WO2007122321A1 - Chaîne de mesure d' un couple , équipage rotatif pour une telle chaîne, et procédé de mesure d'un couple - Google Patents

Chaîne de mesure d' un couple , équipage rotatif pour une telle chaîne, et procédé de mesure d'un couple Download PDF

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WO2007122321A1
WO2007122321A1 PCT/FR2007/000658 FR2007000658W WO2007122321A1 WO 2007122321 A1 WO2007122321 A1 WO 2007122321A1 FR 2007000658 W FR2007000658 W FR 2007000658W WO 2007122321 A1 WO2007122321 A1 WO 2007122321A1
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torque
transducer
signal
power supply
value
Prior art date
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PCT/FR2007/000658
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Inventor
Francis Gilbert
Original Assignee
ACFG Société en Nom Collectif
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom

Definitions

  • the present invention relates to a torque measuring chain and a rotary assembly for such a chain, as well as a method for measuring a torque.
  • torque transducer is used with its usual meaning in the field of instrumentation to refer to a device that is torque sensitive and provides an electrical signal representative of that torque.
  • a transducer is defined as being of the active type if it does not require electrical energy for its operation, or of passive type in the opposite case.
  • couples can be measured by dynamic transducers employing various effects, in particular a mechanoelectric effect, for example a piezoelectric or magnetostrictive effect, or the deformation of a test body, for example by measuring a torsion angle by an inductive process, an optical or magnetic sensor, or strain gauges.
  • a mechanoelectric effect for example a piezoelectric or magnetostrictive effect
  • the deformation of a test body for example by measuring a torsion angle by an inductive process, an optical or magnetic sensor, or strain gauges.
  • a torque transducer 10 transmits an electrical signal to a measurement device 12 by a wire 14, while it receives electrical energy from a power supply 16 via a wire 18.
  • the measuring wire 14 and the feed wire 18 constitute a connection 20 placed between the transducer, which is generally mounted on a rotary member, and the measuring device 12 and the feed 16, which are in position. general remote.
  • Wireless links are increasingly being used, and it is desirable to use them between transducer assemblies and measuring devices.
  • a sensor assembly comprising a transducer, a power supply and an emitter may be placed near the measurement location, i.e. the rotational torque application member, and remote from the device measurement.
  • a bearing which, in one embodiment, comprises a rotary measurement unit mounted on the inner ring of a bearing disposed on an axle.
  • the crew includes a transducer, a connecting member that includes a wireless transmitter connected to the transducer to receive the electrical signal from the transducer and an antenna to transmit a wireless signal to a receiver, the operation of the transmitter requiring electrical energy, and a movable electrical supply armature intended to cooperate with an inductor which is not part of the rotating equipment and which does not rotate at the speed of rotation of the member intended to rotating, the armature and the inductor forming part of a generator which transforms a part of the applied torque to the body intended to turn into electrical energy power supply available for the transmitter.
  • the transducer is intended for measuring a physical quantity such as temperature, vibrations, deformations, acoustic emission, the composition of a lubricating oil or a displacement.
  • a physical quantity such as temperature, vibrations, deformations, acoustic emission, the composition of a lubricating oil or a displacement.
  • the torque applied to a rotating member is measured although it is also used as a power source for the power supply of the emitter and the transducer, when it is passive type, but the result depends on the value given by the transducer and the torque consumed for the power supply, so that it is representative of the torque actually applied to the member intended to rotate.
  • the crew is powered by a generator that receives a portion of the torque to be measured and transforms it into electrical energy supply to the transmitter and the transducer, when the latter is of the passive type, and possibly a processing circuit that can be associated with them, and the result representative of the applied torque takes into account the torque portion consumed by the generator.
  • a crew comprising the transducer, an armature of a power supply, the transmitter and an antenna can be placed on the rotary member of a rotating machine, and it does not require any hardware connection, since it exchanges information via a wireless link with a remote metering device.
  • the invention relates to a rotary device of dynamic measuring apparatus, the rotating equipment being mounted on a member intended to rotate and being intended to measure a physical quantity which is the torque of the member intended to rotate, and the mobile equipment comprises: a transducer intended to transform a physical quantity, which is the torque of the member intended to rotate, into an electrical signal representative of this quantity,
  • a linker which comprises a wireless transmitter connected to the transducer so that it receives the electrical signal from the transducer and an antenna so that it transmits a wireless signal intended for a receiver, the operation of the transmitter requiring electrical energy, - a movable electric supply armature intended to cooperate with an inductor which is not part of the rotating equipment and which does not rotate at the speed of rotation of the member intended to rotate, the armature and the inductor forming part of a generator which transforms a portion of the torque applied to the member intended to rotate into available electrical energy for the transmitter, and
  • a processing device such as the wireless signal intended for a receiver is representative of the value of the torque measured by the transducer and the value of the portion of the torque converted into electrical energy by the generator.
  • the processing device determines the value of the portion of the torque transformed into electrical energy according to the electrical energy flowing in the armature.
  • the processing device determines that the value of the portion of the torque transformed into electrical energy is less than the error on the torque measurement by the transducer.
