WO2013017768A1 - Extra-flat piezoelectric detector and sensor for sensing the passage of travelling vehicles - Google Patents

Extra-flat piezoelectric detector and sensor for sensing the passage of travelling vehicles Download PDF

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WO2013017768A1
WO2013017768A1 PCT/FR2012/051672 FR2012051672W WO2013017768A1 WO 2013017768 A1 WO2013017768 A1 WO 2013017768A1 FR 2012051672 W FR2012051672 W FR 2012051672W WO 2013017768 A1 WO2013017768 A1 WO 2013017768A1
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piezoelectric
detector
rolling
sole
sensitive element
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PCT/FR2012/051672
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Marcel Guwang
Mathieu POQUE
Alain Ramond
Marwan ZEIDAN
Antoine JAURÉGUIBERRY
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Sterela
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Publication date
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01FADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
    • E01F11/00Road engineering aspects of Embedding pads or other sensitive devices in paving or other road surfaces, e.g. traffic detectors, vehicle-operated pressure-sensitive actuators, devices for monitoring atmospheric or road conditions
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Definitions

  • the invention relates to an ultra-flat piezoelectric detector, and to a moving vehicle passage sensor comprising a plurality of ultra-flat piezoelectric detectors associated with a common support intended to be implanted on the ground across a passageway of said vehicles.
  • US5265481 discloses a dynamic force measurement sensor supposed to allow the determination of the axle load, speed, and weight of a vehicle.
  • This sensor comprises a hollow tube incorporating vertically preloaded piezoelectric elements distributed along the tube and which, for a maximum resolution, can be connected in parallel to a signal processing device located on the side of the road.
  • This tube is buried across the road, with a filling material that overcomes it, and rods or bands of transmission of forces between the surface of the road and the tube, the latter elements still being the subject of experiments. as of the filing date of this document.
  • For the measurement of speed, such sensors are arranged 10 m apart from each other along the road.
  • Such a known sensor has several disadvantages. Firstly, it is in practice insufficiently precise and reliable to deliver a value of effort that can be exploited to reliably determine whether or not the vehicle meets predetermined regulations, for example maximum axle load standards or per vehicle. In particular, the values delivered by a sensor system 10 m distant with respect to the weight of a vehicle are not very precise.
  • each piezoelectric sensitive element in such a known sensor delivers a signal which is not solely dependent on the vertical load applied above this piezoelectric sensing element.
  • the other adjacent piezoelectric elements of the sensor necessarily also deliver a signal, since the vertical force applied by the wheel is transmitted to these adjacent piezoelectric elements via the common support tube of the different elements.
  • the piezoelectric elements begin to deliver a signal well before the wheel arrives at the vertical of the sensor, due to the deformation of the road.
  • the weight value obtained from the speed measurement with two separate sensors of 10 m presents a significant uncertainty, the vehicle being able to accelerate or brake strongly. between the two sensors.
  • US5461924 also discloses a measuring rail intended to be installed across a passageway for the dynamic detection of reaction forces acting on the surface, such as for example speed or other.
  • This rail incorporating in particular a tabular force transmission structure incorporating sensitive elements in the form of piezoelectric plates, this tabular transmission structure being elastically deformable so as to exert prestressing on these sensitive elements.
  • US 5942681 discloses a truck tire pressure measuring rail comprising a plurality of force measuring elements, each force measuring element comprising an upper rolling plate, a lower plate, and a tabular structure transmission of forces connecting the upper rolling plate to the lower plate via a network of crystals as sensitive elements. Such a tabular structure of elastically deformable force transmission has a large height.
  • the invention therefore aims to overcome these drawbacks by proposing a piezoelectric detector that makes it possible to provide signals with a high degree of accuracy, undisturbed by the deformations of the peripheral environment close to the detector, or by the non-orthogonal components-notably non-vertical- pressure forces applied to the detector.
  • It also aims at proposing a sensor for the passage of rolling vehicles capable of delivering signals of high accuracy (in particular less than 5%, in particular of the order of 2%) and of high reliability, making it possible in particular to determine load values with a sufficiently good accuracy to determine from these values whether the vehicle meets a predetermined regulatory constraint or not.
  • the invention aims to provide such a piezoelectric sensor and such a sensor for determining sufficiently accurately selected load values among the axle load, the instantaneous speed of the vehicle, the total weight of the vehicle.
  • the invention also aims at providing such a sensor for delivering, in a sufficiently precise and reliable manner, dimensional data of the vehicle, in particular chosen from the width of each wheel, the distance between the axles (the wheelbase), the track (distance between the two wheels of the same axle), the distinction between a narrow tire and a wide tire, the distinction between twin wheels and single wheels, and the detection of under-inflation.
  • the invention also aims at providing such a detector and such a sensor that are inexpensive in manufacturing, and whose integration in a passageway is simple, fast and inexpensive.
  • the invention also aims at providing such a sensor which is less sensitive to integration defects in a passageway.
  • the invention also aims at providing a piezoelectric detector and a sensor that can be fully calibrated at the factory, before being mounted in a passageway.
  • the invention relates to a piezoelectric detector comprising at least one piezoelectric sensitive element interposed in an assembly capable of transmitting pressure forces to each piezoelectric sensitive element, said assembly comprising:
  • a plateau called a rolling platform, having a planar face, called a measurement face, arranged to receive integrally said pressure forces exerted in a direction, called measuring direction, normal to the measuring face of this rolling plate,
  • said elastically deformable device has a height in said measurement direction less than its largest dimension orthogonal to said measurement direction.
