FR3136699A1 - COMMUNICATION SYSTEM - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un système de communication pour un objet rotatif comportant une pluralité de composants dont au moins une pluralité d’unités de traitement de données, une pluralité d’unités de communication et une pluralité d’unités d’énergie. La pluralité d’unités d’énergie est dotée d’au moins une pluralité de parties de récupération d’énergie et une pluralité de parties de stockage. Le système de communication comprend également au moins une couche s’étendant le long d’une direction circonférentielle de l’objet rotatif. La pluralité de parties de récupération d’énergie de la pluralité d’unités d’énergie étant également employées comme une pluralité d’unités de capture pour saisir un état physique de l’objet rotatif et au moins un composant de la pluralité de composants de système qui est placé dans l’au moins une couche avec une distance prédéterminée entre des composants identiques dans des positions circonférentielles adjacentes de l’objet rotatif. Figure de l'abrégé : figure 2The present invention relates to a communication system for a rotating object comprising a plurality of components including at least a plurality of data processing units, a plurality of communication units and a plurality of energy units. The plurality of energy units are provided with at least a plurality of energy harvesting parts and a plurality of storage parts. The communication system also includes at least one layer extending along a circumferential direction of the rotating object. The plurality of energy harvesting parts of the plurality of energy units are also employed as a plurality of capture units for capturing a physical state of the rotating object and at least one component of the plurality of components of system which is placed in the at least one layer with a predetermined distance between identical components in adjacent circumferential positions of the rotating object. Figure from the abstract: figure 2
Description
La présente invention concerne un système de communication. L’invention se rapporte, en particulier, à un système de communication convertissant de l’énergie générée par un moyen exposé à l’énergie mécanique d’un objet rotatif ou d’un objet à utiliser avec un objet rotatif.The present invention relates to a communication system. The invention relates, in particular, to a communication system converting energy generated by an exposed means to the mechanical energy of a rotating object or an object for use with a rotating object.
L’incorporation de dispositifs électroniques dans un objet rotatif ou un objet à utiliser avec un objet rotatif offre de nombreux avantages pratiques. Les dispositifs électroniques peuvent comprendre des capteurs et d’autres composants destinés à obtenir des informations concernant divers paramètres physiques d'un objet rotatif ou d’un objet à utiliser avec un objet rotatif, tels que la température, la pression, le nombre de tours, la vitesse, le nombre de rotations en fonction de la vitesse, la température en fonction de la vitesse et d’autres paramètres physiques et fonctionnels ainsi que des informations de fabrication telles que le nom du fabricant, le lieu de fabrication, la date de fabrication, etc. De telles informations de performances peuvent devenir utiles dans des systèmes de surveillance et d’avertissement, et peuvent même être potentiellement utilisées avec des systèmes de rétroaction afin de réguler des niveaux de manière appropriée.Incorporating electronic devices into a rotating object or an object for use with a rotating object offers many practical advantages. The electronic devices may include sensors and other components for obtaining information regarding various physical parameters of a rotating object or an object for use with a rotating object, such as temperature, pressure, number of revolutions , speed, number of rotations versus speed, temperature versus speed and other physical and functional parameters as well as manufacturing information such as name of manufacturer, place of manufacture, date of manufacturing, etc. Such performance information can become useful in monitoring and warning systems, and can even potentially be used with feedback systems to regulate levels appropriately.
Les systèmes électroniques intégrés sont, de manière conventionnelle, alimentés par diverses techniques et différents systèmes de production d’énergie, par exemple des systèmes mécaniques complexes tels qu’un ensemble pompe ou un générateur électromagnétique installé dans une cavité intérieure de pneumatique, une source d’énergie à lame piézoélectrique, une batterie non rechargeable ou une source d’énergie à faisceau radiofréquence (RF).Integrated electronic systems are conventionally powered by various energy production techniques and systems, for example complex mechanical systems such as a pump assembly or an electromagnetic generator installed in an interior tire cavity, a source of energy. piezoelectric blade energy, a non-rechargeable battery, or a radio frequency (RF) beam energy source.
Les batteries non rechargeables sont couramment employées, par exemple pour un SSPP (Système de Surveillance de la Pression des Pneumatiques), ceci occasionnant en soi un désagrément pour l’utilisateur étant donné qu’un fonctionnement correct du système électronique dépend du remplacement périodique de la batterie. D’autre part, les batteries conventionnelles contiennent souvent des métaux lourds qui sont nocifs pour l’environnement et posent des problèmes du point de vue de l’élimination, notamment lorsqu’ils sont utilisés en très grandes quantités. En outre, les batteries ont tendance à s’épuiser relativement rapidement lorsqu’elles alimentent des applications électroniques caractérisées par des niveaux élevés de complexité sur le plan de la fonctionnalité. L’épuisement des batteries est particulièrement fréquent dans les systèmes électroniques qui transmettent des informations sur des distances relativement grandes, par exemple d’emplacements sur des roues de camion à un récepteur dans la cabine du camion.Non-rechargeable batteries are commonly used, for example for a SSPP (Tyre Pressure Monitoring System), this in itself causing inconvenience for the user since correct operation of the electronic system depends on periodic replacement of the battery. battery. On the other hand, conventional batteries often contain heavy metals which are harmful to the environment and pose problems from a disposal point of view, especially when used in very large quantities. Additionally, batteries tend to deplete relatively quickly when powering electronic applications characterized by high levels of functional complexity. Battery drain is particularly common in electronic systems that transmit information over relatively large distances, for example from locations on truck wheels to a receiver in the truck cabin.
