FR3100611A1 - Dispositif de mesure d’une position angulaire d’un corps mobile par rapport à un corps fixe - Google Patents

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Dispositif de mesure d’une position angulaire d’un corps mobile tournant autour d’un axe de rotation par rapport à un corps fixe, comportant, en regard l’une de l’autre, une partie mobile avec un premier circuit imprimé sur lequel sont formées des premières pistes définissant une pluralité de motifs cibles et une partie fixe avec un deuxième circuit imprimé sur lequel sont formées des deuxièmes pistes définissant une pluralité de motifs de mesure qui sont répartis angulairement de manière régulière. Les motifs cibles sont répartis angulairement de manière irrégulière, le nombre de motifs cibles est au moins égal à deux et le produit du nombre de motifs cibles par le nombre de motifs de mesure est au moins égal à douze. FIGURE DE L’ABREGE : Fig.2

Description

 Dispositif de mesure d’une position angulaire d’un corps mobile par rapport à un corps fixe
La présente invention concerne un dispositif de mesure d’un paramètre angulaire, notamment bien que non exclusivement d’une roue d’un aéronef.
ARRIERE PLAN DE L’INVENTION
Un système de freinage de roues d’atterrisseur d'aéronef met classiquement en œuvre une fonction d’antipatinage des roues dites « freinées », c’est-à-dire celles sur lesquelles un freinage est appliqué. La fonction d’antipatinage vise à détecter un début de blocage des roues freinées et à réguler le freinage pour éviter ledit blocage.
Pour fonctionner, le système de freinage comprend un calculateur et, pour chaque roue freinée, un tachymètre agencé pour transformer la vitesse de rotation de la roue freinée en un signal transmis au calculateur.
Un tachymètre traditionnel de roue freinée d’aéronef comprend un capteur passif, comme par exemple un capteur à reluctance variable. Le capteur passif comporte ainsi une bobine aux bornes de laquelle est induite une tension proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue. Un tel tachymètre a, de par sa nature, une précision limitée à basse vitesse et ne peut donc pas être utilisé de manière fiable pour calculer la distance parcourue par la roue.
Pour améliorer la sensibilité et la précision de la mesure de vitesse de rotation de la roue, on a envisagé de concevoir un tachymètre utilisant le couplage électromagnétique d’un premier circuit imprimé et d’un deuxième circuit imprimé montés en regard l’un de l’autre, l’un sur l’essieu portant la roue et l’autre sur la roue. Le premier circuit imprimé et le deuxième circuit imprimé seraient de forme circulaire et seraient centrés sur l’axe de rotation de la roue. Le premier circuit imprimé comprendrait une pluralité de premières bobines réparties angulairement de manière régulière à proximité d’une circonférence dudit premier circuit. Le deuxième circuit, entraîné en rotation par la roue, comprendrait une deuxième bobine agencée à proximité d’une circonférence dudit deuxième circuit de façon à passer successivement devant chacune des premières bobines lors de la rotation de la roue. Les premières bobines pourraient ainsi capter un signal de mesure représentatif d’une position angulaire de la deuxième bobine et donc de la roue. La vitesse de rotation de la roue serait obtenue par dérivation du signal de mesure.
Néanmoins, la précision d’un tel tachymètre pourrait s’avérer limitée en ce que, pour certaines positions angulaires de la deuxième bobine, aucun signal de mesure pourrait être capté par les premières bobines, notamment lorsque la deuxième bobine serait positionnée entre deux premières bobines. Ce type de tachymètre ne permettrait donc pas de déterminer en permanence la vitesse de rotation de la roue, ni son sens de rotation, de sorte qu’il serait privé de toute fonction odométrique.
OBJET DE L’INVENTION
L’invention a donc pour objet de proposer un dispositif de mesure angulaire fiable permettant d’obvier au moins en partie aux inconvénients précités.
A cet effet, on propose un dispositif de mesure d’une position angulaire d’un corps mobile tournant autour d’un axe de rotation par rapport à un corps fixe. Le dispositif comporte une partie fixe destinée à être solidarisée au corps fixe et une partie mobile destinée à être solidarisée au corps mobile. La partie fixe comprend un premier circuit imprimé sur lequel sont formées des premières pistes définissant au moins un motif d’émission et une pluralité de motifs de mesure qui sont répartis angulairement de manière régulière à proximité d’une circonférence du premier circuit imprimé. La partie mobile comprend un deuxième circuit imprimé sur lequel sont formées des deuxièmes pistes définissant au moins un motif de réception et une pluralité de motifs cibles à proximité d’une circonférence du deuxième circuit imprimé. Le premier circuit imprimé et le deuxième circuit imprimé sont couplés électromagnétiquement de sorte que, lorsque le motif d’émission est excité par un signal d’excitation, un signal induit est engendré dans le motif de réception puis est émis par les motifs cibles pour engendrer dans les motifs de mesure, un signal de mesure représentatif d’une position des motifs cibles et donc du deuxième circuit imprimé.