  • a detector according to the invention can be advantageously used in any situation and in any orientation to measure the pressure forces in any direction. Nevertheless, a detector according to the invention is more particularly (although not exclusively) advantageous with the measurement face of the horizontally oriented rolling plate, said measurement direction being vertical, and even more particularly in the context of measuring the pressure. vertical movement exerted by a vehicle wheel on a passageway.
  • the invention therefore also relates more particularly to a piezoelectric detector adapted to be able to deliver an electrical signal, called a detection signal, representative of vertical pressure forces exerted on this piezoelectric detector-in particular by the passage of a vehicle wheel-comprising at least one piezoelectric sensitive element interposed in an assembly capable of transmitting said vertical pressure forces to each piezoelectric sensitive element, said assembly comprising:
  • a plateau called a rolling platform, having an upper horizontal plane face, referred to as the measuring face, arranged to receive integrally the vertical pressure forces exerted on top of this rolling plate, in particular the vertical pressure forces resulting from the passage of a vehicle wheel rolling above this rolling plate, and for transmitting these vertical pressure forces to each piezoelectric sensing element of said piezoelectric detector,
  • An elastically deformable device adapted to subject each piezoelectric sensitive element to a vertical compression prestress, characterized in that said elastically deformable device has a height less than its largest horizontal dimension.
  • said elastically deformable device has a height in said measurement direction (in particular in the vertical) less than half of the largest dimension, said larger orthogonal dimension, of said rolling plate orthogonal to said direction measurement (especially greater horizontal dimension) -in particular of the order of 10% to 20%, for example of the order of 12% to 15%, of said largest orthogonal dimension (especially horizontal) of said rolling plate- .
  • said largest orthogonal dimension (especially horizontal) of said rolling plate is less than 10 cm, in particular is of the order of 5 cm.
  • said elastically deformable device has a height in said measurement direction less than half of its largest dimension orthogonal to said measurement direction, for example of the order of 10% to 20%, for example in the order of 12% 15%, of its largest dimension orthogonally to said measurement direction.
  • said elastically deformable device has a height in said measurement direction of less than 15 mm, in particular between 3 mm and 10 mm.
  • the rolling plate is of generally square shape with a side whose length is of the order of 5cm.
  • the rolling tray is of generally square shape with a side whose length is of the order of 5cm.
  • a detector according to the invention may in particular be dimensioned such that it has a total height between a soleplate supporting each piezoelectric sensitive element and said measurement face of said rolling plate (including a possible wear layer surmounting the plate rolling) less than 4 cm, for example of the order of 25mm.
  • a detector according to the invention is extra flat which has been found to provide optimum accuracy and sensitivity characteristics, particularly in the case where the detector is used in a sensor for moving vehicles. This results in particular that each piezoelectric sensitive element is substantially not disturbed by any parasitic shear forces in the directions orthogonal to said measurement direction (including horizontal shear forces) imparted on the rolling plate.
  • the detector offers a reduced lateral surface of contact with its external environment, so that any shearing forces in said measurement direction (especially in the vertical direction) can occur in use-especially by deformation of the road surface and or by displacement or deformation of the adjacent detector (s) during the passage of a vehicle wheel are also not likely to affect the accuracy of the measurement of the pressure forces exerted over the rolling.
  • the low height of the deformable part of the detector gives it greater reliability (only the pressure forces in the vertical direction being essentially measured), greater robustness and better stability, facilitates its implementation and integration into any system and its use.
  • said assembly connects the rolling plate and a sole supporting each piezoelectric sensitive element, and the assembly between the rolling plate and the sole is adapted to absorb the horizontal shear forces (or more generally orthogonal to said measurement direction) without transmitting them to each piezoelectric sensing element.
  • said elastically deformable device is adapted to absorb any shear forces orthogonal to said measurement direction (in particular horizontal shear forces) and / or any shear forces in said measurement direction ( in particular vertical shear forces).
  • this function is exerted by the elastically deformable device itself only, which is adapted for this purpose, in particular to prevent any relative displacement of the rolling plate relative to this sole in the horizontal directions (or more generally orthogonal to said measurement direction).
  • the rolling plate is further guided relative to the lower sole independently of said elastically deformable device, so as to prevent any relative displacement of the rolling plate relative to this sole in the horizontal directions ( or more generally orthogonal to said measurement direction).
  • said assembly is arranged to form abutments in the horizontal directions (or more generally orthogonal to said measurement direction) between the rolling plate and the sole.
  • a detector according to the invention comprises a central receiving housing of an electronic circuit electrically connected to each piezoelectric sensitive element and adapted to be able to deliver an electrical signal, said detection signal, representative of said pressure forces.
  • this central receiving housing is formed by said elastically deformable device and / or each piezoelectric sensitive element which is / are arranged (s) for this purpose.
  • said electronic circuit can be formed essentially of a charge amplifier and be adapted to generating the detection signal according to a predetermined value gain, and for reliably compensating the various offsets of the reference signal absolute value, which compensation simultaneously suppresses the low frequency variations of the signal, corrects the slack or progressive drifts of the reference value, does not require the addition of electronic circuits complementary to the charge amplifier, is compatible with the operation of a sensor for moving vehicles, and in particular with sudden and large variations in amplitude and in frequency from one cycle to another, such as those due to pyroelectricity, and is simple and inexpensive to implement.