Avec une source d’énergie à faisceau RF, l’énergie qui est émise à partir d’une antenne d’interrogation est récupérée pour alimenter les systèmes électroniques, qui doivent souvent être des systèmes électroniques à très faible consommation très spécialisés limités à quelques microwatts. Les antennes d’interrogation employées avec les systèmes électroniques alimentés par faisceau doivent, généralement, être placées à proximité relativement immédiate en raison de la portée d’émission limitée.With an RF beam power source, the energy that is emitted from an interrogation antenna is harvested to power the electronic systems, which often must be very specialized ultra-low power electronic systems limited to a few microwatts . Interrogation antennas employed with beam-fed electronic systems must, generally, be placed in relatively close proximity due to the limited transmission range.
Le document WO03/095244 divulgue un système pour la production d’énergie électrique à partir de l’énergie mécanique d’un pneumatique en rotation comportant une structure piézoélectrique et un dispositif de stockage d’énergie installés à l’intérieur d’un pneumatique pour générer une charge électrique à mesure que la roue se déplace le long d’une surface du sol.Document WO03/095244 discloses a system for producing electrical energy from the mechanical energy of a rotating tire comprising a piezoelectric structure and an energy storage device installed inside a tire for generating an electrical charge as the wheel moves along a ground surface.
Le document US2005/0285728 divulgue un système et un procédé correspondant pour la production d’énergie électrique à partir de l’énergie mécanique d’un pneumatique en rotation et concerne un dispositif de production d’énergie piézoélectrique associé à un module de récupération et de conditionnement d’énergie, le système pouvant être utilisé pour alimenter divers systèmes électroniques intégrés à un ensemble pneumatique ou roue.Document US2005/0285728 discloses a system and a corresponding method for the production of electrical energy from the mechanical energy of a rotating tire and relates to a piezoelectric energy production device associated with a recovery and power conditioning, the system can be used to power various electronic systems integrated into a tire or wheel assembly.
Un objectif constant dans ce domaine est d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation et jusqu’à la fin de la vie du produit.A constant objective in this field is to increase the quantity of energy recovered independently of rotation speed and until the end of the product's life.
Définitions :Definitions:
Un « objet rotatif » est un objet destiné à tourner autour d’un axe de rotation, tel qu’un pneumatique, une roue, une poulie, une roue d’engrenage, un rouleau de guidage, etc.A “rotating object” is an object intended to rotate around an axis of rotation, such as a tire, a wheel, a pulley, a gear wheel, a guide roller, etc.
Un « objet à utiliser avec un objet rotatif » est un objet destiné à être utilisé avec l’objet rotatif, tel qu’une chaîne à galets, une courroie transporteuse, une chenille, un câble de guidage, etc.An “object for use with a rotating object” is an object intended for use with the rotating object, such as a roller chain, conveyor belt, track, guide wire, etc.
Une « direction/orientation radiale » est une direction/orientation perpendiculaire à un axe de rotation de l’objet rotatif.A “radial direction/orientation” is a direction/orientation perpendicular to an axis of rotation of the rotating object.
Une « direction/orientation axiale » est une direction/orientation parallèle à l’axe de rotation de l’objet rotatif.An “axial direction/orientation” is a direction/orientation parallel to the axis of rotation of the rotating object.
Une « direction/orientation circonférentielle » est une direction/orientation qui est tangente à tout cercle centré sur l’axe de rotation. Cette direction/orientation est perpendiculaire à la fois à la direction/orientation axiale et à la direction/orientation radiale.A “circumferential direction/orientation” is a direction/orientation that is tangent to any circle centered on the axis of rotation. This direction/orientation is perpendicular to both the axial direction/orientation and the radial direction/orientation.
La présente invention concerne un système de communication pour un objet rotatif ou un objet à utiliser avec un objet rotatif, le système de communication comportant une pluralité de composants de système comprenant au moins une pluralité d’unités de traitement de données, une pluralité d’unités de communication et une pluralité d’unités d’énergie, la pluralité d’unités d’énergie comprenant au moins une pluralité de parties de récupération d’énergie et une pluralité de parties de stockage, le système de communication comprenant au moins une couche s’étendant le long d’une direction circonférentielle de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, la pluralité de parties de récupération d’énergie de la pluralité d’unités d’énergie étant également employées comme une pluralité d’unités de capture capturant un état physique de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et au moins un composant de la pluralité de composants de système étant placé dans l’au moins une couche avec une distance prédéterminée entre des composants identiques dans des positions circonférentielles adjacentes le long de la direction circonférentielle de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif.The present invention relates to a communications system for a rotating object or an object for use with a rotating object, the communications system comprising a plurality of system components including at least a plurality of data processing units, a plurality of communication units and a plurality of energy units, the plurality of energy units comprising at least a plurality of energy harvesting parts and a plurality of storage parts, the communication system comprising at least one layer extending along a circumferential direction of the rotating object or the object to be used with the rotating object, the plurality of energy harvesting parts of the plurality of energy units also being employed as a a plurality of capture units capturing a physical state of the rotating object or the object for use with the rotating object, and at least one component of the plurality of system components being placed in the at least one layer with a predetermined distance between identical components in adjacent circumferential positions along the circumferential direction of the rotating object or the object to be used with the rotating object.
Cette structure permet d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit.This structure makes it possible to increase the quantity of energy recovered independently of the rotation speed of the rotating object or the object to be used with the rotating object, and this until the end of the product's life.