Selon l’invention, les motifs cibles sont répartis angulairement de manière irrégulière, le nombre de motifs cibles étant au moins égal à deux et le produit du nombre de motifs cibles par le nombre de motifs de mesure étant au moins égal à douze.
Un tel nombre et une telle répartition des motifs cibles permettent de limiter voire d’éradiquer les positions angulaires du deuxième circuit pour lesquelles aucun des motifs de mesure ne capte un signal de mesure.
Par ailleurs, pour une position angulaire donnée du deuxième circuit, plusieurs signaux de mesure peuvent être captés par les motifs de mesure, ce qui permet d’augmenter la précision avec laquelle la position angulaire de la roue est déterminée, mais aussi de lever toute ambiguïté sur son sens de rotation.
De manière particulière, le nombre de motifs cibles est au moins égal à trois et le nombre de motifs de mesure est au moins égal au nombre de motifs cibles augmenté de deux.
De manière particulière, le rapport entre l’angle d’ouverture des motifs cibles et l’angle d’ouverture des motifs de mesure est compris entre 1 et 1,5.
Avantageusement, le rapport entre l’angle d’ouverture des motifs cibles et l’angle d’ouverture des motifs de mesure est égal à 1.
Les signaux de mesure captés par les motifs de mesure sont alors de forme triangulaire et ne comportent pas de palier pour lequel la détermination de la vitesse n’est pas possible mais uniquement des points singuliers où la pente des signaux de mesure s’inverse.
De manière particulière, le motif de réception et le motif d’émission présentent chacun un axe de révolution confondu avec l’axe de rotation du corps mobile.
De manière particulière, le motif d’émission s’étend à proximité d’une circonférence du premier circuit imprimé et le motif de réception s’étend à proximité d’une circonférence du deuxième circuit imprimé.
De manière particulière, au moins un motif parmi les motifs cibles et les motifs de mesure est une bobine.
Avantageusement, au moins un motif parmi le motif de réception et le motif d’émission est une bobine.
De manière particulière, le dispositif de mesure est en outre agencé pour mesurer une vitesse du corps mobile.
De manière particulière, le corps mobile est une roue de véhicule montée sur un essieu pour tourner autour d’un axe de rotation, la partie fixe du dispositif de mesure étant destinée à être solidarisée à l’essieu et la partie mobile étant destinée à être entraînée en rotation par la roue.
On propose également un tachymètre comportant un tel dispositif de mesure.
On propose aussi un odomètre comportant un tel dispositif de mesure.
L’invention concerne en outre, un atterrisseur d’aéronef comportant une roue, un tel tachymètre et/ou un tel odomètre, le tachymètre et l’odomètre étant agencés pour mesurer respectivement une vitesse de rotation de la roue et une distance parcourue par la roue en mouvement.
L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels :
la figure 1 est vue schématique en élévation d’une roue freinée d’un atterrisseur d’aéronef pourvu d’un dispositif de mesure selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
la figure 2 est une vue isométrique du premier circuit imprimé et du deuxième circuit imprimé du dispositif de mesure illustré à la figure 1 ;
la figure 3A représente schématiquement une première configuration des motifs de mesure et des motifs cibles agencés sur les premier et deuxième circuits imprimés illustrés à la figure 2 ;
la figure 3B représente graphiquement les signaux de mesure captés par les motifs de mesure illustrés à la figure 3A ;
la figure 4A représente schématiquement une deuxième configuration des motifs de mesure et des motifs cibles agencés sur les premier et deuxième circuits imprimés illustrés à la figure 2 ;
la figure 4B représente graphiquement les signaux de mesure captés par les motifs de mesure illustrés à la figure 4A ;
la figure 5A représente schématiquement une première configuration de motifs de mesure et de motifs cibles agencés sur des premier et deuxième circuits imprimés d’un dispositif de mesure selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
la figure 5B représente graphiquement les signaux de mesure captés par les motifs de mesure illustrés à la figure 5A ;
la figure 6A représente schématiquement une deuxième configuration des motifs de mesure et des motifs cibles agencés sur les premier et deuxième circuits imprimés illustrés à la figure 5A ;
la figure 6B représente graphiquement les signaux de mesure captés par les motifs de mesure illustrés à la figure 6A.
