FR3106578A1 - Dispositif de detection de chocs sans fil pour aeronef a autonomie amelioree - Google Patents
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Abstract
Dispositif de détection de choc mécanique pour aéronef à autonomie améliorée muni d’une alimentation (20) et comportant un étage (40) émetteur pour émettre un signal RF dit « d’avertissement » comportant une information relative à l’intensité d’un choc, dans lequel l’étage émetteur (40) n’est couplé à l’étage d’alimentation (20) que lorsqu’un étage de commutation (30) du dispositif reçoit un signal de détection de choc ou un signal de détection de choc supérieur à un seuil donné. Figure pour l’abrégé : figure 2.
Description
DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La présente demande concerne la détection d'impacts reçus ou de chocs mécaniques subis par un véhicule et en particulier un aéronef. De tels chocs peuvent se produire notamment lorsque l’aéronef se trouve au sol. Des engins d’opération circulant dans un aéroport sont par exemple susceptibles d'entrer en contact avec l'aéronef lorsque ce dernier se trouve en position de stationnement, ce qui peut endommager son fuselage. Les aéronefs dont le fuselage est en matériau composite sont d’ailleurs particulièrement vulnérables. De tels endommagements réduisent la résistance mécanique du matériau composite et doivent donc être détectés. Pour des raisons de coût et de sécurité, il est par ailleurs important de pouvoir détecter de tels endommagements très rapidement.
Ainsi, le document FR 3073500 émanant de la demanderesse présente un système de détection d'impacts sur le fuselage d’un aéronef permettant de répondre à de tels besoins. Le système de détection comporte une pluralité de dispositifs de détection positionnés sur une surface intérieure du fuselage de l'aéronef, chaque dispositif de détection comportant un capteur de mesure d'impact. Grâce à un tel système, un endommagement peut être détecté de manière fiable et précise même si l’impact n'est pas visible.
Pour faciliter la maintenance d’un tel système et son implantation, on peut vouloir privilégier l’implantation d’un ou plusieurs dispositifs de détection sans fils avec une alimentation autonome.
Il se pose toutefois le problème d’améliorer l’autonomie en énergie d’un tel type de dispositif.
Selon un aspect, l’invention concerne ainsi un dispositif de détection de chocs mécaniques pour véhicule, en particulier pour aéronef, comprenant:
- au moins un élément de détection doté d’un capteur de mesure et configuré pour produire un signal dit «de détection», ledit signal de détection étant consécutif à une détection d’un choc mécanique subi par l’aéronef,
- une alimentation,
- un étage de commutation doté d’une première entrée à laquelle ledit élément de détection est couplé, et d’une deuxième entrée à laquelle ledit étage d’alimentation est couplé, ledit étage de commutation étant configuré pour produire à une sortie, à partir de ladite tension d’alimentation, un signal dit «de sortie» traduisant l’intensité dudit choc et à destination d’un étage émetteur,
- ledit étage émetteur comprenant un module de communication sans-fil et étant configuré pour émettre un signal RF dit «d’avertissement» consécutivement à la réception d’un signal de sortie émanant dudit étage de commutation, ledit signal RF d’avertissement comportant au moins une information relative à l’intensité dudit choc, l’étage de commutation étant configuré de sorte à:
- coupler l’étage émetteur à l’alimentation lorsque l’étage de commutation reçoit en provenance dudit élément de détection un signal de détection ou un signal de détection supérieur à un seuil donné,
- découpler l’étage émetteur de l’alimentation tant que l’étage de commutation ne reçoit pas de signal de détection en provenance dudit élément de détection ou tant que l’étage de commutation ne reçoit pas de signal de détection supérieur audit seuil donné.
- au moins un élément de détection doté d’un capteur de mesure et configuré pour produire un signal dit «de détection», ledit signal de détection étant consécutif à une détection d’un choc mécanique subi par l’aéronef,
- une alimentation,
- un étage de commutation doté d’une première entrée à laquelle ledit élément de détection est couplé, et d’une deuxième entrée à laquelle ledit étage d’alimentation est couplé, ledit étage de commutation étant configuré pour produire à une sortie, à partir de ladite tension d’alimentation, un signal dit «de sortie» traduisant l’intensité dudit choc et à destination d’un étage émetteur,
- ledit étage émetteur comprenant un module de communication sans-fil et étant configuré pour émettre un signal RF dit «d’avertissement» consécutivement à la réception d’un signal de sortie émanant dudit étage de commutation, ledit signal RF d’avertissement comportant au moins une information relative à l’intensité dudit choc, l’étage de commutation étant configuré de sorte à:
- coupler l’étage émetteur à l’alimentation lorsque l’étage de commutation reçoit en provenance dudit élément de détection un signal de détection ou un signal de détection supérieur à un seuil donné,
- découpler l’étage émetteur de l’alimentation tant que l’étage de commutation ne reçoit pas de signal de détection en provenance dudit élément de détection ou tant que l’étage de commutation ne reçoit pas de signal de détection supérieur audit seuil donné.