Étant donné que le système de communication comporte une pluralité de composants de système comprenant au moins une pluralité d’unités de traitement de données, une pluralité d’unités de communication et une pluralité d’unités d’énergie, la pluralité d’unités d’énergie comprenant au moins une pluralité de parties de récupération d’énergie, également employées comme une pluralité d’unités de capture capturant un état physique de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et une pluralité de parties de stockage, et comprend au moins une couche s’étendant le long d’une direction circonférentielle de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et que l’au moins un composant de la pluralité de composants de système est placé dans l’au moins une couche, le système de communication peut être aisément installé, soit attaché sur soit incorporé dans l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et il est donc possible d’augmenter la flexibilité d’installation du système de communication.Since the communication system has a plurality of system components including at least a plurality of data processing units, a plurality of communication units and a plurality of energy units, the plurality of units d energy comprising at least a plurality of energy harvesting parts, also employed as a plurality of capture units capturing a physical state of the rotating object or the object to be used with the rotating object, and a plurality of storage parts, and comprises at least one layer extending along a circumferential direction of the rotating object or the object for use with the rotating object, and that the at least one component of the plurality of components system is placed in the at least one layer, the communication system can be easily installed, either attached to or incorporated into the rotating object or the object for use with the rotating object, and it is therefore possible to increase the installation flexibility of the communication system.
Étant donné que l’au moins un composant de la pluralité de composants de système est placé dans l’au moins une couche avec une distance prédéterminée entre des composants identiques dans des positions circonférentielles adjacentes le long de la direction circonférentielle de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, le système de communication peut récupérer une quantité suffisante d’énergie de manière régulière et continue avec la rotation de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et il est donc possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit.Since the at least one component of the plurality of system components is placed in the at least one layer with a predetermined distance between identical components in adjacent circumferential positions along the circumferential direction of the rotating object or the object to be used with the rotating object, the communication system can recover a sufficient amount of energy steadily and continuously with the rotation of the rotating object or the object to be used with the rotating object, and it It is therefore possible to increase the quantity of energy recovered independently of a rotation speed of the rotating object or the object to be used with the rotating object, and this until the end of the life of the product.
Étant donné que la pluralité de parties de récupération d’énergie de la pluralité d’unités d’énergie sont également employées comme une pluralité d’unités de capture capturant un état physique de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, une succession d’impulsions provenant de la pluralité de parties de récupération d’énergie de la pluralité d’unités d’énergie est analysée en termes d’intervalle temporel, d’intensité et de profil au moyen de la pluralité d’unités de traitement de données indiquant divers états physiques de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif tels qu’une vitesse de rotation, une charge, un choc, une usure ou un contact avec un obstacle, et il est donc possible d’augmenter l’efficacité du système de communication.Since the plurality of energy harvesting parts of the plurality of energy units are also employed as a plurality of capture units capturing a physical state of the rotating object or the object to be used with the rotating object, a succession of pulses from the plurality of energy harvesting parts of the plurality of energy units is analyzed in terms of time interval, intensity and profile by means of the plurality of data processing units indicating various physical states of the rotating object or the object to be used with the rotating object such as rotation speed, load, shock, wear or contact with an obstacle, and it It is therefore possible to increase the efficiency of the communication system.
Dans un autre mode de réalisation préféré, l’au moins une couche est une couche de film faite d’une composition élastomère, et une épaisseur de la couche de film est comprise entre 150 μm et 1800 μm.In another preferred embodiment, the at least one layer is a film layer made of an elastomeric composition, and a thickness of the film layer is between 150 μm and 1800 μm.
Avec cette structure, étant donné que la composition élastomère peut être compatible avec un matériau constituant l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, ceci assurant une bonne déformabilité pour un fonctionnement adéquat tout en maintenant une certaine raideur afin de pouvoir transmettre la déformation à la pluralité d’unités d’énergie, il est possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit.With this structure, given that the elastomeric composition can be compatible with a material constituting the rotating object or the object to be used with the rotating object, this ensuring good deformability for adequate operation while maintaining a certain stiffness in order to being able to transmit the deformation to the plurality of energy units, it is possible to increase the quantity of energy recovered independently of a rotation speed of the rotating object or the object to be used with the rotating object, and this until the end of the product's life.
Si l’épaisseur de la couche de film est inférieure à 150 μm, il existe un risque que l’épaisseur ne puisse pas contenir certains des composants de système, ce qui peut mener à la destruction des composants de système. Si l’épaisseur de la couche de film est supérieure à 1800 μm, il existe un risque que la couche de film ne puisse pas se déformer de manière adéquate, ce qui peut réduire la quantité d’énergie récupérée. En établissant cette épaisseur de la couche de film entre 150 μm et 1800 μm, il est possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit.If the thickness of the film layer is less than 150 μm, there is a risk that the thickness cannot accommodate some of the system components, which may lead to the destruction of the system components. If the thickness of the film layer is greater than 1800 μm, there is a risk that the film layer may not deform adequately, which may reduce the amount of energy harvested. By setting this thickness of the film layer between 150 μm and 1800 μm, it is possible to increase the amount of energy recovered independently of a rotation speed of the rotating object or the object to be used with the object rotary, and this until the end of the product's life.
L’épaisseur de la couche de film est, de préférence, comprise entre 180 μm et 1600 μm, plus préférablement entre 200 μm et 1500 μm.The thickness of the film layer is preferably between 180 μm and 1600 μm, more preferably between 200 μm and 1500 μm.
Dans un autre mode de réalisation préféré, la distance prédéterminée d’au moins un composant de la pluralité de composants de système est au plus égale à 1/4 d’une longueur circonférentielle de l’objet rotatif.In another preferred embodiment, the predetermined distance of at least one component of the plurality of system components is at most 1/4 of a circumferential length of the rotating object.
Si la distance prédéterminée d’au moins un composant de la pluralité de composants de système est supérieure à 1/4 de la longueur circonférentielle de l’objet rotatif, il existe un risque que la récupération d’énergie du système de communication devienne insuffisante en raison d’une probabilité réduite de déformation de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif. En établissant cette distance prédéterminée d’au moins un composant de la pluralité de composants de système à une valeur au plus égale à 1/4 de la longueur circonférentielle de l’objet rotatif, il est possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit.If the predetermined distance of at least one component of the plurality of system components is greater than 1/4 of the circumferential length of the rotating object, there is a risk that the energy harvesting of the communication system becomes insufficient in due to a reduced probability of deformation of the rotating object or the object to be used with the rotating object. By setting this predetermined distance of at least one component of the plurality of system components to a value at most equal to 1/4 of the circumferential length of the rotating object, it is possible to increase the amount of energy harvested independently of a rotation speed of the rotating object or the object to be used with the rotating object, and this until the end of the life of the product.