  • the processing device forms a signal representative of the sum of the value of the torque measured by the transducer and the value of the portion of the torque converted into electrical energy by the generator.
  • the transducer is of the passive type whose operation requires electrical energy, and the power supply supplies not only the transmitter but also the transducer.
  • the transducer is of the strain gauge type.
  • the mobile power supply armature comprises at least one winding mounted on the member intended to rotate and connected to the passive transducer and the transmitter.
  • the inductor comprises at least one permanent magnet.
  • the power supply further comprises at least one electric accumulator.
  • the wireless link is an electromagnetic link selected from high frequency links, visible light and infrared light.
  • the wireless link operates by transmitting digital signals according to a protocol chosen from the "Bluetooth” and "Wifi” protocols.
  • the invention also relates to a chain for measuring the torque of a rotary shaft, which comprises a rotary assembly according to the preceding paragraphs, mounted on the rotary shaft which constitutes the member intended to rotate, and a housing comprising at least one bearing rotary shaft support, one generator inductor which converts the torque portion into electrical power supply, and a signal transmitter.
  • the signal transmitting member comprises an antenna receiving the wireless signals of the antenna of the moving element, and a member for indicating the value of the torque from the wireless signal.
  • the signal transmitting member comprises an antenna receiving the wireless signals of the antenna of the moving equipment, and a transmitting antenna for transmitting the signal received from the receiving antenna to the transmitter. outside of the case.
  • the generator consumes a torque lower than the torque measurement tolerance. In another embodiment, the generator is of the type which, during operation, consumes a constant torque.
  • the invention also relates to a method for measuring the torque of a member intended to rotate, which comprises applying the torque to a transducer so that it forms an electrical signal representative of the torque applied to the member intended to rotate, and transmitting the electrical signal to a measuring device;
  • the transmission of the electrical signal to a measuring device comprises a wireless transmission between a transmitter of a wireless signal mounted with the transducer on the rotatable member and a receiver, and the method further comprises the power supply of the transmitter by the energy available on the member intended to rotate by transforming a part of the torque into electric power supply, and the determination of the wireless signal transmitted so that it is representative torque applied to the rotating member.
  • the power supply step also comprises supplying the transducer with electrical energy.
  • the step of determining the wireless signal emitted so that it is representative of the torque applied to the member intended to rotate comprises determining the value of the torque consumed by the power supply step, and processing the signal by adding the value of the torque consumed by the power supply step to the value of the torque given by the transducer so that the transmitted signal is representative of the torque applied to the member intended to rotate.
  • the step of determining the wireless signal transmitted so that it is representative of the torque applied to the member intended to rotate comprises maintaining the torque consumed by the power supply step at a known fixed value. , and signal processing by adding the fixed value to the transducer signal so that the emitted signal is representative of the torque applied to the member intended to rotate.
  • the step of determining the wireless signal transmitted so that it is representative of the torque applied to the member intended to rotate comprises maintaining the torque converted by the power supply step to a value less than the torque measurement tolerance by the measuring device.
  • FIG. 1 already described, is a diagram of FIG. a conventional chain of torque measurement;
  • Figure 2 is a diagram of a torque measurement chain according to the invention;
  • FIG. 3 is a diagram of an assembly corresponding to FIG. 2.
  • FIG. 2 shows the arrangement of a measuring chain according to the invention which comprises a rotary assembly 22 which contains a torque transducer 10 which receives a part of the torque 24 to be measured.
  • the transducer 10 transmits an electrical signal representative of the torque it has received to a transmitter 32 which comprises a transmitting antenna 26 which transmits a signal to a reception antenna 28 of a receiver 30 which supplies a remote measurement device
  • the rotation of the shaft causes an armature 36 of a generator (which comprises a fixed inductor not shown) which, with another part of the torque 24, creates electrical energy for the supply of the transmitter 32 and, optionally, the transducer 10 when it is passive type.
  • armature 36 of a generator which comprises a fixed inductor not shown
  • the connection between the armature 36 of the generator and the transducer 10 is possible, since it exists only when the transducer 10 is passive type.
  • An accumulator 38 is advantageously connected to the armature 36 to be charged by the current of the generator so that the transmitter 32 and, possibly, the transducer 10, always receive energy, especially when starting the rotating machine when the torque 24 is zero and does not allow the armature 36 of the generator to create electrical energy.
  • the generator advantageously comprises an associated circuit for rectifying and smoothing, giving for example as output a substantially constant electric current of constant voltage.
  • the crew 22, in the simple form described, can give a result which presents errors, according to its application. Indeed, the transducer 10 receives only a portion of the torque 24 since another part reaches the armature 36 of the generator. Consequently, the signal from the transducer 10, and therefore the emitted signal, are only representative of the part of the torque received by the transducer 10.
  • means are used for transmitting to the measuring device 12 a signal representative of the real torque applied to the crew 22.
  • a first solution is to use a generator which absorbs a torque so small compared to the torque received by the transducer 10 that this absorbed torque is within the range of measurement tolerances.
