « rupture », supérieure à la température ambiante dite « normale », est atteinte.
Ainsi, selon ce mode de réalisation de l’invention, le contact entre deux extrémités libres des lamelles d’un capteur 110, 120, 130, 140 et 150 peut être rompu selon l’une et/ou l’autre des raisons suivantes :
- la vitesse d’un flux d’air, par la pression du flux d’air exercée sur chaque lamelle, déforme les deux lamelles souples et écarte les deux extrémités libres, permettant une rupture du contact, et/ou,
- l’élévation de température est à l’origine de la déformation des lamelles, chaque lamelle étant un bilame, la déformation de chaque lamelle permettant la rupture du contact.
Ainsi, un flux d’air d’une grande vitesse et d’une température élevé cause une rupture rapide du contact entre les extrémités libres des lamelles d’un capteur. La variation instantanée de la résistance électrique du capteur lors de la rupture du contact permet une détection rapide de ce flux d’air. Le fait que chaque lamelle soit un bilame et constitué de matériaux souples permet ainsi une synergie entre les deux effets. De plus, cela permet une redondance de la détection d’un flux d’air, le contact pouvant être rompu par le flux d’air même si les bilames ne fonctionnent pas. C’est le cas par exemple si ledit flux d’air est à une température dite « normale » ou « ambiante », ou plus généralement, à une température inférieure à la température dite de « rupture ».
Les Figs. 2A et 2B illustrent schématiquement une vue d’un capteur 110 d’un dispositif électronique 100 embarqué de détection d’un flux d’air, selon deux modes de réalisation de l’invention. Les Figs. 2A et 2B peuvent correspondre tout aussi bien aux capteurs 120,130,140 ou 150. Considérant que la Fig. 1 est une vue de face du dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air, les Figs. 2A et 2B sont aussi des vues de face du capteur 110. Dit autrement, les Figs. 2A et 2B sont des vues plus précises de la Fig. 1 permettant de détailler deux architectures du capteur 110 selon une même vue.
La Fig. 2A illustre schématiquement une vue d’un capteur 110 d’un dispositif électronique 100 embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention. Dans ce mode de réalisation, le capteur 110 comprend une paire de lamelles 111 et 112, disposées face à face. Une extrémité de la lamelle 111 est fixée au support 100, dans sa partie gauche, une extrémité de la lamelle 112 est fixée au support 100, dans sa partie droite. Les deux extrémités libres des lamelles 111 et 112 se recouvrent en étant en contact en situation normale, c’est-à-dire sans flux d’air.
Chaque lamelle 111 et 112 comprend une thermo-résistance, respectivement la thermo-résistance 201 et la thermo-résistance 202. Chaque thermo-résistance 201 et 202 est typiquement une résistance de platine, par exemple un thermomètre à résistance de platines dit « PtlOO ». Selon un mode de réalisation, une thermistance, ou tout élément dont la résistance électrique varie en fonction de la température, est utilisé à la place d’une thermo-résistance. Chaque thermo-résistance 201 et 202 comprend deux connecteurs de sortie. Un connecteur de sortie de chaque thermo-résistance est connecté (points C et D de la Fig. 4 ci-après) à la masse du dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air, par exemple via l’intermédiaire du câble 201A, respectivement 201B. Les câbles 201A et 201B sont isolés afin de ne pas créer de court-circuit avec chaque lamelle 111 et 112. L’autre connecteur de sortie est connecté à la lamelle, la lamelle étant constituée d’un matériau conducteur d’électricité. Ainsi, la thermo-résistance 201, respectivement 202, est connectée, d’une part à la masse, via le câble électrique 201 A, respectivement 201B, et d’autre part à la lamelle 111, respectivement 112. Chaque lamelle est par exemple constituée d’un matériau souple et conducteur d’électricité, typiquement un acier. Selon ce mode de réalisation, la lamelle 111 est connectée (point A de la Fig. 4 ci-après) au module de détection 104 via le câblage 102. Si un module de détection redondant 105 est utilisé, la lamelle 112 est connectée (point B de la Fig. 4 ciaprès) à ce module de détection redondant 105 via le câblage 103. Chaque module de détection 104 et 105 est connecté à la masse du dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air.
Selon un mode de réalisation, une lamelle est constituée d’un support métallique souple sur lequel est déposé un substrat isolant. Une couche de platine est déposée sur le substrat isolant, un point de contact entre la couche de platine et le support métallique est créé, typiquement vers l’extrémité libre de la lamelle.