En référence à la figure 1, un dispositif de mesure 1 selon un premier mode de réalisation de l’invention est intégré à un tachymètre d’une roue 2 freinée d’un atterrisseur d’aéronef. La roue 2 est montée sur un essieu 3 de l’atterrisseur pour tourner autour d’un axe X de rotation selon lequel s’étend l’essieu 3.
Le dispositif de mesure 1 est destiné à mesurer une position angulaire et une vitesse de rotation de la roue 2, et comporte une partie fixe solidarisée à l’essieu 3 et une partie mobile entraînée en rotation par la roue 2.
La partie fixe est positionnée à une extrémité de l’essieu 3. La partie mobile est fixée et intégrée dans un capot de roue 4 solidaire en rotation de la roue 2. Le capot de roue 4 est destiné à protéger l’extrémité de l’essieu 3.
La partie fixe et la partie mobile du dispositif de mesure 1 comprennent respectivement un premier circuit 10 imprimé et un deuxième circuit 20 imprimé qui sont en forme de disque et qui s’étendent dans un plan perpendiculaire à l’axe X de rotation de la roue 2 coaxialement audit axe X de rotation. Le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20 sont en regard l’un de l’autre et sont éloignés d’une distance comprise typiquement entre 0,5 et 10 millimètres. On notera qu’on désigne ici par circuit imprimé indifféremment la plaque portant le circuit imprimé et le circuit imprimé lui-même.
En référence aux figures 2 et 3A, des premières pistes en cuivre sont formées sur le premier circuit 10. Les premières pistes sont ici gravées sur le premier circuit 10 et définissent un motif d’émission 11 et six motifs de mesure 12. Les motifs de mesure 12 sont sensiblement identiques les uns aux autres et sont distingués les uns des autres sur la figure 3A par l’adjonction du chiffre 1, 2, 3, 4, 5 et 6 à la référence numérique 12.
Le motif d’émission 11 s’étend à proximité d’une circonférence externe du premier circuit 10 et les motifs de mesure 12 sont répartis angulairement de manière régulière à proximité de la circonférence externe du premier circuit 10. Deux motifs de mesure 12 adjacents sont ainsi décalés d’un angle βségal à 60 degrés. Chacun des motifs de mesure 12 est inscrit entre deux rayons du premier circuit 10 et les motifs de mesure 12 présentent ici un angle d’ouverture αssensiblement égal à 40 degrés, l’angle d’ouverture αscorrespondant à l’angle séparant les deux rayons entre lesquels chaque motif de mesure 12 est inscrit.
Le motif d’émission 11 présente un axe de révolution confondu avec l’axe X de rotation de la roue 2. Le motif d’émission 11 est ici une bobine comprenant plusieurs spires formées par l’une des premières pistes du premier circuit 10. Les spires ont des diamètres proches du grand diamètre du premier circuit 10.
Chaque motif de mesure 12 est ici une bobine comprenant plusieurs spires formées par l’une des premières pistes du premier circuit 10.
Le motif d’émission 11 et les motifs de mesure 12 sont reliés à une unité de traitement électronique 5 fixée à l’extrémité de l’essieu 3. L’unité de traitement électronique 5 est reliée au système de freinage de la roue 2.
Des deuxièmes pistes en cuivre sont formées sur le deuxième circuit 20. Les deuxièmes pistes sont ici gravées sur le deuxième circuit 20 et définissent un motif de réception 21 et deux motifs cibles 22. Les motifs cibles 22 sont sensiblement identiques et sont distingués l’un de l’autre sur la figure 3A par l’adjonction du chiffre 1 et 2 à la référence numérique 22.
Le motif de réception 21 s’étend à proximité d’une circonférence du deuxième circuit 20 et les motifs cibles 22 sont répartis angulairement de manière irrégulière à proximité de la circonférence du deuxième circuit 20. Les motifs cibles 22 sont ici décalés d’un angle βrsensiblement égal à 150 degrés et présentent un angle d’ouverture αrsensiblement égal à 60 degrés. Le rapportrentre l’angle d’ouverture αrdes motifs cibles 22 et l’angle d’ouverture αsdes motifs de mesure 12 est ainsi sensiblement égal à 1,5.
Le motif de réception 21 présente un axe de révolution confondu avec l’axe X de rotation de la roue 2. Le motif de réception 21 est ici une bobine comprenant plusieurs spires formées par l’une des deuxièmes pistes du deuxième circuit 20. Les spires ont des diamètres proches du grand diamètre du deuxième circuit 20.