La distance prédéterminée d’au moins un composant de la pluralité de composants de système est, de préférence, au plus égale à 1/8 de la longueur circonférentielle de l’objet rotatif, plus préférablement au plus égale à 1/10 de la longueur circonférentielle de l’objet rotatif, et encore plus préférablement au plus égale à 1/12 de la longueur circonférentielle de l’objet rotatif.The predetermined distance of at least one component of the plurality of system components is preferably at most 1/8 of the circumferential length of the rotating object, more preferably at most 1/10 of the length circumferential length of the rotating object, and even more preferably at most equal to 1/12 of the circumferential length of the rotating object.
Dans un autre mode de réalisation préféré, au moins un composant de la pluralité de composants de système est incorporé dans la couche de film.In another preferred embodiment, at least one of the plurality of system components is incorporated into the film layer.
Avec cette structure, étant donné que la couche de film peut diminuer un risque de destruction des composants de système incorporés dans la couche de film, il est possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit.With this structure, since the film layer can reduce a risk of destruction of the system components incorporated in the film layer, it is possible to increase the amount of energy recovered independently of a rotation speed, and this until the end of the product's life.
Dans un autre mode de réalisation préféré, au moins une couche de film comprend au moins deux composants de système différents, et les composants de système dans une couche de film sont placés axialement à distance l’un de l’autre.In another preferred embodiment, at least one film layer comprises at least two different system components, and the system components in a film layer are placed axially spaced apart from each other.
Avec cette structure, il est possible d’augmenter la flexibilité d’installation des composants de système dans le système de communication.With this structure, it is possible to increase the flexibility of installation of system components in the communication system.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le système de communication comprend au moins deux couches de film.In another preferred embodiment, the communication system includes at least two layers of film.
Avec cette structure, la possibilité d’augmenter la flexibilité d’installation des composants de système dans le système de communication est plus grande.With this structure, the possibility of increasing the flexibility of installation of system components in the communication system is greater.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le système de communication comprend trois couches de film, et chacune des trois couches de film comprend des composants de système différents parmi les couches de film.In another preferred embodiment, the communication system includes three layers of film, and each of the three layers of film includes different system components among the layers of film.
Avec cette structure, la possibilité d’augmenter la flexibilité d’installation des composants de système dans le système de communication tout en augmentant également l’efficacité de fabrication des couches de film est encore plus grande.With this structure, the possibility of increasing the installation flexibility of system components in the communication system while also increasing the manufacturing efficiency of the film layers is even greater.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le système de communication comprend, en outre, une pluralité d’unités de capture qui ne sont pas employées comme la pluralité de parties de récupération d’énergie de la pluralité d’unités d’énergie.In another preferred embodiment, the communication system further includes a plurality of capture units that are not employed as the plurality of energy harvesting portions of the plurality of energy units.
Avec cette structure, il est possible d’augmenter la précision de capture des divers états physiques de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et/ou de capturer un état physique de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif difficile à capturer uniquement à partir de la succession d’impulsions provenant de la pluralité de parties de récupération d’énergie de la pluralité d’unités d’énergie.With this structure, it is possible to increase the precision of capturing the various physical states of the rotating object or the object to be used with the rotating object, and/or to capture a physical state of the rotating object or the object. 'object for use with the rotating object difficult to capture only from the succession of pulses from the plurality of energy harvesting parts of the plurality of energy units.
Avec les structures décrites ci-dessus, il est possible d’obtenir un système de communication récupérant une plus grande quantité d’énergie indépendamment d’une vitesse de rotation et jusqu’à la fin de la vie du produit.With the structures described above, it is possible to obtain a communication system that recovers a greater quantity of energy independently of rotation speed and until the end of the product's life.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortent de la description faite ci-après en se reportant aux dessins joints qui illustrent, à titre d’exemples non limitatifs, le mode de réalisation de l’invention.Other characteristics and advantages of the invention emerge from the description given below with reference to the accompanying drawings which illustrate, by way of non-limiting examples, the mode of carrying out the invention.
Dans ces dessins :In these drawings:
la
la
la
la
Des modes de réalisation préférés de la présente invention vont être décrits ci-dessous en se reportant aux dessins.Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Il est à noter que chaque composant de système est représenté par un symbole pour indiquer son emplacement dans un système et non sa forme spécifique.Note that each system component is represented by a symbol to indicate its location in a system and not its specific form.
Un système de communication 3 selon un premier mode de réalisation de la présente invention va être décrit en se reportant aux
La
Le système de communication 3 est un système pour un objet 1 à utiliser avec un objet rotatif (non illustré). Dans ce premier mode de réalisation, l’objet 1 est une courroie transporteuse et l’objet rotatif (non illustré) est donc une pluralité de rouleaux. L’objet 1 comprend deux couches de carcasse 11 s’étendant dans une direction circonférentielle de l’objet rotatif, conférant une résistance linéaire et une forme à l’objet 1. L’objet 1 comprend également une couche de revêtement 12 couvrant entièrement les couches de carcasse 11. Le système de communication 3 est incorporé dans la couche de revêtement 12 sous les couches de carcasse 11. Une largeur axiale « wc » des couches de carcasse 11 est inférieure à une largeur axiale de l’objet 1, une largeur axiale « wf » du système de communication 3 est inférieure à la largeur axiale « wc » des couches de carcasse 11.Communication system 3 is a system for an object 1 for use with a rotating object (not shown). In this first embodiment, object 1 is a conveyor belt and the rotating object (not illustrated) is therefore a plurality of rollers. The object 1 comprises two layers of carcass 11 extending in a circumferential direction of the rotating object, imparting linear resistance and shape to the object 1. The object 1 also comprises a coating layer 12 completely covering the carcass layers 11. The communication system 3 is incorporated in the covering layer 12 under the carcass layers 11. An axial width "wc" of the carcass layers 11 is less than an axial width of the object 1, a width axial width “wf” of the communication system 3 is less than the axial width “wc” of the carcass layers 11.