  • the portion of the torque 24 which is absorbed by the armature 36 of the generator is so small that it has virtually no effect on the value of the signal transmitted to the measuring device, given the accuracy of it.
  • the crew 22 is then provided with a processing device 40.
  • the latter which is powered by the power supply 34, receives the electrical signal from the sensor 10 and possibly a signal from the armature 36 of the Generator, as indicated by reference 42.
  • the device 40 transmits to the transmitter 32 a corrected signal which is representative of the entire torque 24.
  • the link 42 allows the processing circuit 40 to determine what is the torque absorbed by the generator. This circuit 40 can therefore correct the signal of the transducer 10 so that the transmitter 32 receives a signal truly representative of the entire torque 24.
  • the generator is of a type that absorbs a known constant torque, regardless of the speed of rotation of the rotary member for applying the torque 24 in its operating range.
  • the processing device 40 adds a fixed value to the signal given by the transducer 10. This situation occurs for example when monitoring the torque of a rotating machine shaft which has a constant speed of rotation.
  • the presence of the processing device 40 allows the execution of various other useful treatments. For example, it is known that some transducers exhibit drift as a function of temperature. It is then simple to incorporate a thermocouple so that the processing device 40 can correct the signal of the transducer 10 as a function of temperature. This is only an example of treatment, because other measuring devices may possibly be incorporated into the crew 22.
  • the wireless link between the transmitter 32 and the receiver 30 can be of any known type, for example on a high frequency electromagnetic carrier, or visible or infrared light.
  • the link can be analog as well as digital, but it is preferably digital, and then implements a transmission protocol, several of these transmission protocols being known for example under the names "Bluetooth”, "Wifi”, etc.
  • the crew 22 is provided with a switching device controlled by a motion sensor, so that the power supply 34 is disconnected when the rotary torque application member is not in operation.
  • the measuring device can be a personal computer, running a program that can be identical programs already used in the measurement chains described with reference to FIG.
  • FIG. 3 represents an example of the embodiment considered generally with reference to FIG. 2.
  • a housing 44 for example intended to be mounted on a rotating machine, contains two ball bearings 46 which carry the member intended to rotate, of which the torque must be measured, a tree 48 in this case.
  • This shaft 48 has a portion 50 of reduced diameter which carries strain gauges 52 forming a Wheatstone bridge, corresponding to the transducer 10 of FIG.
  • This bridge is connected to an electronic circuit 54, advantageously in the form of a circular printed circuit board, fulfilling the functions of the processing circuit 40, the transmitter 32 and the antenna 26, and possibly the accumulator 38 of FIG.
  • Coils 56 which form a generator armature, corresponding to the reference 36 of FIG. 2, are carried by the shaft 48 in front of an inductor 58 of the generator, carried by the housing 44.
  • the coils 56 are also connected to the circuit 54 that they feed.
  • the circuit 54 comprises a wireless transmitter and an antenna which emits its signal inside the case 44.
  • the latter comprises, in the case considered, a receiver placed in front of the antenna of the circuit 54 and which supplies a outdoor antenna 60.
  • the transducer which comprises the strain gauges 52 forming a Wheatstone bridge, the electronic circuit 54 and the armature formed by the coils 56 constitute a rotary shaft mounted on the shaft.
  • the generator is a simple generator having a stator comprising the inductor 58 advantageously formed of a fixed magnet ring with poles alternating at the periphery, and a rotor provided with the coils 56.
  • This generator gives an alternating current that can be rectified for a circuit carried by the circuit 54.
  • other types of generators may be used.

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Abstract

L'invention concerne la mesure d'un couple et sa trans- mission sans fil . Elle se rapporte à une chaîne de mesure qui comprend un transducteur (10) destiné à former un signal électrique représentatif du couple reçu, et une liaison formée entre le transducteur (10) et un dispositif de mesure (12) . La liaison comprend un émetteur sans fil (32) relié au transducteur (10) afin qu'elle reçoive le signal électrique du transducteur (10) , et un récepteur (30) relié au dispo- sitif de mesure (12) , et la chaîne de mesure comporte en outre une alimentation électrique (34) comprenant une géné- ratrice (36) destinée à transformer une partie du couple en énergie électrique d'alimentation de l'émetteur (32) et un accumulateur électrique (38) . Application à la mesure de couples .

Description

Chaîne de mesure d'un couple f équipage rotatif pour une telle chaîne, et procédé de mesure d'un couple.
La présente invention concerne une chaîne de mesure d'un couple et un équipage rotatif destiné à une telle chaîne, ainsi qu'un procédé de mesure d'un couple.
La mesure du couple d'un organe destiné à tourner est souvent nécessaire, notamment dans le cas de pièces entraînées en rotation telles que les pièces des machines tournantes . Ces mesures de couple posent un problème de transfert d'informations à partir d'éléments mobiles.
Dans le présent mémoire, le terme "transducteur de couple" est utilisé avec sa signification habituelle dans le domaine de l'instrumentation pour désigner un dispositif qui est sensible à un couple et qui donne un signal électrique représentatif de ce couple. De façon générale, un transducteur est défini comme étant de type actif s ' il ne nécessite pas d'énergie électrique pour son fonctionnement, ou de type passif dans le cas contraire.