Chaque motif cible 22 est ici une bobine comprenant plusieurs spires formées par l’une des deuxièmes pistes du deuxième circuit 20.
L’unité de traitement électronique 5 est agencée pour générer un signal d’excitation transmis au motif d’émission 11. Le signal d’excitation est un signal électrique alternatif à haute fréquence.
Le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20 sont couplés électromagnétiquement de sorte que, lorsque le motif d’émission 11 est excité par le signal d’excitation, un signal induit est engendré dans le motif de réception 21. Le couplage électromagnétique est en l’occurrence un couplage inductif.
Le signal induit comporte un courantI(t)circulant dans le motif de réception 21 et dans les motifs cibles 22 du deuxième circuit 20. L’excitation d’un motif cible 22 par le courantI(t)produit un champ magnétiqueB(t). On rappelle que selon la loi de Biot et Savart, le courantI(t)produit un champ magnétiqueB(t)depuis un point P en un point M de l’espace, tel que :
Ce champ magnétiqueB(t)génère l’apparition d’une force électromotrice dans chaque bobine des motifs de mesure 12 du premier circuit 10 (loi de Lenz-Faraday). La force électromotriceeapparaissant sur chaque bobine des motifs de mesure 12 est fonction du flux magnétiqueϕ(t)qui traverse la bobine :
Le flux magnétiqueϕ(t)à travers la bobine est défini par :
où est le vecteur surface normal à la bobine.
En considérant le système comme quasi-stationnaire, on peut calculer, pour une bobine d’un motif de mesure 12 particulier, un ensemble de k valeurs correspondant à k positions différentes des motifs cibles 22 :
Ces termesL k représentent l’inductance mutuelle entre les bobines des motifs cibles 22 et la bobine du motif de mesure 12 selon les positions des motifs cibles 22.
La force électromotrice résultante est donc :
I(t)ete(t)sont des grandeurs électriques sinusoïdales à la fréquence f=ω/2Π. La force électromotriceemesurée sur chaque bobine d’un motif de mesure 12 est donc :
.
Ainsi, pour une valeur de courant donnée et à une fréquence donnée,eest fonction de la position relative des motifs cibles 22 par rapport au motif de mesure 12.
L’unité de traitement électronique 5 acquiert des signaux de mesure F12 associés à l’ensemble des motifs de mesure 12. Chaque signal de mesure F12 est une force électromotrice.
Comme illustré à la figure 3B, la force électromotrice mesurée pour un motif de mesure 12 donné dépend de la position angulaire des motifs cibles 22 par rapport audit motif de mesure 12 donné et donc du deuxième circuit 20 par rapport au premier circuit 10.
Les signaux de mesure F12 sont distingués sur la figure 3B par l’adjonction à la référence alphanumérique F12 du chiffre 1, 2, 3, 4, 5 et 6 correspondant au chiffre du motif de mesure 12 associé. Ainsi :
  • le signal de mesure F12.1 correspond à la force électromotrice mesurée pour le motif de mesure 12.1 positionné à 0 degrés ;
  • le signal de mesure F12.2 correspond à la force électromotrice mesurée pour le motif de mesure 12.2 positionné à 60 degrés ;
  • le signal de mesure F12.3 correspond à la force électromotrice mesurée pour le motif de mesure 12.3 positionné à 120 degrés ;
  • le signal de mesure F12.4 correspond à la force électromotrice mesurée pour le motif de mesure 12.4 positionné à 180 degrés ;
  • le signal de mesure F12.5 correspond à la force électromotrice mesurée pour le motif de mesure 12.5 positionné à 240 degrés ;
  • le signal de mesure F12.6 correspond à la force électromotrice mesurée pour le motif de mesure 12.6 positionné à 300 degrés.
On peut par exemple observer que le signal de mesure F12.2 :
  • est nul lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20 est comprise entre 0 et 40 degrés,
  • est croissant linéairement lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20 se rapproche de 80 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.2 se rapproche du motif de mesure 12.2,
  • est maximum lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20 est comprise entre 80 et 100 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.2 est en regard du motif de mesure 12.2,
  • est décroissant linéairement lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20 s’éloigne de 100 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.2 s’éloigne du motif de mesure 12.2,
  • est de nouveau nul lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20 est comprise entre 140 et 250 degrés,
  • est de nouveau croissant linéairement lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20 se rapproche de 290 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.1 se rapproche du motif de mesure 12.2,
  • est de nouveau au maximum lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20 est comprise entre 290 et 310 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.1 est en regard du motif de mesure 12.2,
  • est de nouveau décroissant linéairement lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20 s’éloigne de 310 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.1 s’éloigne du motif de mesure 12.2.