Ainsi, en absence de détection de signal en provenance de l’élément de détection ou tant qu’un signal en provenance de l’élément de détection n’atteint pas un seuil donné, une partie du dispositif est mis en veille ce qui se traduit ici par un découplage entre l’alimentation et au moins l’étage émetteur, afin de limiter voire d’empêcher la consommation.
Une veille à très faible niveau de consommation énergétique permettant ainsi de tenir un temps de veille important et fournir une autonomie bien supérieure à celle des dispositifs existants peut être ainsi obtenue. Par exemple, l’autonomie peut être d’au moins 16h.
Un couplage entre alimentation et au moins l’étage émetteur est ensuite rétabli consécutivement à une détection de choc ou d’un choc de niveau suffisant, ce qui se traduit au niveau de la première entrée par un signal de détection ou un signal de détection dépassant le seuil, en particulier un seuil d’amplitude, donné en provenance de l’élément de détection.
Avantageusement, ledit étage de commutation comprend un ou plusieurs éléments de commutation sous forme d’un ou plusieurs interrupteurs pour alternativement coupler ladite première entrée à une portion de circuit de l’étage de commutation connectée à ladite sortie lorsque la deuxième entrée reçoit un signal de détection ou un signal de détection supérieur à un seuil donné et découpler ladite première entrée de ladite portion de circuit de l’étage de commutation tant que la deuxième entrée ne reçoit pas de signal de détection en provenance dudit élément de détection ou tant que l’étage de commutation ne reçoit pas de signal de détection supérieur audit seuil donné.
Ladite portion de circuit de l’étage de commutation peut être dotée d’un convertisseur, en particulier d’un convertisseur de type Boost apte à produire en sortie de l’étage une tension continue amplifiée par rapport à celle de l’alimentation.
Un découplage entre le convertisseur et l’alimentation peut être ici maintenu tant qu’un choc ou un choc de niveau suffisant n’est pas détecté, tandis qu’un couplage entre le convertisseur et l’alimentation est opéré lorsqu’un choc ou un choc de niveau suffisant est détecté, le convertisseur produisant alors un signal en sortie typiquement sous forme d’une tension continue amplifiée par rapport à celle de l’alimentation.
Selon une possibilité de mise en œuvre, le dispositif peut être doté d’un étage de commutation qui ne transmet de signal de sortie audit étage émetteur que consécutivement à la réception d’un signal de détection en provenance dudit élément de détection, l’étage de commutation ne transmettant pas de signal audit étage émetteur tant qu’un signal de détection n’est pas reçu à ladite deuxième entrée.
Avantageusement, l’alimentation est une alimentation rechargeable par liaison RF.
De manière préférentielle, l’alimentation peut être dotée d’un super-condensateur, qui permet une faible consommation d’énergie électrique, répond à des critères de sécurité et peut être rechargé aisément par liaison sans fil.
Selon une possibilité de mise en œuvre, ladite information peut être sous forme d’une trame de longueur variable dont la longueur dépend de l’intensité du choc et/ou d’un bloc de plusieurs trames dont le nombre dépend de l’intensité du choc. Un avantage est qu’une conversion analogique numérique très consommatrice en énergie n’est pas nécessaire pour transmettre l’information de l’intensité du choc.
Selon une possibilité de mise en œuvre le signal RF d’avertissement est situé dans une gamme de fréquence [2.45 GHz; 5 GHz].
Avantageusement, le capteur de mesure peut être un capteur piézoélectrique ou un capteur inertiel de type MEMS, de préférence non alimenté ou ne possédant pas d’alimentation propre.