On sait qu'on peut mesurer des couples par des trans- ducteurs dynamiques mettant en oeuvre divers effets, notamment un effet mécanoélectrique, par exemple piézoélectrique ou magnétostrictif, ou la déformation d'un corps d'épreuve, par exemple par mesure d'un angle de torsion par un processus inductif, par un capteur optique ou magnétique, ou par des jauges extensométriques .
Les transducteurs passifs nécessitent de l'énergie électrique pour leur fonctionnement . Ainsi , comme l ' indique la figure 1, un transducteur de couple 10 transmet un signal électrique à un dispositif de mesure 12 par un fil 14, alors qu'il reçoit de l'énergie électrique d'une alimentation 16 par un fil d'alimentation 18. Le fil de mesure 14 et le fil d'alimentation 18 constituent une liaison 20 placée entre le transducteur, qui est en général monté sur un organe rotatif, et le dispositif de mesure 12 et l'alimentation 16, qui se trouvent en général à distance .
On conçoit que la présence de fils, parfois de grande longueur, pose des problèmes, notamment de sécurité. Il est donc souhaitable de supprimer cette liaison filaire. On utilise de plus en plus des liaisons sans fil, et il est souhaitable de les utiliser entre des ensembles transducteurs et des dispositifs de mesure. Par exemple, on sait déjà équiper des ordinateurs d'une clé raccordée à une simple prise série ou USB, la clé comprenant une antenne permettant à l'ordinateur d'échanger des informations avec un émetteur-récepteur distant. Un ensemble capteur, comportant, un transducteur, une alimentation et un émetteur, peut être placé à proximité de l'emplacement de mesure, c'est-à- dire de l'organe rotatif d'application de couple, et à distance du dispositif de mesure.
On a ainsi réalisé des dispositifs dans lesquels une pile ou un accumulateur est associé au transducteur et à l'émetteur. Ces dispositifs ont l'inconvénient de nécessiter un changement de la pile ou une recharge de l ' accumulateur pour pouvoir fonctionner sur de longues périodes , par exemple pour la surveillance d' une machine tournante .
L'utilisation d'une alimentation électrique séparée pour l ' alimentation du transducteur et de l ' émetteur évite la présence d'un long fil entre une alimentation distante et le transducteur, mais nécessite la disposition d'une alimentation à proximité de la machine tournante et sa liaison au transducteur et à l ' émetteur .
On connaît ainsi, d'après le document WO 02/01086, un palier qui, dans un mode de réalisation, comporte un équipage rotatif de mesure monté sur la bague interne d'un roulement disposé sur un essieu. L'équipage comprend un transducteur, un organe de liaison qui comprend un émetteur sans fil relié au transducteur afin qu ' il reçoive le signal électrique du transducteur et à une antenne afin qu'il transmette un signal sans fil à un récepteur, le fonctionnement de l'émetteur nécessitant de l'énergie électrique, et un induit mobile d'alimentation électrique destiné à coopérer avec un inducteur qui ne fait pas partie de l ' équipage rotatif et qui ne tourne pas à la vitesse de rotation de 1 ' organe destiné à tourner , l ' induit et l ' inducteur faisant partie d'une génératrice qui transforme une partie du couple appliqué à l ' organe destiné à tourner en énergie électrique d'alimentation disponible pour l'émetteur. Le transducteur est destiné à la mesure d'une grandeur physique telle qu'une température, des vibrations, des déformations, une émission acoustique, la composition d'une huile lubrifiante ou un déplacement . Ce document ne suggère pas que la grandeur physique puisse être un couple ; en pratique, l'appareil décrit ne peut pas donner une valeur significative d'un couple, puisque le couple est perturbé par la génératrice qui consomme une partie du couple pour alimenter les élé- ments de l'équipage mobile qui assurent le traitement des signaux du transducteur.
Selon l ' invention, le couple appliqué à un organe destiné à tourner est mesuré bien qu'il soit aussi utilisé comme source d'énergie pour l'alimentation électrique néces- saire de l'émetteur et du transducteur, lorsque celui-ci est de type passif, mais le résultat dépend de la valeur donnée par le transducteur et du couple consommé pour l ' alimentation électrique, afin qu' il soit représentatif du couple effectivement appliqué à l ' organe destiné à tourner . Plus précisément, selon l'invention, l'équipage est alimenté par une génératrice qui reçoit une partie du couple à mesurer et la transforme en énergie électrique d'alimentation de l'émetteur et du transducteur, lorsque celui-ci est de type passif, et éventuellement d'un circuit de trai- tement qui peut leur être associé, et le résultat représentatif du couple appliqué tient compte de la partie de couple consommée par la génératrice .
De cette manière, un équipage comprenant le transducteur, un induit d'une alimentation, l'émetteur et une antenne peut être placé sur l'organe rotatif d'une machine tournante, et il ne nécessite aucune liaison matérielle, puisqu'il échange des informations par une liaison sans fil avec un dispositif de mesure distant.