  • a closed-loop servocontrol adapted, when active, to deliver an enslaved output signal on a predetermined constant value, referred to as the reference value Sr, independently of any untimely variations in the value of the detection signal normally corresponding to values constant,
  • an operational amplifier (in particular a charge amplifier) receiving as input the signal delivered by the sensor and outputting said output signal, said compensation circuit delivering, at the input of the operational amplifier, a current Icorr of compensation in parallel with the signal delivered by the sensor,
  • a detection circuit adapted to measure and memorize the value S (t) of the output signal for successive sampling instants t at a sampling frequency higher than the maximum frequency of the pulses expected in the detection signal
  • this electronic circuit can be in accordance with WO 2012031964 and / or FR 2969279.
  • the invention also relates to a piezoelectric detector comprising at least one piezoelectric sensitive element interposed in an assembly capable of transmitting said pressure forces to each piezoelectric sensitive element, said assembly comprising:
  • a plateau called a rolling platform, having a planar face, called a measurement face, arranged to receive integrally said pressure forces exerted in a direction, called measuring direction, normal to the measuring face of this rolling plate,
  • the elastically deformable device comprises a peripheral sleeve connecting the rolling plate to said sole by laterally delimiting an internal space receiving each piezoelectric sensitive element, with a compressive preload according to said measuring direction of each piezoelectric sensitive element between the plate rolling and the sole.
  • the invention also extends to a piezoelectric detector adapted to be able to deliver a signal, said detection signal, representative of vertical pressure forces exerted on this piezoelectric detector-in particular by the passage of a vehicle wheel-comprising at least one piezoelectric sensitive element interposed in an assembly capable of transmitting said vertical pressure forces to each piezoelectric sensitive element, said assembly comprising:
  • a plateau called a rolling platform, having an upper horizontal plane face, referred to as the measuring face, arranged to receive integrally the vertical pressure forces exerted on top of this rolling plate, in particular the vertical pressure forces resulting from the passage of 'a wheel of a vehicle rolling above this rolling plate-, and for transmitting these vertical pressure forces to each piezoelectric sensitive element of said piezoelectric detector,
  • an elastically deformable device suitable for subjecting each piezoelectric sensitive element to vertical compression prestressing characterized in that it comprises a peripheral sleeve connecting the rolling plate to said soleplate by laterally delimiting an internal space receiving each piezoelectric sensitive element, with vertical compression prestressing of each piezoelectric sensing element between the rolling plate and the sole.
  • Said sleeve is interposed between the rolling plate and the sole, and rigidly connected, for example by welding, at one of its axial ends, to the rolling plate, and at its other axial end, the sole.
  • Said sleeve is further adapted to allow the optimal transfer of said pressure forces from the rolling plate to each piezoelectric sensitive element.
  • said sleeve has a generally symmetrical shape of revolution about an axis parallel to said measurement direction (particularly vertical). It is elastically deformable in axial tension - and at least partly elastically deformed in axial tension after assembly of the various constituent elements of the detector - in the measuring direction, for example in the manner of a bellows or a portion of bellows.
  • said peripheral sleeve is formed of a tight elastic bellows, in particular with a radial cross-section in the general shape of S.
  • a tight elastic bellows in particular with a radial cross-section in the general shape of S.
  • Other shapes are possible, for example a multi-ply bellows (waves), or radial section in V, in W ...
  • said elastically deformable sleeve has a height less than its horizontal dimensions - in particular less than half of its largest outside diameter, for example of the order of 10% to 20%, for example of the order of 12% to 15%, of its largest outer diameter, when the sleeve has a symmetrical shape of revolution about an axis parallel to said measurement direction (including vertical) -.
  • said height of the elastically deformable sleeve is less than 15 mm, in particular between 3 mm and
  • said peripheral sleeve is sealed and laterally delimits sealingly said inner space, protecting each sensitive piezoelectric element including moisture or runoff.
  • Such a low-height sleeve makes it possible in particular to obtain a super-flat detector; robust ; easy and inexpensive to manufacture, assemble, and integrate in a sensor comprising several such detectors or any other system; extremely sensitive, accurate and reliable; undisturbed by significant deformations and / or displacements of its peripheral environment; suitable for use in humid and / or outdoor environments; and having surprising mechanical properties.
  • each piezoelectric sensitive element is formed of a block -particularly in the form of a wafer (that is to say having a thin and two parallel main faces) - in particular a washer of polycrystalline piezoelectric ceramic material, preferably lead-free.
  • a piezoelectric detector especially as mentioned above- characterized in that each piezoelectric sensitive element is formed of a block -particularly in the form of a wafer (that is to say having a thin and two parallel main faces) - in particular a washer of polycrystalline piezoelectric ceramic material, preferably lead-free.
  • each piezoelectric sensitive element is disposed in said assembly in an annular geometry relative to a planar support surface of each piezoelectric sensitive element.
  • the said support face supports, generally via an electrical connection electrode, one of the main faces of the wafer forming each piezoelectric sensitive element.
  • the said support face carrying each piezoelectric sensitive element is firmly held relative to the rolling plate, by means of said elastically deformable device-in particular the sleeve-.
  • said support face is parallel to said measuring face.
  • Such an annular geometry presented by the piezoelectric sensitive element (s) of a detector according to the invention is particularly advantageous for obtaining a super-flat detector as mentioned above. It delimits a central receiving housing of the electronic circuit and facilitates electrical connections between each piezoelectric sensitive element and the electronic circuit. It also gives great mechanical stability, especially for the application of said compression prestressing which can be performed uniformly and accurately.
  • a detector according to the invention is advantageously characterized in that it comprises a single piezoelectric sensitive element in the form of an annular plate. Taking into account in particular the costs of piezoelectric quartz, this embodiment is more particularly advantageous in combination with the fact that this piezoelectric sensitive element consists of a washer of polycrystalline piezoelectric ceramic material, which is therefore in the form of an annular plate. .