Selon un aspect particulier, l’invention concerne également un système de détection de chocs pour aéronef comprenant:
- un ou plusieurs dispositifs de détection de chocs tels que définis plus haut,
- au moins un équipement de lecture connecté à au moins un réseau de communication et doté d’au moins un récepteur RF apte à recevoir des signaux RF d’avertissement en provenance d’au moins un dispositif de détection, ledit équipement de lecture étant configuré de sorte à, consécutivement à la réception d’un signal d’avertissement provenant d’un dispositif de détection de choc donné parmi lesdits un ou plusieurs dispositifs de détection de chocs: transmettre sur ledit réseau de communication des données comportant une information relative à l’intensité dudit choc ainsi qu’une information relative à la localisation du capteur de mesure dudit dispositif de détection de choc donné et une information de datation du moment où le signal RF a été reçu par ledit lecteur.
- un ou plusieurs dispositifs de détection de chocs tels que définis plus haut,
- au moins un équipement de lecture connecté à au moins un réseau de communication et doté d’au moins un récepteur RF apte à recevoir des signaux RF d’avertissement en provenance d’au moins un dispositif de détection, ledit équipement de lecture étant configuré de sorte à, consécutivement à la réception d’un signal d’avertissement provenant d’un dispositif de détection de choc donné parmi lesdits un ou plusieurs dispositifs de détection de chocs: transmettre sur ledit réseau de communication des données comportant une information relative à l’intensité dudit choc ainsi qu’une information relative à la localisation du capteur de mesure dudit dispositif de détection de choc donné et une information de datation du moment où le signal RF a été reçu par ledit lecteur.
Selon un autre aspect particulier, l’invention concerne un système de détection de chocs pour aéronef comprenant:
- un premier dispositif de détection tel que défini plus haut, ledit élément de détection du premier dispositif de détection étant configuré pour produire un signal de détection à la première entrée de son étage de commutation consécutivement à un choc d’intensité supérieur à un premier niveau donné,
- un deuxième dispositif de détection tel que défini plus haut, l’élément de détection dudit deuxième dispositif de détection étant configuré pour produire un signal de détection à la première entrée de son étage de commutation consécutivement à un choc d’intensité supérieur à un deuxième niveau supérieur audit premier niveau, l’élément de détection dudit deuxième dispositif de détection n’émettant pas de signal à la première entrée de son étage de commutation consécutivement à un choc d’intensité inférieur audit deuxième niveau.
- un premier dispositif de détection tel que défini plus haut, ledit élément de détection du premier dispositif de détection étant configuré pour produire un signal de détection à la première entrée de son étage de commutation consécutivement à un choc d’intensité supérieur à un premier niveau donné,
- un deuxième dispositif de détection tel que défini plus haut, l’élément de détection dudit deuxième dispositif de détection étant configuré pour produire un signal de détection à la première entrée de son étage de commutation consécutivement à un choc d’intensité supérieur à un deuxième niveau supérieur audit premier niveau, l’élément de détection dudit deuxième dispositif de détection n’émettant pas de signal à la première entrée de son étage de commutation consécutivement à un choc d’intensité inférieur audit deuxième niveau.
La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels:
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d’une figure à l’autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Un exemple d’architecture de dispositif de détection de chocs mécaniques ou d’impacts tel que mis en œuvre suivant l’invention va à présent être décrit en lien avec la figure 1 donnant une vue simplifiée de cette architecture ainsi qu’avec le schéma électronique de la figure 2.
Le dispositif de détection de chocs 3 est ici disposé à proximité du fuselage F d’un aéronef et permet de collecter des mesures d'impacts ou de chocs mécaniques afin de permettre, d'une part, de localiser les chocs mécaniques et d’éventuels endommagements consécutifs à ces chocs subis par le fuselage F et, d'autre part, de catégoriser chaque choc en fonction de son intensité.
Le dispositif de détection est destiné à transmettre, par le biais d’un étage émetteur 40 à un équipement dit de lecture (non représenté sur les figures précitées) des signaux dits «d’avertissement» par le biais d’un lien de communication sans fil, en particulier par le biais d’un module de communication RF muni d’une antenne 45 RF ce qui permet de positionner chaque dispositif de détection de choc sans contrainte sur une zone ou à proximité d’une zone du fuselage F.
Le dispositif de détection est autonome en termes d’alimentation électrique et comporte de préférence une alimentation 20 rechargeable. Cette alimentation 20 peut être, comme dans l’exemple de réalisation illustré sur la figure 2, sous forme d’un super-condensateur 21 de capacité C. Un tel type d’alimentation rechargeable permet une restitution rapide d’énergie électrique, d’éviter de recourir à une source d'énergie électrique dédiée devant être remplacée, de présenter un meilleur niveau de sécurité qu’une pile ou qu’une batterie. Un super-condensateur 21 résiste également mieux aux basses températures. Un super-condensateur 21 de faible capacité, par exemple de l’ordre de 100 mF ou inférieure peut être avantageusement utilisé.