Plus précisément, l'invention concerne un équipage rotatif d'appareil de mesure dynamique, l'équipage rotatif étant monté sur un organe destiné à tourner et étant destiné à mesurer une grandeur physique qui est le couple de l'organe destiné à tourner, et l'équipage mobile comporte : - un transducteur destiné à transformer une grandeur physique, qui est le couple de l'organe destiné à tourner, en un signal électrique représentatif de cette grandeur,
- un organe de liaison qui comprend un émetteur sans fil relié au transducteur afin qu ' il reçoive le signal électrique du transducteur et à une antenne afin qu'elle transmette un signal sans fil destiné à un récepteur, le fonctionnement de l'émetteur nécessitant de l'énergie électrique , - un induit mobile d'alimentation électrique destiné à coopérer avec un inducteur qui ne fait pas partie de l'équipage rotatif et qui ne tourne pas à la vitesse de rotation de l'organe destiné à tourner, l'induit et l'inducteur faisant partie d'une génératrice qui transforme une partie du couple appliqué à l'organe destiné à tourner en énergie électrique d'alimentation disponible pour l'émetteur, et
- un dispositif de traitement tel que le signal sans fil destiné à un récepteur est représentatif de la valeur du couple mesurée par le transducteur et de la valeur de la partie du couple transformée en énergie électrique par la génératrice .
De préférence , le dispositif de traitement détermine la valeur de la partie du couple transformée en énergie électrique d'après l'énergie électrique circulant dans 1 ' induit.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de traitement détermine que la valeur de la partie du couple transformée en énergie électrique est inférieure à l ' erreur sur la mesure de couple par le transducteur.
Dans un autre mode de réalisation, le dispositif de traitement forme un signal représentatif de la somme de la valeur du couple mesurée par le transducteur et de la valeur de la partie du couple transformée en énergie électrique par la génératrice .
De préférence, le transducteur est de type passif dont le fonctionnement nécessite de l'énergie électrique, et 1 ' alimentation électrique alimente non seulement l ' émetteur mais aussi le transducteur. Par exemple, le transducteur est de type à jauges de contrainte.
De préférence, l'induit mobile d'alimentation électrique comporte au moins un bobinage monté sur l ' organe destiné à tourner et relié au transducteur passif et à 1 ' émetteur.
De préférence, l ' inducteur comporte au moins un aimant permanent.
De préférence, l ' alimentation électrique comporte en outre au moins un accumulateur électrique.
De préférence, la liaison sans fil est une liaison électromagnétique choisie parmi les liaisons à hautes fréquences, par la lumière visible et par la lumière infrarouge . Dans un exemple, la liaison sans fil fonctionne par transmission de signaux numériques suivant un protocole choisi parmi les protocoles "Bluetooth" et "Wifi" .
L'invention concerne aussi une chaîne de mesure du couple d'un arbre rotatif, qui comprend un équipage rotatif selon les paragraphes précédents, monté sur l'arbre rotatif qui constitue l'organe destiné à tourner, et un boîtier comprenant au moins un palier de support de l ' arbre rotatif, 1 ' inducteur de la génératrice qui transforme la partie du couple en énergie électrique d'alimentation, et un organe transmetteur de signaux.
Dans un mode de réalisation, l'organe transmetteur de signaux comprend une antenne réceptrice des signaux sans fil de l'antenne de l'équipage mobile, et un organe destiné à indiquer la valeur du couple à partir du signal sans fil . Dans un autre mode de réalisation, l'organe transmetteur de signaux comprend une antenne réceptrice des signaux sans fil de l'antenne de l'équipage mobile, et une antenne d'émission destinée à émettre le signal reçu de l'antenne réceptrice vers l ' extérieur du boîtier . Dans un mode de réalisation, la génératrice consomme un couple inférieur à la tolérance de mesure du couple . Dans un autre mode de réalisation, la génératrice est du type qui, pendant le fonctionnement, consomme un couple constant .
L'invention concerne aussi un procédé de mesure du couple d'un organe destiné à tourner, qui comprend l'application du couple à un transducteur afin qu ' il forme un signal électrique représentatif du couple appliqué à l'organe destiné à tourner, et la transmission du signal électrique à un dispositif de mesure ; selon l'invention, la transmission du signal électrique à un dispositif de mesure comporte une transmission sans fil entre un émetteur d'un signal sans fil monté avec le transducteur sur l ' organe destiné à tourner et un récepteur, et le procédé comporte en outre l ' alimentation électrique de l ' émetteur par de l'énergie disponible sur l'organe destiné à tourner par transformation d'une partie du couple en énergie électrique d'alimentation, et la détermination du signal sans fil émis afin qu ' il soit représentatif du couple appliqué à l ' organe destiné à tourner. De préférence, l'étape d'alimentation électrique comprend aussi l'alimentation du transducteur en énergie électrique .
Dans une variante, l ' étape de détermination du signal sans fil émis afin qu'il soit représentatif du couple appli- que à l'organe destiné à tourner comprend la détermination de la valeur du couple consommé par l'étape d'alimentation électrique , et le traitement du signal par addition de la valeur du couple consommé par l'étape d'alimentation électrique à la valeur du couple donnée par le transducteur afin que le signal émis soit représentatif du couple appliqué à l ' organe destiné à tourner.