  • a piezoelectric detector according to the invention is formed of a plurality of parts mechanically assembled to each other, comprising in particular at least one piezoelectric sensitive element and at least one other part forming at least one support plate receiving each piezoelectric sensitive element and / or or said rolling plate and / or said elastically deformable device.
  • a piezoelectric detector according to the invention is formed, in addition to each piezoelectric sensitive element, of at least one other piece forming the rolling plate and at least one other piece forming said elastically deformable device (in particular said sleeve), these different parts being assembled in the form of a suitable mechanical assembly.
  • a detector according to the invention further comprises a support plate of each piezoelectric sensitive element.
  • the elastically deformable device is then advantageously rigidly and permanently fixed, in the elastically deformed state in axial traction under residual elastic stress, on one side to the rolling plate, on the other side to the sole, for example by welding.
  • the various constituent parts of the detector according to the invention may be at least partly metallic.
  • said sleeve may be formed of an elastically deformable metal alloy.
  • said elastically deformable device -in particular said sleeve- is fixed to the rolling plate and the sole so as to be in the elastically deformed state in axial tension (after the assembly of the different constituent elements of the detector) between the rolling plate and the sole so as to impart said compressive preload on each piezoelectric sensitive element by elastic return (exerted by said elastically deformable device -particularly by said sleeve-) of the rolling plate towards the soleplate, each piezoelectric sensitive element being thus elastically compressed between the rolling plate and the soleplate.
  • Said compressive prestressing can thus in particular be obtained by axial axial deformation prior to axial traction of said elastically deformable device -particularly of said sleeve-obtained at the time of assembly of the assembly, when said elastically deformable device -in particular said sleeve- is flexible ( elastically deformable) axially.
  • the axial height of the elastically deformable device-especially the sleeve-at rest is less than the distance between the rolling plate and the sole.
  • a detector according to the invention comprises a support sole (receiving each piezoelectric sensitive element), an elastically deformable peripheral sleeve in the measurement direction and a base plate of the rolling plate, formed together. of the same piece obtained from molding in synthetic material.
  • said base plate of said rolling plate is surmounted by a layer of leveling and wear -notamment a rigid resin layer (for example chosen from an epoxy resin charged with silica, a polyamide, a polyamide filled with glass fibers) overmolded on said base plate and / or in a formwork secured to the latter so as to have a parallel free face forming said measurement face receiving the pressure forces to measure.
  • a rigid resin layer for example chosen from an epoxy resin charged with silica, a polyamide, a polyamide filled with glass fibers
  • said molded synthetic material is a rigid dielectric material of high hardness, for example a thermoplastic selected from the group consisting of polyetheretherketone (PEEK) and liquid crystal polymers (LCP). Other materials having suitable mechanical properties may be chosen.
  • PEEK polyetheretherketone
  • LCP liquid crystal polymers
  • the elastically deformable device -in particular the peripheral sleeve- and at least a part of said sole -particularly the part of the soleplate receiving each piezoelectric sensitive element- are formed together from the same piece of synthetic material from molding.
  • said elastically deformable device comprises a pressing piece bearing on said elastically deformable device -notance on said sleeve- and applied with a clamping stress against each piezoelectric sensitive element so as to exert at least part of said compression prestress according to the direction of measurement.
  • this compressive preload applied to each piezoelectric sensitive element can be obtained at least partly by a pressure piece bearing on an extreme portion of the sleeve located on the side of the rolling plate, this pressure piece being applied - in particular by screwing with respect to said end portion of the sleeve - with a clamping stress against each piezoelectric sensitive element.
  • This clamping stress has the effect of elastically deforming in axial tension:
  • the connecting members for example a thread / tapping system admitting an axial deformation-in particular threading of said pressure piece and tapping of said end portion of the sleeve
  • the connecting members for example a thread / tapping system admitting an axial deformation-in particular threading of said pressure piece and tapping of said end portion of the sleeve
  • said pressure piece which may itself be elastically deformable in axial compression.
  • the rigidity of said pressure piece in axial compression and that of said connecting members are much greater than the stiffness of the sleeve, so that said compressive prestress mainly derives from the axial tensile deformation of the sleeve. , in particular in its portion extending between said sole and said end portion on which the pressure piece bears.
  • this clamping constraint produces at least part of said compression preload.
  • said compressive prestressing may be at least partially obtained by clamping, in particular by screwing, a pressure piece bearing on said elastically deformable device -particularly inside said end portion of said sleeve- and applied with a clamping stress against each piezoelectric sensing element.
  • the invention also relates to a sensor for moving vehicles, comprising a plurality of piezoelectric detectors associated with a common support intended to be implanted on the ground across a vehicle passageway, each piezoelectric detector being adapted to deliver a signal electrical, said detection signal, representative of the pressure force exerted on the piezoelectric detector by the passage of a vehicle wheel, each piezoelectric detector comprising at least one piezoelectric sensitive element interposed in an assembly adapted to subject each piezoelectric sensitive element to vertical compression prestressing and transmitting to each piezoelectric sensitive element the compression forces generated by the passage of a vehicle wheel,
  • said common support comprising a flat rigid upper face, said base, carrying the piezoelectric detectors juxtaposed next to each other above the base,
  • each piezoelectric detector comprising a clean rolling plate (that is to say, specific to this piezoelectric detector) having an upper planar face, called measuring face, arranged to receive fully the force resulting from the passage of a wheel of vehicle traveling above-especially on this rolling platform, and for transmitting these forces to each piezoelectric sensing element of said piezoelectric detector,
  • each piezoelectric detector being distinct and remote from the rolling plates of the piezoelectric detectors which abut it, so that each piezoelectric detector receives exclusively the force resulting from the passage of a wheel of a vehicle traveling above the in particular on the rolling plate of this piezoelectric detector,
  • each piezoelectric detector is in accordance with the invention.