L'alimentation 20 électrique et en particulier le moyen de stockage de charge de type super-condensateur 31 peut être est rechargée par le biais d’une liaison sans fil, en particulier par voie radio, par exemple par le biais de signaux radio dans une gamme de fréquences qui peut être par exemple de [865 MHz; 915 MHz].
Une gestion particulière de l’alimentation électrique est ici mise en œuvre afin de conférer au dispositif de détection une meilleure autonomie en énergie.
Certains étages, en particulier l’étage émetteur 40, sont en veille et ne sont par conséquent alimentés que lorsque le dispositif subit un choc mécanique ou un impact ou que lorsque le dispositif subit un choc mécanique ou un impact d’intensité supérieure à un niveau donné. L’étage émetteur 40 n’est alimenté que pendant une période de préférence incluse dans celle d’un signal de détection ou d’une succession de signaux de détection en provenance d’un élément de détection 10 et est découplé de l’alimentation 20 le reste du temps.
Pour réaliser la détection de choc mécanique ou d’impact, l’élément de détection 10 est muni d’au moins un capteur de mesure 12. Ce capteur de mesure 12 est configuré pour fournir une tension électrique déterminée suite à un impact ou choc déterminé, cette tension électrique traduisant l’intensité du choc ou de l’impact.
Dans cet exemple, le capteur de mesure 12 peut être sous la forme d'un capteur piézoélectrique ou d’un capteur MEMS (pour «Microelectromechanical systems»), en particulier de type inertiel tel qu’un accéléromètre. Le capteur de mesure 12 est de préférence dépourvu d’alimentation propre. Selon un mode de réalisation particulier, l’élément de détection 10 peut être amené à ne transmettre en sortie un signal dit «de détection» que lorsque l’intensité du choc est supérieure à un niveau donné, par exemple de 100g ou 200g, et ne pas produire en sortie de signal de détection lorsque l’intensité du choc est inférieure audit niveau donné.
Cela peut être dû au capteur 12 en lui-même et sa constitution. Dans l’exemple d’un capteur piézoélectrique, en fonction du matériau utilisé, des dimensions et de la configuration de sa zone sensible en matériau piézoélectrique une sélection des chocs d’intensité faible ou forte peut être réalisée. Un circuit 13 de filtrage comme illustré de manière schématique par le biais de résistances R1, R2 et de capacité C1 permet d’effectuer une sélection de chocs d’intensité suffisante.
On peut également prévoir que l’entrée EN du module 30 n’est activée que lorsqu’un choc génère en sortie de l’élément de détection une tension supérieure à une tension seuil. Par exemple, on peut prévoir une tension seuil de l’ordre de 1,5V.
Ainsi, un choc ou impact mineur peut être ignoré, de sorte qu’il n’induise pas de consommation d’énergie sur l’alimentation 20. On distingue ici des chocs dits «non activant» c’est-à-dire à la suite desquels l’alimentation 20 n’est pas couplée à l’étage émetteur 40 et des chocs «activants» dont le niveau est à même de déclencher un couplage entre l’étage émetteur 40 et l’alimentation 20. Par exemple, un choc «non activant» peut se traduire par un courant inférieur à 1 µA en sortie du capteur 12, tandis qu’un choc est dit «activant» pour un courant supérieur à 1 µA.
Le seuil ou niveau de détection peut être prédéterminé en fonction de l’endroit où le capteur 12 est positionné et en particulier du type de matériau ou de la zone de l’aéronef à proximité duquel le capteur 12 se trouve. Ainsi, on peut fixer un premier seuil de détection à l’élément de détection 10 lorsque le capteur 12 se trouve disposé contre un premier type de matériau (ou dans une première zone du fuselage ou de l’aéronef) et un deuxième seuil de détection plus élevé que le premier seuil lorsque le capteur 12 est agencé contre un deuxième type de matériau (ou se trouve dans une deuxième zone du fuselage ou de l’aéronef). Typiquement, un élément de détection 10 se situant contre le revêtement couramment appelé «peau» d’un fuselage peut être prévu avec un seuil de détection plus faible par exemple de 100g tandis qu’un élément de détection 10 se situant contre une partie moins sensible telle qu’une nervure peut être prévu avec un seuil de détection plus élevé par exemple de 200g.