Dans une autre variante, l ' étape de détermination du signal sans fil émis afin qu'il soit représentatif du couple appliqué à l ' organe destiné à tourner comprend le maintien du couple consommé par l'étape d'alimentation électrique à une valeur fixe connue, et le traitement du signal par addition de la valeur fixe au signal du transducteur afin que le signal émis soit représentatif du couple appliqué à l'organe destiné à tourner.
Dans une autre variante , l ' étape de détermination du signal sans fil émis afin qu'il soit représentatif du couple appliqué à l ' organe destiné à tourner comprend le maintien du couple transformé par l'étape d'alimentation électrique à une valeur inférieure à la tolérance de mesure de couple par le dispositif de mesure.
D ' autres caractéristiques et avantages de l ' invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en référence au dessin annexé sur lequel : la figure 1, déjà décrite, est un schéma d'une chaîne classique de mesure de couple ; la figure 2 est un schéma d'une chaîne de mesure de couple selon l ' invention ; et la figure 3 est un schéma d'un ensemble correspondant à la figure 2.
La figure 2 indique la disposition d'une chaîne de mesure selon l'invention qui comporte un équipage rotatif 22 qui contient un transducteur de couple 10 qui reçoit une partie du couple 24 à mesurer. Le transducteur 10 transmet un signal électrique représentatif du couple qu'il a reçu à un émetteur 32 qui comporte une antenne d'émission 26 qui transmet un signal vers une antenne de réception 28 d'un récepteur 30 qui alimente un dispositif distant de mesure
12.
La rotation de l'arbre entraîne un induit 36 d'une génératrice (qui comporte un inducteur fixe non représenté) qui, avec une autre partie du couple 24, crée de l'énergie électrique pour l ' alimentation de l ' émetteur 32 et, éventuellement, du transducteur 10 lorsqu'il est de type passif. La liaison entre l'induit 36 de la génératrice et le transducteur 10 est donc éventuelle, puisqu'elle n'existe que lorsque le transducteur 10 est de type passif.
Un accumulateur 38 est avantageusement relié à l'induit 36 pour être chargé par le courant de la génératrice afin que l'émetteur 32 et, éventuellement, le transducteur 10, reçoivent toujours de l'énergie, notamment au démarrage de la machine tournante lorsque le couple 24 est nul et ne permet pas à l'induit 36 de la génératrice de créer de 1 ' énergie électrique . Dans ce cas , la génératrice comporte avantageusement un circuit associé de redressement et lissage, donnant par exemple en sortie un courant électrique pratiquement continu de tension constante.
L'équipage 22, sous la forme simple décrite, peut donner un résultat qui présente des erreurs , suivant son application. En effet, le transducteur 10 ne reçoit qu'une partie du couple 24 puisqu'une autre partie parvient à l'induit 36 de la génératrice. En conséquence, le signal du transducteur 10, et donc le signal émis, ne sont représentatifs que de la partie du couple reçue par le trans- ducteur 10.
Selon l'invention, on utilise des moyens permettant la transmission au dispositif de mesure 12 d'un signal représentatif du véritable couple 24 appliqué à l'équipage 22.
Une première solution consiste à utiliser une généra- trice qui absorbe un couple si faible par rapport au couple reçu par le transducteur 10 que ce couple absorbé est compris dans la plage de tolérances de mesure. En d'autres termes, la partie du couple 24 qui est absorbée par l'induit 36 de la génératrice est si faible qu'elle n'a pratiquement aucun effet sur la valeur du signal transmis au dispositif de mesure, compte tenu de la précision de celui-ci.
Il existe des applications dans lesquelles le couple 24 est si élevé que la proportion consommée par la génératrice est négligeable. Cependant, dans d'autres applica- tions, cette solution n'est pas envisageable. Il est alors nécessaire d'utiliser des moyens de correction.
A cet effet, l'équipage 22 est alors muni d'un dispositif de traitement 40. Celui-ci, qui est alimenté par l'alimentation 34, reçoit le signal électrique du capteur 10 et éventuellement un signal de l'induit 36 de la génératrice, comme indiqué par la référence 42. Le dispositif 40 transmet à l ' émetteur 32 un signal corrigé qui est représentatif de l'ensemble du couple 24. Dans un mode d'exécution, la liaison 42 permet au circuit de traitement 40 de déterminer quel est le couple absorbé par la génératrice. Ce circuit 40 peut donc corriger le signal du transducteur 10 de manière que l'émetteur 32 reçoive un signal véritablement représentatif de l ' ensemble du couple 24.