De manière plus générale, les signaux de mesure F12 comportent une succession de premières portions pour lesquelles la force électromotrice varie linéairement, et de deuxièmes portions pour lesquelles la force électromotrice est constante et donc inexploitable pour déterminer la position angulaire du deuxième circuit 20.
Comme visible à la figure 3B, les signaux de mesure F12 des différents motifs de mesure 12 sont entrelacés de sorte que pour une position angulaire donnée du deuxième circuit 20, deux à quatre des six signaux de mesure F12 ont une pente non nulle. Cet entrelacement permet à l’unité électronique de traitement 5 de déterminer en permanence la position angulaire du deuxième circuit 20 par rapport au premier circuit 10, mais aussi le sens de rotation dudit deuxième circuit 20. Il est alors possible d’associer au dispositif de mesure 1 une fonction odométrique pour mesurer la distance parcourue par la roue 2.
La figure 4A illustre un premier circuit 10’ imprimé et un deuxième circuit 20’ imprimé qui sont une variante du premier circuit 10 imprimé et du deuxième circuit 20 imprimé du dispositif de mesure 1.
Le premier circuit 10’ comprend, de manière similaire au premier circuit 10, six motifs de mesure 12’ répartis angulairement de manière régulière à proximité de la circonférence du premier circuit 10’. Deux motifs de mesure 12’ adjacents sont ainsi décalés d’un angle βs’ égal à 60 degrés. Les motifs de mesure 12’ sont sensiblement identiques et sont distingués sur la figure 4A par l’adjonction du chiffre 1, 2, 3, 4, 5 et 6 à la référence numérique 12’.
Le premier circuit 10’ diffère du premier circuit 10 en ce que les motifs de mesure 12’ présentent un angle d’ouverture αs’ sensiblement égal à 40 degrés et non à 60 degrés.
Le deuxième circuit 20’ est identique au deuxième circuit 20. Le deuxième circuit 20’ comprend ainsi, de manière similaire au deuxième circuit 20, deux motifs cibles 22’ sensiblement identiques s’étendant à proximité d’une circonférence du deuxième circuit 20’. Les motifs cibles 22’ sont décalés d’un angle βr’ sensiblement égal à 150 degrés et présentent chacun un angle d’ouverture αr’ sensiblement égal à 60 degrés. Les motifs cibles 22’ sont distingués sur la figure 4A par l’adjonction du chiffre 1 et 2 à la référence numérique 22’.
Le rapportrentre l’angle d’ouverture αr’ des motifs cibles 22’ et l’angle d’ouverture αs’ des motifs de mesure 12’ est ainsi désormais égal à 1.
Comme précédemment, la force électromotrice mesurée pour un motif de mesure 12’ donné dépend de la position angulaire des motifs cibles 22’ et donc du deuxième circuit 20’ par rapport audit motif de mesure 12’ donné. Les signaux de mesure F12’ associés aux motifs de mesure 12’ sont distingués sur la figure 4B par l’adjonction, à la référence alphanumérique F12’, du chiffre 1, 2, 3, 4, 5 et 6 correspondant.
On peut par exemple observer que le signal de mesure F12.2’ :
  • est nul lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20’ est comprise entre 0 et 30 degrés,
  • est croissant linéairement lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20’ se rapproche de 90 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.2’ se rapproche du motif de mesure 12.2’,
  • atteint un maximum lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20’ est égale à 90 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.2’ est en regard du motif de mesure 12.2’,
  • est décroissant linéairement lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20’ s’éloigne de 90 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.2’ s’éloigne du motif de mesure 12.2’,
  • est de nouveau nul lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20’ est comprise entre 150 et 240 degrés,
  • est de nouveau croissant linéairement lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20’ se rapproche de 300 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.1’ se rapproche du motif de mesure 12.2’,
  • atteint de nouveau le maximum lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20’ est égale à 300 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.1’ est en regard du motif de mesure 12.2’,
  • est de nouveau décroissant linéairement lorsque la position angulaire du deuxième circuit 20’ s’éloigne de 300 degrés, c’est-à-dire lorsque le motif cible 22.1’ s’éloigne du motif de mesure 12.2’.