La Fig. 2B illustre schématiquement une vue d’un capteur 110 d’un dispositif électronique 100 embarqué de détection d’un flux d’air, selon un autre mode de réalisation de l’invention. Dans ce mode de réalisation, le capteur 110 comprend une paire de lamelles, disposées face à face, chaque lamelle étant constituée de deux souslamelles 111A, 111B, 112A et 112B. Une extrémité de chaque sous-lamelle 111A, et 111B est fixée au support 100, dans sa partie gauche, une extrémité de chaque souslamelle 112A et 112B est fixée au support 100, dans sa partie droite. Les extrémités libres des sous-lamelles 111A, 111B, 112A et 112B se recouvrent en étant en contact en situation normale, c’est-à-dire sans flux d’air. Les sous-lamelles sont constituées d’un matériau souple et conducteur d’électricité. La thermo-résistance 201, respectivement 202, est connectée d’une part à la sous-lamelle 111A, respectivement 112A, et d’autre part à la sous-lamelle 111B, respectivement 112B. Les sous-lamelles 111B et 112B sont typiquement mises à la masse du dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air. La sous-lamelle 111A est typiquement connectée au module de détection 104 via le câble 102. Si un module de détection redondant 105 est utilisé, la sous-lamelle 112A est connectée à ce module de détection redondant 105 via le ίο câblage 103. Chaque module de détection 104 et 105 est connecté à la masse du dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air.
Dans les Figs. 2A et 2B, un flux d’air d’une vitesse supérieure à une vitesse prédéterminée peut faire passer le capteur 110 d’un premier état, correspondant à l’interrupteur fermé, dans lequel les extrémités libres des lamelles 111 et 112, respectivement 111A et 112A ou 111B et 112B, se recouvrant sont en contact, à un deuxième état, correspondant à l’interrupteur ouvert, dans lequel ledit contact est rompu. Un tel flux d’air 300 est illustré ci-après dans la Fig. 3.
La Fig. 3 illustre schématiquement une autre vue d’un capteur d’un dispositif électronique 100 embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention. La Fig. 3 correspond à une vue de profil du dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air illustré en Fig. 1, plus précisément d’une vue de profil d’un capteur 110 tel qu’illustré dans la Fig. 2A. Dans cette Fig. 3, le recouvrement des lamelles 111 et 112 est représenté, la lamelle 112 étant au-dessus de la lamelle 111. Les deux lamelles sont en contact en situation normale, c’est-à-dire sans flux d’air. Un flux d’air 300 peut provenir de sous le support 101. Plus le flux d’air sera important, plus les lamelles 111 et 112, souples, auront tendance à se courber vers le haut, jusqu’à un point tel que le contact entre les lamelles sera rompu.
La Fig. 4 illustre schématiquement un circuit électrique d’un capteur 110 (ou 120, 130, 140 et 150) d’un dispositif électronique 100 embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention. « Il » représente l’interrupteur formé par le contact - ou le non contact - des lamelles 111 et 112. Les points C et D sont typiquement reliés à la masse du dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air, possiblement via les câbles 201A et 201B. Le point A correspond à la lamelle 111, le point B à la lamelle 112. L’interrupteur « 12 » correspond au mode de réalisation illustré en Fig. 2B, dans lequel les sous-lamelles 11 IB et 112B, connectées à la masse, peuvent rompre leur contact. Cet interrupteur « 12 » est absent dans le mode de réalisation illustré dans la Fig. 2A. Ainsi, lorsque l’interrupteur « Il » est fermé (lamelles 111 et 112 en contact), la résistance électrique entre les points A et C (ou les points B et D) est celle des thermo-résistances 201 et 202 placées en parallèle. Au contraire, lorsque l’interrupteur « Il » est ouvert (contact entre les lamelles rompu sous la pression d’un flux d’air 300 d’une vitesse supérieure à une vitesse prédéterminée), la résistance électrique entre les points A et C est celle de la thermo-résistance 201, et la résistance électrique entre les points B et D est celle de la thermo-résistance 202.
La Fig. 5 illustre schématiquement un dispositif électronique 100 embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention.