Dans l’exemple de réalisation particulier illustré sur la figure 2, l’élément de détection 10 délivre le signal de détection Sdet sous forme d’une tension, dans cet exemple particulier aux bornes d’un condensateur C1. Le signal de détection Sdet est émis à une entrée EN d’un étage 30 dit «de commutation».
L’étage 30 de commutation peut être sous forme d’un circuit formé d’un ou plusieurs composants discrets ou être intégré à un ASIC d’un circuit de type ASIC (pour «Application-Specific Integrated Circuit» en anglais, littéralement: «circuit intégré propre à une application»). L’étage de commutation 30 comporte typiquement un circuit convertisseur 35, par exemple de type «boost», permettant de convertir, à partir de la tension d’alimentation délivrée par l’étage d’alimentation 20, le signal produit en sortie de l’élément de détection 10 en une tension continue et de niveau stable. Une amplification (conversion de type «Boost») peut être réalisée par le convertisseur 35 de l’étage de commutation de sorte que le niveau de tension en sortie VOUT de l’étage de commutation 30 est typiquement supérieur au niveau d’alimentation délivrée en entrée VIN de l’étage de commutation 30 par l’alimentation 20.
L’élément de détection 10 est, dans l’exemple illustré, couplé à une entrée d’activation EN de l’étage de commutation 30 du signal, tandis qu’une autre entrée VIN de l’étage de commutation 30 est couplée à l’alimentation 20.
Typiquement, tant que l’élément de détection 10 n’émet pas de signal en sortie, une mise en veille du dispositif est effectuée. Cela se traduit par un découplage entre l’alimentation 20 et au moins l’étage émetteur 40. Cela peut également se traduire au niveau de l’étage de commutation 30 de sorte que ce dernier ne délivre en sortie VOUT pas de tension à l’étage émetteur 40 tant que l’entrée EN ne reçoit pas de signal en provenance de l’élément de détection 10 et que seule la réception d’un tel signal en entrée EN en provenance de l’élément 10 de détection permette d’activer l’étage de commutation 30 de sorte que cet étage de commutation 30 délivre alors une tension en sortie VOUT à destination de l’étage émetteur 40.
L’entrée VIN d’alimentation est ainsi découplée du reste de l’étage de commutation 30 et en particulier du convertisseur 35 tant que l’entrée EN n’est pas activée et que l’élément de détection 10 ne produit pas de signal suite à la détection d’un choc mécanique.
Lorsqu’un tel choc ou qu’un choc d’intensité supérieure à un niveau prédéterminé est détecté par le capteur 12 de mesure et que l’élément de détection 10 produit une tension en entrée EN d’activation alors l’alimentation 20 est couplée à l’étage de émetteur 40 et l’étage de commutation 30 transmet un signal de sortie à l’étage émetteur 40. Ce signal de sortie dépend du niveau de la tension d’alimentation et traduit l’intensité dudit choc mécanique. Ce signal permet d’alimenter l’étage émetteur 40.
L’étage de commutation 30 peut comprendre au moins un élément de commutation 38 associé au convertisseur 35 et configuré pour alternativement coupler l’entrée VIN à une portion 36 de circuit de l’étage de commutation 30 connectée à ladite sortie VOUT lorsqu’un signal de détection en provenance de l’élément de détection 10 est reçu à l’autre entrée EN et pour découpler l’entrée VIN de ladite portion 36 de circuit de l’étage de commutation 30 lorsque qu’aucun signal de détection en provenance dudit capteur n’est émis à la première entrée VIN ou tant qu’un signal reçu en entrée EN est inférieur à un seuil donné, en particulier un seuil d’amplitude de signal. Typiquement l’élément de commutation 38 est formé d’un ou plusieurs interrupteurs, par exemple sous forme de transistors.
En sortie de l’étage 30 de commutation de signal, l’étage émetteur 40 est associé à, ou est doté de composants formant une charge capacitive 41. Dans l’exemple illustré sur la figure 2, cette charge capacitive 41 est couplée à une puce 42 comportant au moins un module de communication, lui-même associé à une antenne RF 45. En variante, l’étage émetteur 40 peut être intégré dans une même puce ou un même ASIC que le convertisseur ou que l’étage 30 de commutation précédemment décrit.