Dans un autre mode d'exécution, la génératrice est d'un type qui absorbe un couple constant connu, quelle que soit la vitesse de rotation de l'organe rotatif d'application du couple 24 dans sa plage de fonctionnement. Dans ce cas, le dispositif de traitement 40 ajoute une valeur fixe au signal donné par le transducteur 10. Cette situation se présente par exemple lors de la surveillance du couple d'un arbre de machine tournante qui a une vitesse constante de rotation. La présence du dispositif de traitement 40 permet 1 ' exécution de divers autres traitements utiles . Par exemple, on sait que certains transducteurs 10 présentent une dérive en fonction de la température . Il est alors simple d'incorporer un thermocouple afin que le dispositif de traitement 40 puisse corriger le signal du transducteur 10 en fonction de la température. Ceci n'est qu'un exemple de traitement, car d'autres organes de mesure peuvent éventuellement être incorporés à l'équipage 22.
La liaison sans fil entre l'émetteur 32 et le récepteur 30 peut être de tout type connu, par exemple sur une porteuse électromagnétique à hautes fréquences , ou de lumière visible ou infrarouge. La liaison peut être aussi bien analogique que numérique, mais elle est de préférence numérique, et met alors en oeuvre un protocole de transmission, plusieurs de ces protocoles de transmission étant connus par exemple sous les noms "Bluetooth", "Wifi" , etc.
Il est en outre possible que l'équipage 22 soit muni d'un organe de commutation commandé par un détecteur de mouvement, afin que l'alimentation 34 soit déconnectée lorsque l'organe rotatif d'application de couple n'est pas en fonctionnement.
Le dispositif de mesure peut être un ordinateur personnel, exécutant un programme qui peut être identique aux programmes déjà utilisés dans les chaînes de mesure décrites en référence à la figure 1.
La figure 3 représente un exemple de la réalisation considérée de façon générale en référence à la figure 2. Un boîtier 44, par exemple destiné à être monté sur une machine tournante, contient deux roulements à billes 46 qui portent l ' organe destiné à tourner dont le couple doit être mesuré, un arbre 48 dans ce cas. Cet arbre 48 possède une partie 50 de diamètre réduit qui porte des jauges de contraintes 52 formant un pont de Wheatstone, correspondant au transducteur 10 de la figure 2.
Ce pont est relié à un circuit électronique 54, avantageusement sous forme d' une carte de circuit imprimé de forme circulaire, remplissant les fonctions du circuit de traitement 40, de l'émetteur 32 et de l'antenne 26, et éventuellement de l ' accumulateur 38 de la figure 2.
Des bobinages 56, qui forment un induit de génératrice, correspondant à la référence 36 de la figure 2, sont portés par l'arbre 48 en face d'un inducteur 58 de la génératrice, porté par le boîtier 44. Les bobinages 56 sont aussi reliés au circuit 54 qu'ils alimentent.
Le circuit 54 comporte un émetteur sans fil et une antenne qui émet son signal à l'intérieur du boîtier 44. Ce dernier comporte, dans le cas considéré, un récepteur dis- posé en face de l'antenne du circuit 54 et qui alimente une antenne extérieure 60.
Ainsi, le transducteur qui comprend les jauges de contraintes 52 formant un pont de Wheatstone, le circuit électronique 54 et l'induit formé par les bobinages 56 constituent un équipage rotatif monté sur l'arbre.
Dans ce mode de réalisation dont les caractéristiques correspondent à celles de l ' appareil de mesure de couple de type CD1095 de FGP Sensors, la génératrice est une génératrice simple ayant un stator comprenant l'inducteur 58 avantageusement formé d'une bague aimantée fixe à pôles qui alternent à la périphérie, et un rotor muni des bobinages 56. Cette génératrice donne un courant alternatif qui peut être redressé pour un circuit porté par le circuit électronique 54. Cependant, d'autres types de génératrices peuvent être utilisés .
Bien qu ' on ait décrit l ' invention dans le cas de la mesure d'un couple, elle s'applique aussi à la mesure de toute grandeur physique représentative d'une énergie lorsque cette énergie est aussi utilisée pour l'alimentation en énergie de l ' appareil de mesure . On peut par exemple citer des mouvements alternatifs de translation d'un mécanisme.

Claims

REVENDICATIONS
1. Equipage rotatif d'appareil de mesure dynamique, l'équipage rotatif étant monté sur un organe destiné à tourner (48) , du type qui comprend : - un transducteur (10, 52) destiné à transformer une grandeur physique en un signal électrique représentatif de cette grandeur,
- un organe de liaison qui comprend un émetteur sans fil (32) relié au transducteur (10, 52) afin qu'il reçoive le signal électrique du transducteur (10, 52) et à une antenne afin qu'il transmette un signal sans fil destiné à un récepteur (30), le fonctionnement de l'émetteur nécessitant de l ' énergie électrique , et
- un induit mobile (56) d'alimentation électrique (34) destiné à coopérer avec un inducteur (58) qui ne fait pas partie de l ' équipage rotatif et qui ne tourne pas à la vitesse de rotation de l'organe destiné à tourner (48) , l'induit (36) et l'inducteur faisant partie d'une génératrice qui transforme une partie du couple appliqué à l'organe destiné à tourner (48) en énergie électrique d'alimentation disponible pour l'émetteur (32), caractérisé en ce que la grandeur physique à mesurer est le couple de l'organe destiné à tourner (48) , et l'équipage mobile comporte un dispositif de traitement (40) tel que le signal sans fil destiné à un récepteur est représentatif de la valeur du couple mesurée par le transducteur (10, 52) et de la valeur de la partie du couple transformée en énergie électrique par la génératrice .