De manière plus générale, les signaux de mesure F12.2’ comportent une succession de premières portions pour lesquelles la force électromotrice varie linéairement de façon croissante puis décroissante, et de deuxièmes portions pour lesquelles la force électromotrice est nulle et donc inexploitable pour déterminer la position angulaire du deuxième circuit 20’.
Comme précédemment, les signaux de mesure F12’ des différents motifs de mesure 12’ sont entrelacés de sorte que pour une position angulaire donnée du deuxième circuit 20’, deux à quatre des six signaux de mesure F12’ ont une pente non nulle. Cet entrelacement permet à l’unité électronique de traitement 5 de déterminer avec précision la position angulaire du deuxième circuit 20’ par rapport au premier circuit 10’, mais aussi le sens de rotation dudit deuxième circuit 20’. Il est ainsi possible d’associer au dispositif de mesure 1 une fonction odométrique pour mesurer la distance parcourue par la roue 2.
En comparant les figures 3B et 4B, on peut observer que, contrairement aux signaux de mesure F12, les signaux de mesure F12’ n’atteignent que ponctuellement un maximum. La détermination de la position angulaire de la roue 2 est donc plus précise avec les premier et deuxième circuits 10’, 20’ qu’avec les premier et deuxième circuits 10, 20. On privilégiera donc avantageusement un rapportrd’angles d’ouverture entre les motifs cibles et les motifs de mesure sensiblement égal à 1.
La figure 5A illustre un premier circuit 30 imprimé et un deuxième circuit 40 imprimé d’un dispositif de mesure selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Le premier circuit 30 diffère des premiers circuits 10, 10’ en ce qu’il comprend cinq motifs de mesure 32 au lieu de six. Les motifs de mesure 32 sont répartis angulairement de manière régulière à proximité de la circonférence du premier circuit 30. Deux motifs de mesure 32 adjacents sont ainsi décalés d’un angle βségal à 72 degrés. Les motifs de mesure 32 sont sensiblement identiques et sont distingués sur la figure 5A par l’adjonction du chiffre 1, 2, 3, 4 et 5 à la référence numérique 32.
Les motifs de mesure 32 présentent un angle d’ouverture αssensiblement égal à 32 degrés.
Le deuxième circuit 40 diffère des deuxièmes circuits 20, 20’ en ce qu’il comprend trois motifs cibles 42 au lieu de deux. Les motifs cibles 42 sont sensiblement identiques et s’étendent à proximité d’une circonférence du deuxième circuit 40. Les motifs cibles 42 sont décalés d’un angle βrsensiblement égal à 96 degrés et présentent chacun un angle d’ouverture αrsensiblement égal à 48 degrés. Les motifs cibles 42 sont distingués sur la figure 5A par l’adjonction du chiffre 1, 2 et 3 à la référence numérique 42.
Le rapportrentre l’angle d’ouverture αrdes motifs cibles 42 et l’angle d’ouverture αsdes motifs de mesure 32 est ainsi sensiblement égal à 1,5.
Comme précédemment, la force électromotrice mesurée pour un motif de mesure 32 donné dépend de la position angulaire des motifs cibles 42 et donc du deuxième circuit 40 par rapport audit motif de mesure 32 donné. Les signaux de mesure F32 sont distingués sur la figure 5B par l’adjonction à la référence numérique F32 du chiffre 1, 2, 3, 4 et 5 correspondant au chiffre du motif de mesure 32 associé.
Les signaux de mesure F32 ont une forme similaire à celle des signaux de mesure F12 en ce qu’ils comportent une succession de premières portions pour lesquelles la force électromotrice varie linéairement, et de deuxièmes portions pour lesquelles la force électromotrice est constante et donc inexploitable pour déterminer la position angulaire du deuxième circuit 40.
Les signaux de mesure F32 des différents motifs de mesure 12 sont entrelacés de sorte que pour une position angulaire donnée du deuxième circuit 40, deux à quatre des cinq signaux de mesure F32 ont une pente non nulle. Cet entrelacement permet à l’unité électronique de traitement 5 de déterminer en permanence la position angulaire du deuxième circuit 40 par rapport au premier circuit 30, mais aussi le sens de rotation dudit deuxième circuit 40. Il est alors possible d’associer au dispositif de mesure une fonction odométrique pour mesurer la distance parcourue par la roue 2.
La figure 6A illustre un premier circuit 30’ imprimé et un deuxième circuit 40’ imprimés qui sont une variante du premier circuit 30 imprimé et du deuxième circuit 40 imprimé.