  • the invention thus makes it possible to propose a sensor which is not only sufficiently precise to be able to provide exploitable values for purposes of official control, but which, moreover, is particularly simple, resistant and economical.
  • All the ultra-flat piezoelectric detectors according to the invention extend on and above the base of the common support and each detector receives directly and only measures the pressure forces resulting from the passage of a vehicle wheel on this detector.
  • the sensor according to the invention can be particularly thin, which promotes its performance and facilitates its integration into any system, including a passageway, or even over a passageway, in a mobile system or semi mobile such as a speed bump.
  • the different piezoelectric detectors are identical to each other, extra flat and in accordance with the invention. They can therefore in particular be mass-produced at lower cost, and the manufacture of the sensor according to the invention is itself particularly simple since it is sufficient to juxtapose identical detectors next to each other on the same base.
  • each piezoelectric detector can be prefabricated and precalibrated during manufacture (at the factory) so that a detection signal can be delivered accurately and reliably, that is to say whose value is strictly proportional to the force of the detector. pressure exerted on the rolling platform, independently of the temperature, the shear forces or the dynamic forces exerted.
  • said elastically deformable device of each piezoelectric detector has a total height less than the total length of said rolling plate the direction of vehicle wheel passage. More particularly, advantageously and according to the invention, said elastically deformable device of each piezoelectric detector has a total height less than -in particular less than half of its total length -in particular of the order of 10% to 20%, for example in the order of 12% to 15% of its total length - in the direction of passage of a vehicle wheel.
  • the rolling trays of the piezoelectric detectors are of rectangular shape - preferably square - and of the same dimensions, the different piezoelectric detectors being juxtaposed on the base parallel to each other forming a tiling the free upper surface of the sensor.
  • Each rolling tray has one face free upper adapted to receive the contact of a vehicle wheel passing above the piezoelectric detector.
  • said rigid planar base is formed of an upper face of a beam -in particular a cross-section I, H, or polygonal or other section, hollow or solid - having a longitudinal direction adapted and intended to be arranged across said passageway.
  • a sensor according to the invention then comprises at least one-in particular a single-row of piezoelectric detectors juxtaposed in alignment along said rigid planar base, one side of the rectangular rolling trays of the piezoelectric detectors being parallel to said longitudinal direction of the beam forming the base.
  • the rolling trays of the different piezoelectric detectors juxtaposed on the base are separated from each other in the longitudinal direction of the beam by a distance of less than 2 cm.
  • the rolling trays of the different piezoelectric detectors juxtaposed on the base are also separated from each other according to the invention. This direction orthogonal to the longitudinal direction of the beam from a distance also less than 2 cm, especially and advantageously of the order of 1 mm.
  • the piezoelectric detectors are separated from each other by a filler material having negligible compressive strength compared to that of each piezoelectric detector.
  • each piezoelectric detector comprises a sole that is specific to it (that is to say distinct from the sole of each another adjacent piezoelectric detector), and the soleplate of each piezoelectric detector is superimposed on the base.
  • the senor comprises an electrical connection layer extending between the base and the different soles of the different piezoelectric detectors, for electrically connecting the piezoelectric detectors (in series or in parallel) to an end of the base intended to be located on the side of said passageway and provided with an electronic processing circuit receiving the different detection signals.
  • a sensor according to the invention is also characterized in that it comprises at least two parallel rows of piezoelectric detectors juxtaposed on the base.
  • a sensor according to the invention comprises a single row of piezoelectric detectors juxtaposed on the base.
  • a sensor according to the invention comprises an electronic circuit for processing the detection signals from the different piezoelectric detectors, and said electronic processing circuit is adapted to produce digital data representative of the pressure force measured by each piezoelectric detector. , the speed of passage of each wheel of the vehicle, and the weight of the vehicle transmitted at each wheel of the vehicle.
  • the calculation of the passage speed and the weight of the vehicle can be easily obtained in the embodiment in which the sensor according to the invention comprises several parallel rows of detectors juxtaposed on the same base, so that each wheel of a vehicle rolling rolls successively on several piezoelectric detectors (of several successive rows).
  • the invention also relates to a piezoelectric detector and a sensor characterized in combination by all or some of the characteristics mentioned above or below.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a piezoelectric detector according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a diagrammatic exploded perspective view illustrating the various component parts of the detector of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a partial perspective view illustrating a longitudinal end of a sensor according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a partial schematic view in longitudinal vertical section of a sensor according to the invention provided with piezoelectric detectors according to the first embodiment of the invention and implemented in a vehicle passageway,
  • FIG. 5 is a partial schematic view in partial transverse vertical section of a sensor according to a second embodiment of the invention provided with piezoelectric detectors according to the first embodiment of the invention and set up in a way of passage of vehicles,
  • FIG. 6 is a block diagram of an electronic circuit of a piezoelectric detector of a sensor according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of an embodiment of a signal processing method implemented by the compensation circuit of the circuit of FIG. 6 at each iteration,
  • FIG. 8 is a three-dimensional graph illustrating an example of signals delivered by a sensor according to the first embodiment of the invention during the passage of a vehicle wheel
  • FIG. 9 is a two-dimensional graph illustrating one of the signals of FIG. 8
  • FIG. 10 is a three-dimensional graph illustrating an example of signals delivered by a sensor according to the second embodiment of the invention during the passage of a vehicle wheel
  • FIG. 11 is a two-dimensional graph illustrating one of the signals of FIG. 10,
  • FIG. 12 is a block diagram of an embodiment of a main circuit for processing a sensor according to the invention.