2. Equipage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif de traitement (40) détermine la valeur de la partie du couple transformée en énergie électrique d'après l'énergie électrique circulant dans l'induit (56) .
3. Equipage selon la revendication 2 , caractérisé en ce que le dispositif de traitement (40) détermine que la valeur de la partie du couple transformée en énergie électrique est inférieure à l'erreur sur la mesure de couple par le transducteur (10, 52).
4. Equipage selon la revendication 2 , caractérisé en ce que le dispositif de traitement (40) forme un signal représentatif de la somme de la valeur du couple mesurée par le transducteur (10, 52) et de la valeur de la partie du couple transformée en énergie électrique par la génératrice .
5. Equipage selon l ' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'induit mobile d'alimentation électrique (34) comporte au moins un bobinage (56) monté sur l'organe destiné à tourner (48) et relié au trans- ducteur passif (10, 52) et à l'émetteur.
6. Equipage selon l ' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'inducteur (58) comporte au moins un aimant permanent.
7. Equipage selon l ' une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que l ' alimentation électrique
(34) comporte en outre au moins un accumulateur électrique (38) .
8. Equipage selon l ' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le transducteur (10, 52) est de type passif dont le fonctionnement nécessite de l'énergie électrique, et l'alimentation électrique (34) alimente non seulement l'émetteur (32) mais aussi le transducteur (10, 52) .
9. Equipage selon la revendication 8 , caractérisé en ce que le transducteur (10, 52) est du type à jauges de contraintes .
10. Chaîne de mesure du couple d'un arbre rotatif, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un équipage rotatif selon l ' une quelconque des reven- dications précédentes, monté sur l'arbre rotatif (48) qui constitue l'organe destiné à tourner,
- un boîtier (44) comprenant au moins un palier (46) de support de l'arbre rotatif (48), l'inducteur (58) de la génératrice qui transforme la partie du couple en énergie électrique d'alimentation, et un organe transmetteur de signaux .
11. Chaîne de mesure selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'organe transmetteur de signaux comprend une antenne réceptrice des signaux sans fil de l ' antenne de l'équipage mobile, et un organe destiné à indiquer la valeur du couple à partir du signal sans fil .
12. Chaîne de mesure selon la revendication 10 , carac- térisée en ce que l ' organe transmetteur de signaux comprend une antenne réceptrice des signaux sans fil de l'antenne de l'équipage mobile, et une antenne (60) d'émission destinée à émettre le signal reçu de l ' antenne réceptrice vers l'extérieur du boîtier (44) .
13. Procédé de mesure du couple (24) d'un organe destiné à tourner (48) , du type qui comprend :
- l'application du couple à un transducteur (10, 52) afin qu ' il forme un signal électrique représentatif du couple appliqué à l'organe destiné à tourner (48), et - la transmission du signal électrique à un dispositif de mesure (12) , caractérisé en ce que
- la transmission du signal électrique à un dispositif de mesure (12) comporte une transmission sans fil entre un émetteur (32) d'un signal sans fil monté avec le transducteur sur l'organe destiné à tourner (48) et un récepteur (30), et
- le procédé comporte en outre
- l'alimentation électrique de l'émetteur (32) par de l'énergie disponible sur l'organe destiné à tourner (48) par transformation d'une partie du couple en énergie électrique d'alimentation, et
- la détermination du signal sans fil émis afin qu'il soit représentatif du couple (24) appliqué à l'organe destiné à tourner (48) .
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le transducteur (10, 52) est de type passif, caractérisé en ce que l'étape d'alimentation électrique comprend aussi l'alimentation du transducteur (10, 52) en énergie électrique.
15. Procédé selon l'une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que l'étape de détermination du signal sans fil émis afin qu'il soit représentatif du couple (24) appliqué à l'organe destiné à tourner (48) comprend la détermination de la valeur du couple consommé par l ' étape d'alimentation électrique, et le traitement du signal par addition de la valeur du couple consommé par l ' étape d'alimentation électrique à la valeur du couple donnée par le transducteur afin que le signal émis soit représentatif du couple appliqué à l'organe destiné à tourner (48) .
16. Procédé selon l'une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que l ' étape de détermination du signal sans fil émis afin qu'il soit représentatif du couple (24) appliqué à l'organe destiné à tourner (48) comprend le maintien du couple consommé par l'étape d'alimentation électrique à une valeur fixe connue, et le traitement du signal par addition de la valeur fixe au signal du transducteur afin que le signal émis soit représentatif du couple (24) appliqué à l'organe destiné à tourner (48) .
17. Procédé selon l'une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que l ' étape de détermination du signal sans fil émis afin qu'il soit représentatif du couple (24) appliqué à l'organe destiné à tourner (48) comprend le maintien du couple transformé par l'étape d'alimentation électrique à une valeur inférieure à la tolérance de mesure de couple par le dispositif de mesure (12) .
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