Le premier circuit 30’ comprend, de manière similaire au premier circuit 30, cinq motifs de mesure 32’ répartis angulairement de manière régulière à proximité de la circonférence du premier circuit 30’. Deux motifs de mesure 32’ adjacents sont ainsi décalés d’un angle βs’ égal à 72 degrés. Les motifs de mesure 32’ sont sensiblement identiques et sont distingués sur la figure 6A par l’adjonction du chiffre 1, 2, 3, 4 et 5 à la référence numérique 32’.
Le premier circuit 30’ diffère du premier circuit 30 en ce que les motifs de mesure 32’ présentent un angle d’ouverture αs’ sensiblement égal à 48 degrés au lieu de 32 degrés.
Le deuxième circuit 40’ est identique au deuxième circuit 40. Le deuxième circuit 40’ comprend ainsi, de manière similaire au deuxième circuit 40, trois motifs cibles 42’ sensiblement identiques s’étendant à proximité d’une circonférence du deuxième circuit 40’. Les motifs cibles 42’ sont décalés d’un angle βr’ sensiblement égal à 96 degrés et présentent un angle d’ouverture αr’ sensiblement égal à 48 degrés. Les motifs cibles 42’ sont distingués sur la figure 6A par l’adjonction du chiffre 1, 2 et 3 à la référence numérique 42’.
Le rapportrentre l’angle d’ouverture αr’ des motifs cibles 42’ et l’angle d’ouverture αs’ des motifs de mesure 32’ est ainsi sensiblement égal à 1.
Comme précédemment, la force électromotrice mesurée pour un motif de mesure 12’ donné dépend de la position angulaire des motifs cibles 42’ et donc du deuxième circuit 40’ par rapport audit motif de mesure 32’ donné. Les signaux de mesure F42’ mesurés sont distingués sur la figure 6B par l’adjonction à la référence alphanumérique F42’ du chiffre 1, 2, 3, 4 et 5 correspondant au chiffre du motif de mesure 12’ associé.
Les signaux de mesure F42’ ont une forme similaire à celle des signaux de mesure F12’ en ce qu’ils comportent une succession de premières portions pour lesquelles la force électromotrice varie linéairement, et de deuxièmes portions pour lesquelles la force électromotrice est nulle et donc inexploitable pour déterminer la position angulaire du deuxième circuit 40’.
Les signaux de mesure F32’ des différents motifs de mesure 32’ sont entrelacés de sorte que pour une position angulaire donnée du deuxième circuit 40’, deux à quatre des cinq signaux de mesure F32’ ont une pente non nulle. Cet entrelacement permet à l’unité électronique de traitement 5 de déterminer en permanence la position angulaire du deuxième circuit 40’ par rapport au premier circuit 30’, mais aussi le sens de rotation dudit deuxième circuit 40’. Il est alors possible, comme précédemment, d’associer au dispositif de mesure 1 une fonction odométrique pour mesurer la distance parcourue par la roue 2.
La comparaison des figures 5B et 6B ne fait que confirmer le constat fait lors de la comparaison des figures 3B et 4B : un rapportrd’angles d’ouverture sensiblement égal à 1 est à privilégier entre les motifs cibles et les motifs de mesure pour la plupart des applications.
De manière générale, le rapport « signal de mesure » sur « bruit du signal de mesure » est proportionnel au rapport « nombre de motifs de mesure » sur . La configuration optimale des premier et deuxième circuits est donc obtenue pour :
  • un rapportrd’angles d’ouverture sensiblement égal à 1,
  • trois motifs cibles, et
  • le nombre maximal de motifs de mesure qu’il est possible d’implanter sur le premier circuit.
En pratique, on sera limité au premier ordre par le nombre de signaux de mesure simultanés disponibles et par l’augmentation des pertes induites par la réduction de la taille des motifs de mesure et des motifs cibles. Un nombre de motifs de mesure compris entre six et huit paraît être un bon compromis.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications.
Les dispositifs de mesure décrits ici sont utilisés pour mesurer une position angulaire et une vitesse de rotation d’une roue freinée d’un atterrisseur d’aéronef. Les dispositifs de mesure peuvent bien sûr être utilisés pour mesurer une position angulaire et/ou une vitesse de rotation d’une roue d’un autre type de véhicule, et même de tout type de corps tournant par rapport à un corps fixe dans tout type d’application et de domaine technique.
Plus généralement, les dispositifs de mesure peuvent être utilisés pour mesurer tout type de position, de déplacement, de vitesse, de tout corps mobile par rapport à un corps fixe. Les dispositifs de mesure peuvent ainsi être parfaitement utilisés pour mesurer une position et/ou une vitesse linéaires.