L’étage émetteur 40 peut être formé d’un microprocesseur ayant un module radiofréquence que l‘on associe à au moins une antenne d’émission/réception.
Le module de communication sans-fil est configuré pour émettre un signal RF dit «d’avertissement» produit à partir d’un signal de sortie provenant de l’étage de commutation 30. Ce signal d’avertissement peut être par exemple un signal de fréquence dans une bande de fréquences comprise entre 868 MHz et 915 MHz ou bien dans une bande de fréquences entre 2.45 GHz et 5 GHz.
Par exemple le module de communication est destiné à produire des signaux d’avertissement selon un protocole de communication haut niveau selon la norme IEEE 802.15.4 pour les réseaux à dimension personnelle (WPAN). Selon un autre exemple, le module de communication permet l'émission de données d’avertissement en utilisant des ondes radio UHF sur une bande de fréquence par exemple de l’ordre de 2,4 GHz. Une émission de signaux selon la norme «Bluetooth» ou BLE («Bluetooth Low Energy») peut être ainsi prévue.
L’étage émetteur 40 peut être muni d’un module de traitement de signal. Un module de traitement de signal configuré pour émettre des trames ou bloc de trames selon un format spécifique à un protocole de communication éventuellement sélectionné parmi plusieurs protocoles de communication peut être en particulier mis en œuvre.
Les figures 3A-3B donnent des exemples de signaux de consommation en courant servant à illustrer le fonctionnement du dispositif de détection.
Suite à un choc mécanique Ci d’une première intensité (figure 3A), par exemple d’une faible intensité, une trame Ti ou un bloc de trames d’une première longueur est transmis(e). La longueur variable de cette trame ou de ce bloc de trames rend compte de l’intensité du premier choc. Dans cet exemple, un bloc de trame se présente sous forme d’une succession de plusieurs trames, le nombre de trames envoyées dépendant de l’intensité du choc. Un bloc de trames est ici formé de plusieurs trames d’«avertissement» envoyées périodiquement. Sur la figure 3A, une trame se traduit par un pic de consommation en courant, tandis qu’un bloc de trames composé de plusieurs trames est une succession de pics de courants.
Consécutivement à un autre choc mécanique d’une deuxième intensité, par exemple d’une forte intensité, un deuxième bloc Tj de trames d’une deuxième longueur est transmis. La longueur variable de ce bloc de trames dépend de l’intensité du deuxième choc et est plus importante que celle du premier bloc Ti de trames et se présente ici sous forme d’une deuxième succession de trames avec un nombre de trames qui dépend de l’intensité du deuxième choc et qui est plus important que le nombre de trames du premier bloc.
Le ou les signaux RF d’avertissement produits par le dispositif de détection de choc sans fil sont destinés à un équipement appelé équipement «de lecture» qui peut être intégré à l’aéronef et qui peut être quant à lui alimenté par voie filaire et/ou relié à un réseau filaire. Cet équipement de lecture est typiquement pourvu d’un module émetteur/récepteur radio configuré pour recevoir des signaux en provenance du dispositif de détection sans-fil et susceptible d’émettre des signaux à destination du dispositif de détection sans-fil. L’équipement de lecture peut recevoir des signaux d’avertissement de choc en provenance de différents dispositifs de détection sans fil tel que décrit précédemment. L’équipement de lecture est lui-même typiquement agencé en au moins un réseau de communication dans lequel plusieurs équipements 4 de lecture sont raccordés.
En référence aux figures 4A-4B et 5A-5B, plusieurs équipements de lecture 4 sont positionnés dans un aéronef A, en particulier, à l'intérieur du fuselage F. Les équipements de lecture 4 sont configurés pour recevoir par voie sans fil des informations provenant d’un ou plusieurs dispositifs de détection 3 tels que décrits précédemment. L'aéronef A comporte ici un réseau de communication 8 sur lequel sont reliés les équipements de lecture 4. Le réseau de communication 8 est configuré pour permettre aux équipements de lecture 4 de communiquer avec une unité de traitement 5, de type calculateur et/ou ordinateur afin de collecter les différentes données de détection de choc de manière centralisée. L'équipement de lecture 4 transmet typiquement sur le réseau 8 de communication des données relatives à l’intensité d’un choc détecté ainsi qu’à la localisation du capteur de mesure de ce choc et de datation du moment où le signal d’avertissement RF a été reçu par ledit équipement de lecture 4.