  • FIG. 13 is a schematic exploded perspective view of a piezoelectric detector according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 14 is a partial schematic view in transverse vertical section of a detector of FIG. 13, during a step of assembling the latter, the rolling plate being in particular not shown,
  • FIG. 15 is a partial schematic view in longitudinal vertical section of the detector of FIG. 14 in the fully assembled state
  • FIG. 16 is a partial schematic view in partial transverse vertical section of a sensor according to a third embodiment of the invention provided with a row of piezoelectric detectors according to the second embodiment of the invention and put in place in a vehicle lane.
  • a sensor according to the invention comprises a beam 1 1 intended to be placed across a passageway for moving vehicles so that the sensor has a free upper surface 12 on which the wheels of vehicles traveling along said passageway roll. .
  • This beam 1 1 is preferably rigid, that is to say adapted to undergo substantially no deformation under the effect of the passage of the heavier vehicles considered, for example up to 40t in the case of roads or highways. It should be noted, however, that the invention eliminates the mechanical characteristics of the beam 1 1, which can be made of inexpensive material, for example aluminum alloy, steel or polymeric rigid synthetic material and / or composite.
  • the beam 1 1 has a flat horizontal top face, said base 13, on which are juxtaposed piezoelectric detectors 14 mechanically independent of each other (in addition to being carried by the same rigid base 13), so as to form a tiling of said upper face 12 of the sensor according to the invention.
  • the beam 1 1 is preferably formed of a cross-section section I in the example shown in the figures, but which may alternatively be a cross-section section in H, or polygonal hollow or solid ... It should be noted in particular that the use of a hollow beam 1 1 allows the insertion of accessories, for example a main circuit 50 signal processing as described below, in the central volume of the beam by an open longitudinal end of the latter.
  • Each piezoelectric detector 14 comprises at least one piezoelectric sensitive element 15 capable of delivering an electric charge signal as a function of the compression forces it undergoes, for example and preferably a block of piezoelectric synthetic material, more particularly and advantageously a piezoelectric washer. polycrystalline piezoelectric ceramic, preferably lead-free.
  • Each piezoelectric sensitive element 15 is interposed in a proper assembly on the one hand to subject each piezoelectric sensitive element 15 to a vertical compression prestress, and on the other hand to transmit to each piezoelectric sensitive element 15 the compression forces generated by the passage of a vehicle wheel above the piezoelectric detector 14.
  • Each piezoelectric detector 14 is adapted to deliver an electrical signal, said detection signal, representative of the pressure force exerted on this piezoelectric detector 14 by the passage of a vehicle wheel.
  • This detection signal is preferably developed and delivered by an electronic circuit 18 integrated in each piezoelectric detector 14.
  • This electronic circuit 18 is electrically connected to each piezoelectric sensitive element 15 to receive charging signals.
  • each piezoelectric detector 14 comprises at least one-in particular a single-piezoelectric sensitive element 15 which is a plate-shaped flattened annular washer (ring) symmetrical of revolution about an axis 19 , which makes it possible in particular to provide a hollow central space 20 forming receiving accommodation for said Electronic circuit 18.
  • This central space is preferably then filled with a soft plastic protective material 23 - in particular silicon - protecting the electronic circuit 18 from vibrations and moisture.
  • the dimensions of this piezoelectric washer are for example the following: outer diameter between 25mm and 35mm, for example of the order of 30mm; inner diameter between 15mm and 25mm, for example of the order of 20mm; thickness between 0.1mm and 1mm, for example of the order of 0.5mm.
  • This embodiment is particularly advantageous in that it makes it possible to optimize the quantity of piezoelectric material necessary and sufficient for the sensitivity of the piezoelectric detector 14, the geometry of the assembly and the overall bulk of the piezoelectric detector 14 which is particularly compact in horizontal directions and thin (extra flat), given its performance, especially in sensitivity. It should be noted in this regard that a small thickness of the piezoelectric detector 14 is particularly advantageous, in particular to avoid the disturbance of the signals by the shear effects in the horizontal directions, the deformations induced on the passageway by the wheels of the front vehicle. that these do not arrive above the sensor, and the adjacent detectors.
  • Each piezoelectric detector 14 comprises a clean rolling plate 16 having an upper planar face, called measuring face 17, arranged to receive fully the force resulting from the passage of a wheel of a vehicle running above this plate 16 of rolling and in contact with this measurement face 17, and for transmitting this force to each piezoelectric sensitive element 15 of said piezoelectric detector.
  • the measurement face 17 is orthogonal to the axis 19 of symmetry of the piezoelectric sensitive element 15, this axis 19 constituting the direction of measurement of the pressure forces.
  • the measurement face 17 is horizontal flat (parallel to the base 13), and the measurement direction corresponding to the axis 19 is vertical (orthogonal to the base 13 and the face 17 of measurement).
  • each piezoelectric detector 14 is distinct and remote from the trailing plates 16 of the other piezoelectric detectors. 14 that adjoin it, so that each piezoelectric detector 14 receives exclusively the force resulting from the passage of a wheel of a vehicle running over the rolling plate of this piezoelectric detector 14.