Comme illustré sur les
Comme illustré sur la
Comme illustré sur la
Lorsque l’objet 1 entre en contact avec l’objet rotatif (non illustré) ou est séparé de l’objet rotatif (non illustré), l’objet 1 est déformé de sorte qu’il prend ou perd une forme correspondant à celle de l’objet rotatif (non illustré). En réaction à une telle déformation, chaque partie de récupération d’énergie 41 des unités d’énergie 4 génère des impulsions électriques. Ces impulsions générées seraient mises en forme par les parties de redressement 44 des unités d’énergie 4 puis envoyées aux parties de gestion de l’énergie 43 des unités d’énergie 4.When object 1 comes into contact with the rotating object (not shown) or is separated from the rotating object (not shown), object 1 is deformed so that it takes on or loses a shape corresponding to that of the rotating object (not shown). In response to such deformation, each energy recovery part 41 of the energy units 4 generates electrical pulses. These generated pulses would be shaped by the rectification parts 44 of the energy units 4 then sent to the energy management parts 43 of the energy units 4.
Les parties de gestion de l’énergie 43 des unités d’énergie 4 observent l’état du système de communication 3 entier en termes de fréquence d’acquisition de signal brut, de distance de communication et d’intervalle temporel entre communications qui peuvent varier selon l’utilisation, et fournissent ensuite l’impulsion mise en forme aux unités de traitement de données 5 pour l’analyse du signal en termes d’intervalle temporel, d’intensité et de profil qui correspondraient à un état physique de l’objet 1 tel qu’une vitesse (de rotation), une charge, une usure, etc. Simultanément, les parties de gestion de l’énergie 43 des unités d’énergie 4 fournissent également l’impulsion mise en forme à la partie de stockage 42 des unités d’énergie 4 de façon à ce que de l’énergie soit toujours disponible pour le système de communication 3 même en cas d’insuffisance temporaire de la production d’énergie, ou fournissent l’énergie requise au système de communication 3 à partir de la partie de stockage 42 des unités d’énergie 4.The energy management parts 43 of the energy units 4 observe the state of the entire communication system 3 in terms of raw signal acquisition frequency, communication distance and time interval between communications which may vary depending on the use, and then provide the shaped pulse to the data processing units 5 for analysis of the signal in terms of time interval, intensity and profile which would correspond to a physical state of the object 1 such as (rotational) speed, load, wear, etc. Simultaneously, the energy management parts 43 of the energy units 4 also supply the shaped pulse to the storage part 42 of the energy units 4 so that energy is always available for the communication system 3 even in the event of a temporary insufficiency in energy production, or provide the required energy to the communication system 3 from the storage part 42 of the energy units 4.
L’état physique analysé de l’objet 1 et/ou les données traitées au moyen des unités de traitement de données 5 seraient transmis par le biais des unités de communication 6, de manière instantanée et sans fil, par exemple à un tableau de bord d’entretien ou un nuage.The analyzed physical state of the object 1 and/or the data processed by means of the data processing units 5 would be transmitted via the communication units 6, instantly and wirelessly, for example to a dashboard maintenance or a cloud.
La partie de récupération d’énergie 41 des unités d’énergie 4 est une unité permettant de récupérer de l’énergie mécanique, par exemple une unité électromagnétique, une unité électrostatique ou une unité piézoélectrique et, de préférence, l’unité piézoélectrique comporte une structure piézoélectrique de type à faisceau ou un système à feuille intégré(e) ou lié(e) à des structures pour capturer de l’énergie mécanique lorsque le système est en mouvement.The energy recovery part 41 of the energy units 4 is a unit for recovering mechanical energy, for example an electromagnetic unit, an electrostatic unit or a piezoelectric unit and, preferably, the piezoelectric unit comprises a beam-type piezoelectric structure or foil system integrated or linked to structures to capture mechanical energy when the system is in motion.
Un matériau piézoélectrique destiné à être utilisé dans la partie de récupération d’énergie 41 des unités d’énergie 4 est choisi dans le groupe constitué de monocristaux comme du type quartz, le LiNbO3 (niobate de lithium), le LiTaO3 (tantalate de lithium), le PMN-PT ou le PZN-PT, de céramiques comme le PbTiO3 (titanate de plomb), le Pb(ZrxTi1-x)O3 ou le PZT (titano-zirconate de plomb), la BiFeO3 (ferrite de bismuth), le BaTiO3 (titanate de baryum) ou le (K0.5Na0.5)NbO3 (niobate de potassium et de sodium), les 3 dernières céramiques étant préférables du fait de la directive du Parlement européen et du Conseil relative à la limitation de l’utilisation de six substances dangereuses dont le plomb, de composites constitués de deux phases, une phase piézoélectrique (céramique ou monocristal) et une phase non piézoélectrique (polymère), et de polymères comme le PVDF (poly(fluorure de vinylidène)) ou certains de ses copolymères tels que le P(VDF-TrFE) (poly(fluorure de vinylidène-trifluoéthylène)).A piezoelectric material intended to be used in the energy recovery part 41 of the energy units 4 is chosen from the group consisting of single crystals such as quartz type, LiNbO3 (lithium niobate), LiTaO3 (lithium tantalate) , PMN-PT or PZN-PT, ceramics such as PbTiO3 (lead titanate), Pb(ZrxTi1-x)O3 or PZT (lead titano-zirconate), BiFeO3 (bismuth ferrite), BaTiO3 (barium titanate) or (K0.5Na0.5)NbO3 (potassium and sodium niobate), the last 3 ceramics being preferable due to the directive of the European Parliament and of the Council relating to the limitation of use six dangerous substances including lead, composites consisting of two phases, a piezoelectric phase (ceramic or single crystal) and a non-piezoelectric phase (polymer), and polymers such as PVDF (poly(vinylidene fluoride)) or certain of its copolymers such as P(VDF-TrFE) (poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene)).