Dans cette Fig. 5, les capteurs 110,120,130,140 et 150 sont semblables au capteur illustré dans la Fig. 4. Le module de détection 104 est représenté comme comprenant un multiplexeur 401 et un pont de Wheatstone 410 afin de pouvoir mesurer la résistance électrique de chaque capteur 110, 120, 130, 140 et 150 indépendamment. Le module de détection redondant 105, optionnel, est représenté comme comprenant un multiplexeur 402 et un pont de Wheatstone 411 afin de pouvoir mesurer la résistance électrique de chaque capteur 110, 120, 130, 140 et 150 indépendamment. Selon un mode de réalisation, les multiplexeurs 401 et 402 sont synchronisés afin de ne pas permettre une mesure de la résistance électrique d’un même capteur en même temps par les deux ponts de Wheatstone 410 et 411. Tout autre dispositif qu’un pont de Wheatstone peut être utilisé afin de déterminer la résistance électrique d’un capteur.
La Fig. 6 illustre un premier exemple de mesures de la résistance d’un capteur d’un dispositif électronique 100 embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention.
L’axe des abscisses représente le temps « t », l’axe des ordonnées la résistance électrique « R » d’un capteur mesurée par le module de détection 104 ou 105.
Dans cet exemple, les thermo-résistances 201 et 202 sont choisies identiques, la résistance électrique de chaque thermo-résistance augmentant sous l’effet de la température.
Dans un régime normal, préalablement au moment « tl », la température du dispositif électronique 100 est celle de la température ambiante, la température du dispositif électronique 100 est stable, la résistance électrique mesurée est donc stable et a pour valeur « RI ». Au moment « tl » une fuite, se manifestant par un flux d’air chaud, c’est-à-dire un flux d’air à une température supérieure à la température ambiante, se produit. Les capteurs soumis au flux d’air chaud, voient leur température augmenter, la résistance des thermo-résistances 201 et 202 augmente donc avec le temps. Cette résistance électrique augmente jusqu’au moment « t2 » où la température des thermorésistances 201 et 202 se stabilise à la température du flux d’air chaud. La résistance électrique mesurée à partir de « t2 » est donc stable et a pour valeur « R2 ». Dans cet exemple de la Fig. 6, la vitesse du flux d’air ne permet pas de rompre le contact entre les lamelles 111 et 112, la résistance électrique mesurée (« RI » ou « R2 ») correspond donc à la valeur des thermo-résistances 201 et 202 placées en parallèle. Dit autrement, les deux thermo-résistances étant identiques, « RI » vaut la moitié de la résistance électrique de la thermo-résistance 201 ou 202 à température ambiante. De même, « R2 » vaut la moitié de la résistance électrique de la thermo-résistance 201 ou 202 placée à la température du flux d’air chaud.
Moyennant un calibrage ou une connaissance des caractéristiques techniques des thermo-résistances 201 et 202, la connaissance de la résistance électrique mesurée permet d’en déduire, soit la température ambiante à partir de « RI », soit la température du flux d’air chaud à partir de « R2 ».
Moyennant un calibrage, le calcul de la pente de la courbe d’évolution de la résistance électrique entre les moments « tl » et « t2 » permet d’en déduire une mesure du flux d’air chaud, c’est-à-dire de la vitesse de l’air chaud. Dit autrement, plus le flux d’air chaud sera important, plus le capteur atteindra la température finale du flux d’air chaud rapidement, c’est-à-dire, plus la résistance électrique mesurée atteindra vite la valeur « R2 ».
Soit « D » la pente de la courbe d’évolution, nous avons :
D _ (R2-R1)
Il est alors possible, moyennant une ou plusieurs étapes de calibrage, d’obtenir une évaluation ou estimation d’un flux d’air à partir de la valeur de « D » mesurée. Dit autrement, une évaluation de la vitesse et de la température d’un flux d’air peut être obtenue à partir de la détermination de « D ». L’opération de calibrage d’un capteur peut comprendre des mesures de l’évolution de la résistance électrique d’un capteur soumis à un flux d’air d’une vitesse prédéterminée et d’une température prédéterminée.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif électronique 100 embarqué de détection d’un flux d’air comprend un module adapté pour déterminer une estimation d’un flux d’air en fonction de l’évolution de la ou des mesure(s) de la résistance électrique d’un ou des capteur(s) 110, 120, 130, 140 ou 150 en fonction du temps. L’estimation du flux d’air peut se faire en déterminant la valeur du paramètre « D » correspondant à la pente de la courbe d’évolution de la résistance électrique mesurée. Il est en particulier possible de déterminer une estimation de la vitesse du flux d’air. Pour une température du flux d’air identique, plus la vitesse du flux d’air est élevée, plus la durée « t2 - tl » est courte.