  • the rolling plate 16 comprises a rigid base plate 16a - in particular aluminum alloy, steel or polymeric rigid material and / or composite-, rectangular or square, defining the size, size and horizontal dimensions of the piezoelectric detector 14, this base plate 16a being surmounted by a layer 16b leveling and wear, formed of a rigid and hard synthetic material -in particular a silica-filled epoxy resin whose thickness can be adjusted by polishing after integration of the sensor in a passageway to ensure proper leveling of the different piezoelectric detectors 14 (outcropping with the road surface) and form said measuring face 17 on which a vehicle wheel can come rolling.
  • a rigid base plate 16a in particular aluminum alloy, steel or polymeric rigid material and / or composite-, rectangular or square, defining the size, size and horizontal dimensions of the piezoelectric detector 14, this base plate 16a being surmounted by a layer 16b leveling and wear, formed of a rigid and hard synthetic material -in particular a silica-filled epoxy resin whose thickness can be adjusted by polishing after integration of
  • Each piezoelectric detector 14 also comprises a rigid sole 21 formed of a rigid plate -particularly aluminum alloy, steel or polymeric rigid material and / or composite-, rectangular or square, the same size and dimensions as the plateau 16 of driving.
  • the soleplate 21 is applied to the base 13.
  • the plate 16a of the rolling plate 16 is connected to the sole 21 by a flexible peripheral sleeve 22 which holds them together by applying the plate 16a (and thus the rolling plate 16) on each piezoelectric element 15 with a vertical compression prestress.
  • the sleeve 22 may be formed of an elastic bellows - in particular with a radial cross-section in the general S-shape as in the example shown - in aluminum alloy, in steel or in synthetic material elastic in polymeric bending and / or composite .
  • the sleeve 22 has a circular lower edge 24 welded to the sole 21, and a circular upper edge 25 welded with vertical compression prestressing under the plate 16a of the rolling plate 16.
  • the sleeve 22 is sealed and delimits an internal space receiving each piezoelectric sensitive element 15, the various constituent elements of the mechanical assembly, as well as the electronic circuit 18.
  • the sleeve 22 is elastically deformable compression / vertical traction, and is also adapted to absorb any horizontal shear forces experienced by the sensor.
  • the constituent materials of these different parts are chosen to be compatible with such a welded joint.
  • they are made of the same material -particularly aluminum alloy, steel or rigid synthetic material and elastic polymeric bending and / or composite-.
  • nothing prevents the sleeve 22 from being formed from one and the same piece of manufacture (in particular after molding) as the soleplate 21 or the plate 16a of the rolling plate.
  • the sleeve 22 has a low vertical axial height, less than its largest diameter, and less than 15 mm, in particular between 3 mm and 10 mm, typically of the order of 6 mm to 7 mm.
  • the ratio between the axial height of the sleeve 22 on its radial space is advantageously between 1/12 and 1/2, for example of the order of 1/6.
  • the sleeve 22 and the detector according to the invention can be called extra flat.
  • the smallest inner diameter of the sleeve 22 is for example between 26mm and 36mm, for example of the order of 31mm.
  • the sleeve 22 is stretched axially elastically before the two welds of these edges 24, 25 are made to the sole 21 and, respectively, to the plate 16a of the rolling plate.
  • a first step welding of the edge 24 below the sole 21 is performed, then the assembly of the piezoelectric element is carried out and the rolling plate 16 is assembled inside the sleeve 22, compressing the 16 tray rolling against the washer 32, then axially elastically constrains the sleeve 22 (by stretching it slightly upwards by bearing on the shoulder formed by the S or by one of the bellows of the sleeve 22) so its upper edge comes into contact with the plate 16a of the rolling plate, then the upper edge 25 is welded under the plate 16a of the rolling plate while the sleeve 22 is held axially stretched.
  • the sleeve 22 and elastically deformed in axial tension during assembly ensures the axial prestressing of the assembly. The order of these steps may be different.
  • the sole 21 has a cylindrical housing 26 receiving a disc 27 made of rigid dielectric material of high hardness, for example a thermoplastic selected from the group consisting of polyetheretherketone (PEEK) and liquid crystal polymers (LCP).
  • the cylindrical housing 26 has the particular function of enabling the piezoelectric detector 14 to withstand any horizontal shear stresses, by preventing the transfer to the piezoelectric washer of horizontal shear forces possibly imparted on the rolling plate 16.
  • the disk 27 is embedded in the housing 26 and blocked horizontally in the latter.
  • the disc 27 receives a ring 29 of electrically conductive material of horizontal dimensions corresponding to those of the piezoelectric washer 15 which surmounts said ring gear 29.
  • the ring 29 has at least one radial band 30 of electrical connection to an input terminal of the electronic circuit 18.
  • the piezoelectric washer 15 is surmounted by a washer 31 upper rigid -notance aluminum alloy, steel or polymeric rigid material and / or composite-.
  • the cylindrical housing 26 of the soleplate 21 is sufficiently high to accommodate the insulating disk 27, the conductive ring 29, the piezoelectric washer 15, and the upper conductive washer 31, the peripheral edge 32 of which is welded, for example by laser welding.
  • the cylindrical wall 34 of the sole 21 forming the cylindrical housing 26 has a stiffness of deformations in tension / vertical compression much lower than that of the stack of the piezoelectric washer and the washer 31 upper, so the puck 15
  • the piezoelectric element is vertically preloaded in compression mainly by the sleeve 22.
  • the plate 16a of the rolling plate 16 has a central skirt 35 projecting downwardly so as to have a face 36 of the same dimensions and size as the piezoelectric washer 15, and applied in contact with the upper face 37 of the washer 31 upper which bears against the piezoelectric washer 15. It should be noted that the faces 36 and 37 in contact can slide relative to each other horizontally, which makes it possible to isolate the upper face of the piezoelectric washer 15 from the possible shearing forces horizontally.