Un matériau constituant la couche, notamment la couche de film, est une composition élastomère telle qu’une composition comprenant des élastomères thermoplastiques tels que des acides polyacryliques, l’acrylonitrile-butadiène-styrène, le poly(méthacrylate de méthyle), des polyamides tels que le nylon, l’acide polylactique, le polybenzimidazole, le polycarbonate, la polyéthersulfone, le polyoxyméthylène, la polyétheréthercétone, le polyétherimide, le polyéthylène, le poly(oxyde de phénylène), le poly(sulfure de phénylène), le polypropylène, le polystyrène, le poly(chlorure de vinyle), le poly(fluorure de vinylidène) ou le polytétrafluoroéthylène.A material constituting the layer, in particular the film layer, is an elastomeric composition such as a composition comprising thermoplastic elastomers such as polyacrylic acids, acrylonitrile-butadiene-styrene, poly(methyl methacrylate), polyamides such such as nylon, polylactic acid, polybenzimidazole, polycarbonate, polyethersulfone, polyoxymethylene, polyetheretherketone, polyetherimide, polyethylene, poly(phenylene oxide), poly(phenylene sulfide), polypropylene, polystyrene, poly(vinyl chloride), poly(vinylidene fluoride) or polytetrafluoroethylene.
La partie de stockage 42 des unités d’énergie 4 est une unité permettant de nombreux cycles de charge/décharge rapide, telle qu’un supercondensateur (également appelé ultracondensateur) de tout type, des condensateurs à double couche électrostatiques, des pseudocondensateurs électrochimiques ou des condensateurs hybrides tels qu’un condensateur aux ions de lithium.The storage part 42 of the energy units 4 is a unit allowing numerous rapid charge/discharge cycles, such as a supercapacitor (also called ultracapacitor) of any type, electrostatic double-layer capacitors, electrochemical pseudocapacitors or hybrid capacitors such as a lithium ion capacitor.
Chaque composant du système de communication est connecté par le biais de moyens connus dans le domaine des circuits électriques et/ou de l’interconnexion, par exemple un câblage imprimé, une carte de circuits imprimés, un câblage métallique ou un câblage élastomère. Une connexion électronique peut être appliquée par sérigraphie ou impression 3D.Each component of the communications system is connected through means known in the field of electrical circuits and/or interconnection, for example printed wiring, a printed circuit board, metallic wiring or elastomeric wiring. An electronic connection can be applied by screen printing or 3D printing.
Étant donné que le système de communication 3 comporte une pluralité de composants de système comprenant au moins une pluralité d’unités de traitement de données 5, une pluralité d’unités de communication 6 et une pluralité d’unités d’énergie 4, la pluralité d’unités d’énergie 4 comprenant au moins une pluralité de parties de récupération d’énergie 41, également employées comme une pluralité d’unités de capture capturant un état physique de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et une pluralité de parties de stockage 42, et comprend au moins une couche s’étendant le long d’une direction circonférentielle de l’objet 1 à utiliser avec l’objet rotatif, et que l’au moins un composant de la pluralité de composants de système est placé dans l’au moins une couche, le système de communication 3 peut être aisément installé, soit attaché sur soit incorporé dans l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et il est donc possible d’augmenter la flexibilité d’installation du système de communication 3.Since the communication system 3 has a plurality of system components including at least a plurality of data processing units 5, a plurality of communication units 6 and a plurality of energy units 4, the plurality of energy units 4 comprising at least a plurality of energy harvesting parts 41, also employed as a plurality of capture units capturing a physical state of the rotating object or the object to be used with the object rotary, and a plurality of storage parts 42, and comprises at least one layer extending along a circumferential direction of the object 1 to be used with the rotating object, and that the at least one component of the plurality of system components is placed in the at least one layer, the communication system 3 can be easily installed, either attached to or incorporated into the object to be used with the rotating object, and it is therefore possible to increase flexibility of installation of the communication system 3.
Étant donné que l’au moins un composant de la pluralité de composants de système est placé dans l’au moins une couche avec une distance prédéterminée « P » entre des composants identiques dans des positions circonférentielles adjacentes le long de la direction circonférentielle de l’objet 1 à utiliser avec l’objet rotatif, le système de communication 3 peut récupérer une quantité suffisante d’énergie de manière régulière et continue avec la rotation de l’objet 1 à utiliser avec l’objet rotatif, et il est donc possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation de l’objet 1 à utiliser avec l’objet rotatif, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit.Since the at least one component of the plurality of system components is placed in the at least one layer with a predetermined distance "P" between identical components in adjacent circumferential positions along the circumferential direction of the object 1 to be used with the rotating object, the communication system 3 can recover a sufficient amount of energy regularly and continuously with the rotation of the object 1 to be used with the rotating object, and it is therefore possible to increase the quantity of energy recovered independently of a rotation speed of the object 1 to be used with the rotating object, and this until the end of the life of the product.