Ainsi, le dispositif électronique 100 peut être adapté pour exécuter un procédé d’estimation d’un flux d’air, le procédé étant mis en œuvre par le dispositif électronique 100 et comprenant les étapes de :
- déterminer à un premier moment « tl » une première résistance électrique « RI »,
- déterminer à un deuxième moment « t2 » une deuxième résistance électrique « R2 »,
- estimer un flux d’air en fonction du paramètre « D » tel que précédemment défini, c’est-à-dire le rapport entre la différence entre la deuxième résistance « R2 » et la première résistance « RI » et la différence entre le deuxième moment « t2 » et le premier moment « tl ».
La Fig. 7 illustre un deuxième exemple de mesures de la résistance d’un capteur d’un dispositif électronique 100 embarqué de détection d’un flux d’air, selon un mode de réalisation de l’invention. Cet exemple est similaire à celui donné dans la Fig. 6 à ceci près que dans cet exemple de la Fig. 7, le flux d’air chaud possède une vitesse supérieure à la vitesse prédéterminée permettant de rompre le contact entre les lamelles 111 et 112. Ainsi, au moment « tl », le flux d’air provoque l’ouverture de l’interrupteur « Il ». La résistance électrique mesurée passe alors de celle des thermo-résistances 201 et 202 en parallèle (« RI ») à une seule thermo-résistance (« R3 »). Les thermorésistances 201 et 202 étant identiques, « R3 » a donc pour valeur le double de la valeur de «RI». La fuite d’un flux d’air chaud à une vitesse supérieure à la vitesse prédéterminée permettant l’ouverture de l’interrupteur « Il » a donc pour effet immédiat un doublement de la résistance électrique mesurée. Le dispositif électronique 100 permet donc une détection immédiate d’une fuite d’un flux d’air « rapide », c’està-dire à une vitesse supérieure à la vitesse prédéterminée permettant de rompre le contact entre les lamelles 111 et 112. Il est à noter que cette détection d’un flux « rapide » est indépendante de la température du flux d’air. Le dispositif électronique 100 peut donc détecter toute fuite d’un flux d’air si sa vitesse est supérieure à la vitesse prédéterminée permettant de rompre le contact entre les lamelles 111 et 112, indépendamment de la température du flux d’air. Dans l’exemple illustré dans la Fig. 7, la température du flux d’air est supérieure à la température ambiante, la résistance mesurée par le module de détection 1014 ou 105 va donc augmenter jusqu’à atteindre, au moment « t3 », la résistance électrique correspondant à la température du flux d’air. De manière similaire à ce qui a été décrit dans la Fig. 6, la pente de la courbe entre le moment « tl » et le moment « t2 », avec le passage de la résistance électrique mesurée de la valeur « R3 » à la valeur « R4 », permet, moyennant un calibrage préalable, d’évaluer l’importance du flux d’air, c’est-à-dire sa vitesse.
Il est à noter que la section définie par le support 101 étant connue et constante, un débit d’un flux d’air est défini par la vitesse du flux d’air multipliée par ladite section.
Plus globalement, le dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air peut comprendre possiblement reliés par un bus de communication : un processeur ou CPU (« Central Processing Unit » en anglais) ; une mémoire de type RAM (« Random Access Memory » en anglais) et/ou ROM (« Read Only Memory » en anglais), un module de stockage de type stockage interne, un module de communication et possiblement un ou plusieurs modules de différentes natures, par exemple un convertisseur analogique-numérique. Le module de communication est adapté pour permettre au dispositif électronique 100 d’envoyer un message comprenant par exemple une résistance électrique mesurée, possiblement de façon périodique ou lors d’une variation de la valeur mesurée. Le message peut être envoyé à un système avionique embarqué dans un aéronef. Le dispositif électronique 100 peut comprendre un circuit intégré comprenant typiquement le processeur CPU, la mémoire de type RAM, le module de communication et un convertisseur analogique-numérique. Le convertisseur analogique-numérique permet de convertir les mesures de résistance électrique dans un format numériques pour faciliter le traitement.