Le nombre, la position et la forme des motifs peuvent être différents de ceux décrits ici. On notera en particulier que les motifs ne sont pas nécessairement des bobines, mais pourraient être par exemple des antennes planes de formes diverses. Dans ce cas, le couplage entre le premier circuit imprimé et le deuxième circuit imprimé est un couplage capacitif et non un couplage inductif. La fréquence du signal d’excitation est bien évidemment adaptée aux motifs utilisés.

Claims (13)

  1. Dispositif de mesure (1) d’une position angulaire d’un corps mobile (2) tournant autour d’un axe (X) de rotation par rapport à un corps fixe (3), le dispositif de mesure comportant une partie fixe destinée à être solidarisée au corps fixe et une partie mobile destinée à être solidarisée au corps mobile, la partie fixe comprenant un premier circuit (10, 10’, 30, 30’) imprimé sur lequel sont formées des premières pistes définissant au moins un motif d’émission (11, 11’, 31, 31’) et une pluralité de motifs de mesure (12, 12’, 32, 32’) qui sont répartis angulairement de manière régulière à proximité d’une circonférence du premier circuit imprimé, la partie mobile comprenant un deuxième circuit imprimé (20, 20’, 40, 40’) sur lequel sont formées des deuxièmes pistes définissant au moins un motif de réception (21, 21’, 41, 41’) et une pluralité de motifs cibles (22, 22’, 42, 42’) à proximité d’une circonférence du deuxième circuit imprimé, le premier circuit imprimé et le deuxième circuit imprimé étant couplés électromagnétiquement de sorte que, lorsque le motif d’émission est excité par un signal d’excitation, un signal induit est engendré dans le motif de réception puis est émis par les motifs cibles pour engendrer, dans les motifs de mesure, un signal de mesure (F12, F12’, F32, F32’) représentatif d’une position des motifs cibles et donc du deuxième circuit imprimé, caractérisé en ce que les motifs cibles sont répartis angulairement de manière irrégulière, le nombre de motifs cibles est au moins égal à deux et le produit du nombre de motifs cibles par le nombre de motifs de mesure est au moins égal à douze.
  2. Dispositif de mesure (1) selon la revendication 1, dans lequel le nombre de motifs cibles (22, 22’, 42, 42’) est au moins égal à trois et le nombre de motifs de mesure (12, 12’, 32, 32’) est au moins égal au nombre de motifs cibles augmenté de deux.
  3. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport (r) entre l’angle d’ouverture des motifs cibles (22, 22’, 42, 42’) et l’angle d’ouverture des motifs de mesure (12, 12’, 32, 32’) est compris entre 1 et 1,5.
  4. Dispositif de mesure (1) la revendication 3, dans lequel le rapport (r) entre l’angle d’ouverture des motifs cibles (22’, 42’) et l’angle d’ouverture des motifs de mesure (12’, 32’) est égal à 1.
  5. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le motif de réception (21, 21’, 41, 41’) et le motif d’émission (11, 11’, 31, 31’) présentent chacun un axe de révolution confondu avec l’axe (X) de rotation du corps mobile.
  6. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le motif d’émission (11, 11’, 31, 31’) s’étend à proximité d’une circonférence du premier circuit imprimé (10, 10’, 30, 30’) et le motif de réception (21, 21’, 41, 41’) s’étend à proximité d’une circonférence du deuxième circuit (20, 20’, 40, 40’) imprimé.
  7. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un motif parmi les motifs cibles (22, 22’, 42, 42’) et les motifs de mesure (12, 12’, 32, 32’) est une bobine.
  8. Dispositif de mesure (1) selon la revendication 5, dans lequel au moins l’un parmi le motif de réception (21, 21’, 41, 41’) et le motif d’émission (11, 11’, 31, 31’) est une bobine.
  9. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, agencé en outre pour mesurer une vitesse du corps mobile (2).
  10. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps mobile est une roue (2) de véhicule montée sur un essieu (3) pour tourner autour d’un axe (X) de rotation, la partie fixe étant destinée à être solidarisée à l’essieu et la partie mobile étant destinée à être entraînée en rotation par la roue.
  11. Tachymètre comportant un dispositif de mesure selon la revendication 10.
  12. Odomètre comportant un dispositif de mesure selon la revendication 10.
  13. Atterrisseur d’aéronef comportant une roue, un tachymètre selon la revendication 11 et/ou un odomètre selon la revendication 12, le tachymètre et l’odomètre étant agencés pour mesurer respectivement une vitesse de rotation de la roue et une distance parcourue par la roue en mouvement.
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