Étant donné que la pluralité de parties de récupération d’énergie 41 de la pluralité d’unités d’énergie 4 sont également employées comme une pluralité d’unités de capture capturant un état physique de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, une succession d’impulsions provenant de la pluralité de parties de récupération d’énergie 41 de la pluralité d’unités d’énergie 4 est analysée en termes d’intervalle temporel, d’intensité et de profil au moyen de la pluralité d’unités de traitement de données 5 indiquant divers états physiques de l’objet 1 à utiliser avec l’objet rotatif tels qu’une vitesse de rotation, une charge, un choc, une usure ou un contact avec un obstacle, et il est donc possible d’augmenter l’efficacité du système de communication.Since the plurality of energy harvesting parts 41 of the plurality of energy units 4 are also employed as a plurality of capture units capturing a physical state of the rotating object or the object to be used with the rotating object, a succession of pulses from the plurality of energy harvesting parts 41 of the plurality of energy units 4 is analyzed in terms of time interval, intensity and profile by means of the plurality of data processing units 5 indicating various physical states of the object 1 to be used with the rotating object such as rotation speed, load, shock, wear or contact with an obstacle, and it is therefore possible to increase the efficiency of the communication system.
Étant donné que l’au moins une couche est une couche de film faite d’une composition élastomère, et qu’une épaisseur de la couche de film est comprise entre 150 μm et 1800 μm, il est possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation de l’objet 1 à utiliser avec l’objet rotatif, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit, puisque la composition élastomère peut être compatible avec un matériau constituant l’objet 1 à utiliser avec l’objet rotatif, ceci assurant une bonne déformabilité pour un fonctionnement adéquat tout en maintenant une certaine raideur afin de pouvoir transmettre la déformation à la pluralité d’unités d’énergie 4.Since the at least one layer is a film layer made of an elastomeric composition, and a thickness of the film layer is between 150 μm and 1800 μm, it is possible to increase the amount of energy recovered independently of a rotation speed of the object 1 to be used with the rotating object, and this until the end of the life of the product, since the elastomer composition can be compatible with a material constituting the object 1 to be used with the rotating object, this ensuring good deformability for adequate operation while maintaining a certain stiffness in order to be able to transmit the deformation to the plurality of energy units 4.
Si l’épaisseur de la couche de film est inférieure à 150 μm, il existe un risque que l’épaisseur ne puisse pas contenir certains des composants de système, ce qui peut mener à la destruction des composants de système. Si l’épaisseur de la couche de film est supérieure à 1800 μm, il existe un risque que la couche de film ne puisse pas se déformer de manière adéquate, ce qui peut réduire la quantité d’énergie récupérée. En établissant cette épaisseur de la couche de film entre 150 μm et 1800 μm, il est possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation de l’objet rotatif ou l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit.If the thickness of the film layer is less than 150 μm, there is a risk that the thickness cannot accommodate some of the system components, which may lead to the destruction of the system components. If the thickness of the film layer is greater than 1800 μm, there is a risk that the film layer may not deform adequately, which may reduce the amount of energy harvested. By setting this thickness of the film layer between 150 μm and 1800 μm, it is possible to increase the amount of energy recovered independently of a rotation speed of the rotating object or the object to be used with the object rotary, and this until the end of the product's life.
L’épaisseur de la couche de film est, de préférence, comprise entre 180 μm et 1600 μm, plus préférablement entre 200 μm et 1500 μm.The thickness of the film layer is preferably between 180 μm and 1600 μm, more preferably between 200 μm and 1500 μm.
Étant donné que la distance prédéterminée « P » d’au moins un composant de la pluralité de composants de système est au plus égale à 1/4 d’une longueur circonférentielle de l’objet rotatif, il est possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation de l’objet 1 à utiliser avec l’objet rotatif, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit.Since the predetermined distance "P" of at least one component of the plurality of system components is at most 1/4 of a circumferential length of the rotating object, it is possible to increase the amount of energy recovered independently of a rotation speed of the object 1 to be used with the rotating object, and this until the end of the life of the product.
Si la distance prédéterminée « P » d’au moins un composant de la pluralité de composants de système est supérieure à 1/4 de la longueur circonférentielle de l’objet rotatif, il existe un risque que la récupération d’énergie du système de communication 3 devienne insuffisante en raison d’une probabilité réduite de déformation de l’objet 1 à utiliser avec l’objet rotatif. En établissant cette distance prédéterminée « P » d’au moins un composant de la pluralité de composants de système à une valeur au plus égale à 1/4 de la longueur circonférentielle de l’objet rotatif, il est possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation de l’objet à utiliser avec l’objet rotatif, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit.If the predetermined distance "P" of at least one component of the plurality of system components is greater than 1/4 of the circumferential length of the rotating object, there is a risk that energy harvesting of the communication system 3 becomes insufficient due to a reduced probability of deformation of the object 1 to be used with the rotating object. By setting this predetermined distance "P" of at least one component of the plurality of system components to a value at most equal to 1/4 of the circumferential length of the rotating object, it is possible to increase the amount of energy recovered independently of the rotation speed of the object to be used with the rotating object, and this until the end of the product's life.
La distance prédéterminée « P » d’au moins un composant de la pluralité de composants de système est, de préférence, au plus égale à 1/8 de la longueur circonférentielle de l’objet rotatif, plus préférablement au plus égale à 1/10 de la longueur circonférentielle de l’objet rotatif, et encore plus préférablement au plus égale à 1/12 de la longueur circonférentielle de l’objet rotatif.The predetermined distance "P" of at least one component of the plurality of system components is preferably at most equal to 1/8 of the circumferential length of the rotating object, more preferably at most equal to 1/10 of the circumferential length of the rotating object, and even more preferably at most equal to 1/12 of the circumferential length of the rotating object.