Dans certains types d’aéronefs, l’unité de traitement 5 peut être reliée à une unité centrale 6 de traitement munie d’une interface logicielle de type CMS (pour «Cabin Management System») et/ou reliée à une unité 7 de communication RF permettant un échange de données avec un système de communication se trouvant à l’extérieur de l’aéronef et typiquement situé dans un aéroport. L’unité 7 de communication peut émettre et recevoir des signaux selon un standard de téléphonie mobile par exemple de type 4G. Des données de mesures de chocs ou d’endommagements effectuées par le système de détection peuvent être intégrées à un rapport de maintenance.
Dans l’exemple illustré, le réseau de communication 8 est doté d’une liaison BUS. Les équipements de lecture 4 peuvent être en particulier reliés à un bus de données série unidirectionnel standard (simplex) par exemple suivant la norme ARINC 429. Avantageusement les équipements de lecture 4 peuvent être reliés à un réseau Ethernet redondant et fiabilisé, par exemple de type Avionics Full DupleX (AFDX). Un BUS tel que dans le système CAN mettant en œuvre un multiplexage, et permettant à raccorder à un même câble un nombre important d’équipements peut être également utilisé.
L'aéronef A peut comprendre un réseau d'alimentation électrique et un réseau de communication qui sont distincts ou un réseau qui assure ces deux fonctions à la fois.
De manière avantageuse, comme illustré aux figures 4A-4B (donnant respectivement une vue de profil d’un aéronef comportant un système de détection de choc et une vue de dessus) et 5A-5C (donnant différentes vue en coupe transversale d’un fuselage d’aéronef), l'aéronef A comporte deux réseaux de communication 8, 8' afin d'assurer une redondance en cas de défaillance de l’un des deux réseaux. Le deuxième réseau 8’ peut être par exemple un réseau BUS du même type que le premier réseau 8.
Chacun des réseaux 8, 8’ peut être disposé en boucle de sorte que plusieurs chemins physiques sont disponibles entre équipements 4 d’un réseau 8, 8’.
Comme on peut le voir sur l’exemple de réalisation particulier de la figure 5C, un échange bidirectionnel de signaux entre un dispositif de détection 3 sans fil et un équipement de lecture 4 peut être mis en œuvre. Ainsi, un équipement de lecture 4 peut être destiné à émettre des signaux, par exemple des signaux RF provenant d’un module émetteur/récepteur radio d’un équipement de lecture 4.
Par exemple un équipement de lecture 4 peut être adapté pour émettre des signaux selon une ou plusieurs des normes précitées.
La figure 6 est représentative de signaux de tensions au cours du temps au sein d’un exemple de réalisation particulier de dispositif de détection de choc suivant l’invention. La courbe 610 donne l’évolution de la tension délivrée par l’alimentation sous forme d’un supercondensateur pour une durée d’utilisation de 16 heures, tandis que les pics 601, 602, 603, 604, 605, 606 de tension sont ceux générés par le convertisseur 35 en réponse à 6 impacts différents. Ainsi, une autonomie supérieure à 16 heures du dispositif de choc peut être obtenue.
Dans la description qui vient d’être donnée, le dispositif de détection de chocs sans fil et le système de détection comprenant un ou plusieurs de ces dispositifs sont intégrés à un aéronef.
Il est toutefois possible d’intégrer un tel dispositif de détection sans-fil et un tel système à d’autres types de véhicules et par exemple dans un véhicule automobile. Dans ce cas, la communication de signaux de détection RF peut être mise en œuvre par le biais de fréquences de communication radio différentes. Le ou les équipements de lecture de ces signaux de détection peuvent être alors typiquement reliés à un bus système série tel qu’un de données CAN (pour «Controller Area Network»).
En variante, on peut également d’intégrer un tel de dispositif et un tel système dans un site industriel.