Le processeur du dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air est capable d’exécuter des instructions chargées dans la mémoire, par exemple à partir du module de stockage ou du module de communication. Lorsque le dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air est mis sous tension, le processeur est capable de lire de la mémoire des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d’ordinateur causant la mise en œuvre, par le processeur, de tout ou partie des procédés et étapes d’un procédé de détection d’un flux d’air mis en œuvre par le dispositif électronique 100 de détection d’un flux d’air. Ainsi, tout ou partie des procédés et étapes d’un tel procédé peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d’un ensemble d’instructions par une machine programmable, telle qu’un DSP (« Digital Signal Processor » en anglais) ou un microcontrôleur. Tout ou partie des procédés et étapes peut aussi être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu’un FPGA (« Field-Programmable Gâte Array » en anglais) ou un ASIC (« Application-Specific Integrated Circuit » en anglais).

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1) Dispositif électronique (100) embarqué de détection d’un flux d’air, le dispositif électronique comprenant un support (101) permettant un passage du flux d’air et au moins un capteur (110, 120, 130, 140, 150) disposé dans le passage du flux d’air, le dispositif électronique étant caractérisé en ce que :
    - chaque capteur comprend au moins une paire de lamelles (111, 112, 121, 122, 131, 132, 141, 142, 151, 152), chaque lamelle comprenant une thermo-résistance (201, 202) et ayant une extrémité fixée au support, l’autre extrémité de ladite lamelle étant libre et recouvrant l’extrémité libre de l’autre lamelle de la paire de lamelles, au moins une lamelle étant souple de façon à former un interrupteur d’un circuit électrique, un flux d’air d’une vitesse supérieure à un vitesse prédéterminée pouvant faire passer le capteur d’un premier état, correspondant à l’interrupteur fermé, dans lequel les extrémités libres des lamelles se recouvrant sont en contact, à un deuxième état, correspondant à l’interrupteur ouvert, dans lequel ledit contact est rompu, le dispositif électronique comprenant un module de détection (410, 411) permettant de mesurer, pour chaque capteur, une résistance électrique du circuit électrique du capteur entre deux bornes prédéfinies, la résistance électrique mesurée correspondant aux thermo-résistances du capteur connectées en parallèle lorsque l’interrupteur est fermé ou à l’une seulement des thermo-résistances du capteur lorsque l’interrupteur est ouvert.
  2. 2) Dispositif électronique selon la revendication précédente, le dispositif électronique étant adapté pour déterminer une estimation d’une vitesse du flux d’air en fonction de l’évolution d’au moins une résistance électrique mesurée au cours du temps.
  3. 3) Dispositif électronique selon l’une des revendications précédentes, chaque lamelle étant constituée d’un matériau conducteur électrique et souple, chaque lamelle constituant une partie du circuit électrique.
  4. 4) Dispositif électronique selon la revendication précédente, chaque lamelle constituant un bilame, les extrémités libres des lamelles d’un capteur étant en contact avec une précontrainte à une première température prédéterminée, le contact entre les deux extrémités libres étant rompu à une deuxième température prédéterminée, la deuxième température étant plus élevée que la première température.
  5. 5) Dispositif électronique selon l’une des revendications précédentes, le module de détection comprenant un multiplexeur permettant de connecter chaque capteur à un pont de Wheatstone.
  6. 6) Dispositif électronique selon l’une des revendications précédentes, le dispositif électronique comprenant un premier et un deuxième modules de détection permettant de mesurer une résistance électrique du circuit électrique de chaque capteur, le premier module de détection, dit normal, étant connecté à une lamelle de la paire de lamelles du capteur, le deuxième module de détection, dit redondant, étant connecté à l’autre lamelle de ladite paire de lamelles, la résistance électrique mesurée par chaque module de détection correspondant aux thermo-résistances du capteur connectées en parallèle lorsque l’interrupteur est fermé ou à l’une des thermo-résistances du capteur pour le premier module de détection et à l’autre thermo-résistance pour le deuxième module de détection lorsque l’interrupteur est ouvert.
  7. 7) Procédé d’estimation d’un flux d’air, le procédé étant mis en œuvre par un dispositif électronique (100) selon l’une des revendications précédentes, le procédé comprenant les étapes de :
    - déterminer, à un premier moment, une première résistance électrique,
    - déterminer, à un deuxième moment, une deuxième résistance électrique,
    - estimer un flux d’air en fonction du rapport entre la différence entre la deuxième résistance et la première résistance et la différence entre le deuxième moment et le premier moment.
  8. 8) Programme d’ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour mettre en œuvre, par un processeur d’un dispositif électronique (100), le procédé permettant l’estimation d’un flux d’air selon la revendication 7, lorsque ledit programme d’ordinateur est exécuté par ledit processeur.
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