Étant donné qu’au moins un composant de la pluralité de composants de système est incorporé dans la couche de film, il est possible d’augmenter la quantité d’énergie récupérée indépendamment d’une vitesse de rotation, et ceci jusqu’à la fin de la vie du produit, puisque la couche de film peut diminuer un risque de destruction des composants de système incorporés dans la couche de film.Since at least one component of the plurality of system components is incorporated in the film layer, it is possible to increase the amount of energy harvested independently of a rotation speed until the end of the life of the product, since the film layer can reduce a risk of destruction of the system components incorporated in the film layer.
Étant donné que le système de communication 3 comprend au moins deux couches de film, la possibilité d’augmenter la flexibilité d’installation des composants de système dans le système de communication 3 est plus grande.Since the communication system 3 includes at least two layers of film, the possibility of increasing the installation flexibility of system components in the communication system 3 is greater.
Étant donné que le système de communication 3 comprend trois couches de film 31, 32 et 33, et chacune des trois couches de film 31, 32 et 33 comprend des composants de système différents parmi les couches de film, la possibilité d’augmenter la flexibilité d’installation des composants de système dans le système de communication tout en augmentant également l’efficacité de fabrication des couches de film est encore plus grande.Since the communication system 3 comprises three film layers 31, 32 and 33, and each of the three film layers 31, 32 and 33 comprises different system components among the film layers, the possibility of increasing flexibility installation of system components in the communication system while also increasing the manufacturing efficiency of the film layers is even greater.
Chacune des couches de film 31, 32 et 33 peut être divisée en plusieurs segments indépendants en termes de récupération d’énergie et de capture de signaux. Cette fragmentation permet une meilleure récupération d’énergie et un fonctionnement autonome étant donné que même si un segment est endommagé, les autres segments peuvent continuer de fonctionner. La fragmentation en termes de capture de signaux permet également un mappage de la surface entière de l’objet 1 ; on peut ensuite accéder à plusieurs informations telles que l’état de l’objet 1, l’emplacement de chocs et/ou d’endommagements sur l’objet 1.Each of the film layers 31, 32 and 33 can be divided into several independent segments in terms of energy harvesting and signal capture. This fragmentation allows better energy recovery and autonomous operation since even if one segment is damaged, the other segments can continue to operate. Fragmentation in terms of signal capture also allows mapping of the entire surface of object 1; we can then access several pieces of information such as the state of object 1, the location of shocks and/or damage on object 1.
La largeur axiale « wf » du système de communication 3 peut être similaire à la largeur axiale « wc » de la couche de carcasse 11. La largeur axiale « wf » du système de communication 3 peut varier d’une couche à l’autre.The axial width “wf” of the communication system 3 may be similar to the axial width “wc” of the carcass layer 11. The axial width “wf” of the communication system 3 may vary from one layer to another.
Un système de communication 23 selon un second mode de réalisation de la présente invention va être décrit en se reportant aux
Comme illustré sur la
Comme illustré sur les
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Étant donné qu’au moins une couche de film comprend au moins deux composants de système différents, et les composants de système dans une couche de film sont placés axialement à distance l’un de l’autre, il est possible d’augmenter la flexibilité d’installation des composants de système dans le système de communication.Since at least one film layer comprises at least two different system components, and the system components in a film layer are placed axially at a distance from each other, it is possible to increase the flexibility installation of system components in the communication system.
Étant donné que le système de communication 23 comprend, en outre, une pluralité d’unités de capture 7 qui ne sont pas employées comme la pluralité de parties de récupération d’énergie de la pluralité d’unités d’énergie 24, il est possible d’augmenter la précision de capture des divers états physiques de l’objet rotatif 21, et/ou de capturer un état physique de l’objet rotatif difficile à capturer uniquement à partir de la succession d’impulsions provenant de la pluralité de parties de récupération d’énergie 241 de la pluralité d’unités d’énergie 24.Since the communication system 23 further comprises a plurality of capture units 7 which are not employed as the plurality of energy harvesting parts of the plurality of energy units 24, it is possible to increase the precision of capturing the various physical states of the rotating object 21, and/or to capture a physical state of the rotating object difficult to capture solely from the succession of pulses coming from the plurality of parts of energy recovery 241 from the plurality of energy units 24.
Le système de communication 23 peut être partiellement ou entièrement incorporé dans l’objet rotatif 21 et/ou peut être recouvert d’une couche de protection.The communication system 23 may be partially or entirely incorporated into the rotating object 21 and/or may be covered with a protective layer.
Un seul objet rotatif 21 peut être pourvu d’une pluralité de systèmes de communication 23 espacés axialement les uns des autres.A single rotating object 21 can be provided with a plurality of communication systems 23 spaced axially from each other.
L’invention ne se limite pas aux exemples décrits et représentés et diverses modifications peuvent être apportées sans s’écarter de sa portée.The invention is not limited to the examples described and represented and various modifications can be made without departing from its scope.
Claims (8)
Priority Applications (1)
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FR2206074A FR3136699A1 (en) | 2022-06-21 | 2022-06-21 | COMMUNICATION SYSTEM |
Applications Claiming Priority (2)
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FR2206074A FR3136699A1 (en) | 2022-06-21 | 2022-06-21 | COMMUNICATION SYSTEM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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FR3136699A1 true FR3136699A1 (en) | 2023-12-22 |
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ID=83506549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR2206074A Pending FR3136699A1 (en) | 2022-06-21 | 2022-06-21 | COMMUNICATION SYSTEM |
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FR (1) | FR3136699A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2003095244A1 (en) | 2002-05-10 | 2003-11-20 | Societe De Technologie Michelin | System for generating electric power from a rotating tire's mechanical energy using reinforced piezoelectric materials |
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-
2022
- 2022-06-21 FR FR2206074A patent/FR3136699A1/en active Pending
Patent Citations (4)
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