Claims (10)
- Dispositif de détection de choc mécanique (3) pour aéronef, comprenant:
- au moins un élément de détection (10) doté d’un capteur de mesure (12) et configuré pour produire un signal dit «de détection», ledit signal de détection étant consécutif à une détection d’un choc mécanique subi par l’aéronef,
- une alimentation (20) apte à délivrer une tension d’alimentation,
- un étage de commutation (30) de signal doté d’une première entrée (EN) à laquelle ledit élément de détection (10) est couplé, et d’une deuxième entrée (VIN) à laquelle ladite alimentation (20) est couplée, ledit étage de commutation (30) étant configuré pour produire à une sortie (VOUT), à partir de ladite tension d’alimentation, un signal dit «signal de sortie» traduisant l’intensité dudit choc et à destination d’un étage émetteur,
- un étage (40) émetteur comprenant un module de communication (42) sans-fil et étant configuré pour émettre un signal RF dit «d’avertissement» consécutivement à la réception d’un signal de sortie émanant dudit étage de commutation (30), ledit signal RF d’avertissement comportant au moins une information relative à l’intensité dudit choc,
l’étage de commutation (30) étant configuré de sorte à:
- coupler l’étage émetteur (40) à l’alimentation (20) lorsque l’étage de commutation (30) reçoit sur ladite première entrée (EN) un signal de détection ou un signal de détection supérieur à un seuil donné en provenance dudit élément de détection (10),
- découpler l’étage émetteur (40) de l’alimentation (20) tant que sur ladite première entrée (EN) l’étage de commutation (30) ne reçoit pas de signal de détection en provenance dudit élément de détection ou tant que l’étage de commutation (30) ne reçoit pas de signal de détection supérieur audit seuil donné. - Dispositif de détection de choc mécanique selon la revendication 1, dans lequel l’étage de commutation (30) ne transmet de signal de sortie audit étage émetteur (40) que consécutivement à la réception d’un signal de détection en provenance dudit élément de détection (10), l’étage commutation (30) ne transmettant pas de signal audit étage émetteur (40) tant qu’un signal de détection n’est pas reçu à ladite première entrée (EN).
- Dispositif de détection selon la revendication 1 ou 2, ledit étage de commutation (30) comprenant un convertisseur (35) et un élément de commutation (38) doté d’un ou plusieurs interrupteurs pour alternativement coupler ladite deuxième entrée (VIN) à un convertisseur (35) connecté à ladite sortie (VOUT) lorsque la première entrée (EN) reçoit un signal de détection ou un signal de détection supérieur à un seuil donné et découpler ladite deuxième entrée (VIN) du convertisseur (35) tant que la première entrée (EN) ne reçoit pas de signal de détection en provenance dudit élément de détection ou tant que l’étage de commutation (30) ne reçoit pas de signal de détection supérieur audit seuil donné.
- Dispositif de détection selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’alimentation (20) est rechargeable par liaison RF.
- Dispositif de détection selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’alimentation (20) comporte un super-condensateur (21).
- Dispositif de détection selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite information est sous forme d’un bloc de trame(s) de longueur variable dont la longueur dépend de l’intensité du choc et/ou comportant une pluralité de trames dont le nombre dépend de l’intensité du choc.
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit signal RF d’avertissement est situé dans une gamme de fréquence [2.45 GHz; 5 GHz].
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit capteur (12) est un capteur piézoélectrique ou un capteur MEMS.
- Système de détection de choc pour aéronef comprenant:
- au moins un équipement de lecture (4) connecté à au moins un réseau de communication (12) et doté d’au moins un récepteur RF apte à recevoir des signaux RF d’avertissement en provenance d’un ou plusieurs dispositifs de détection (3) selon l’une des revendications précédentes, ledit équipement de lecture (4) étant configuré de sorte à, consécutivement à la réception d’un signal d’avertissement provenant d’un dispositif de détection de choc donné parmi lesdits un ou plusieurs dispositifs de détection de chocs: transmettre sur ledit réseau (12) de communication des données comportant une information relative à l’intensité dudit choc ainsi qu’une information relative à la localisation du capteur de mesure dudit dispositif de détection de choc donné et une information de datation du moment où le signal RF a été reçu par ledit lecteur. - Système de détection de choc pour aéronef comprenant:
- un premier dispositif de détection (3) selon l’une des revendications 1 à 8, ledit élément de détection (10) du premier dispositif de détection étant configuré pour produire un signal de détection à la première entrée (EN) de son étage de commutation (30) consécutivement à un choc d’intensité supérieur à un premier niveau donné,
- un deuxième dispositif de détection (3) selon l’une des revendications 1 à 8, l’élément de détection (10) dudit deuxième dispositif de détection étant configuré pour produire un signal de détection à la première entrée (EN) de son étage de commutation (30) consécutivement à un choc d’intensité supérieur à un deuxième niveau supérieur audit premier niveau, l’élément de détection (10) n’émettant pas de signal à la première entrée (EN) consécutivement à un choc d’intensité inférieur audit deuxième niveau.
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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