  • the trays 16 for rolling the various piezoelectric detectors 14 are of the same rectangular shape - particularly and preferably square as in the example shown - and of the same dimensions, the different piezoelectric detectors 14 being juxtaposed on the base 13 in parallel with each other their free upper plane faces 17 forming a tiling of the free upper face 12 of the sensor according to the invention.
  • the pavement comprises only a single row of piezoelectric detectors 14, aligned one beside the other along the beam 11, the base 13 having a width corresponding to that of the flange 21 of a piezoelectric detector 14.
  • the sensor according to the invention comprises two successive rows of piezoelectric detectors 14, the base 13 having a width adapted to receive two soles 21 of two piezoelectric detectors 14, with a separation space between these two flanges 21.
  • a piezoelectric detector 14 of the first row is shown in section through a vertical median plane on the left of the figure, while a second detector 14 piezoelectric of the second row is shown uncut on the right of the figure.
  • Other variants are possible, and for example a sensor according to the invention may be formed of a pavement comprising more than two successive rows in the longitudinal direction of the passageway.
  • the rolling plate 16 of each piezoelectric detector 14 has a width (dimension parallel to the longitudinal direction of the base 13 and the beam 1 1) less than 10cm, for example between 4cm and 6cm, especially preferably of the order of 5cm.
  • the width of each rolling plate 16 is in any case less than the width of a vehicle wheel intended to be detected by a sensor according to the invention, so that a wheel which passes on such a sensor is necessarily detected by several separate piezoelectric detectors 14.
  • the length of the rolling plate 16 (dimension orthogonal to the longitudinal direction of the common support and corresponding to the direction of passage of a vehicle wheel on the rolling plate) is preferably greater than or equal to the width of the rolling plate 16. .
  • the rolling plate 16 of each piezoelectric detector is of square shape.
  • the thickness of a piezoelectric detector 14, between the sole 21 and the upper face of the plate 16a of the rolling plate 16 may be less than 20mm, for example of the order of 15mm. Consequently, the total thickness of such a piezoelectric detector 14 according to the invention between the lower face of the soleplate 21 and said measurement face 17 depends on the thickness given to the filling layer 16b, but can be less than 4cm, for example of the order of 25mm.
  • the trays 16 of rolling of the different piezoelectric detectors 14 juxtaposed on the base 13 are separated from each other in the longitudinal direction of the beam 1 1 by a distance ds of separation which is different from zero, the different piezoelectric detectors 14 do not not touching and thus being mechanically independent of each other with respect to the forces applied to the rolling plates, but this separation distance ds is preferably as low as possible, especially less than 2cm, for example between 1mm and 10mm.
  • the distance ds separation is less than half the width of a tray 16 rolling.
  • the piezoelectric detectors 14 are also separated from each other by a non-zero separation distance ds in the horizontal direction orthogonal to the longitudinal direction of the beam 1 1 which corresponds to the longitudinal direction of the passageway when the sensor according to the invention is placed with the beam 1 1 orthogonal to the latter. More generally, a piezoelectric detector 14 of a sensor according to the invention is separated from all the other piezoelectric detectors 14 which adjoin it with such a distance ds of non-zero separation and as low as possible but nevertheless sufficient, in particular to take into account Consider the possible deformations of the beam by avoiding any mutual interaction of the adjacent detectors.
  • this distance ds of separation is the same in all directions, but nothing prevents, if the need arises, to achieve a different tiling, with separation distances that vary in the direction between the detectors piezoelectric 14 which are adjacent.
  • the detection signals delivered by the different piezoelectric detectors 14 are thus totally independent of one another.
  • the soles 21 of the different piezoelectric detectors 14 are fixed rigidly on the base 13, for example by gluing and / or screwing and / or crimping, ...
  • the base 13 of the beam 11 may be provided with lateral rails defining facing stirrups adapted to receive the sole 21 of each piezoelectric detector 14 so that the sole 21 can slide longitudinally between these stirrups while being clamped by the latter so as not to be dissociated from the base 13 other than by longitudinal sliding along the beam 1 1 between the stirrups.
  • the stirrups can also be adapted to be plastically deformed at each sole 21 after insertion of the latter, in order to fix it rigidly to the base 13.
  • the piezoelectric sensors 14 are worn by the base 13 of the beam 1 1 and therefore extend completely upwardly above the base 13 and the beam 1 1.
  • a filling material 40 is inserted into the spaces separating the different piezoelectric detectors 14 of the sensor according to the invention.
  • This filler material is chosen so as to have negligible compressive strength with respect to that of each piezoelectric detector 14 and also a negligible modulus of elasticity with respect to that of each piezoelectric detector 14, in particular less than 50 MPa. . It may in particular be chosen from synthetic materials that can be molded, in particular from a silicone and a rubber. This filling material is in everything chosen to preserve the mechanical independence of the different piezoelectric detectors 14 against each other.
  • Such a filling material 40 may be introduced into the manufacture of the sensor according to the invention, and also at its periphery and around the upper part of the beam 1 1 before its integration in a passageway, as illustrated for example on the FIGS. 4 and 5.
  • This filling material 40 can thus be molded around the upper part of the beam 1 1 and all the piezoelectric detectors 14, including the spaces which separate them from each other.
  • a transverse groove is formed in the lane, then a volume 42 of resin - in particular a silica-filled epoxy resin - is deposited at the bottom of the groove, then the sensor is put in place with the lower part 41 of the beam 1 1 which is embedded in said resin mass before hardening.
  • the volume 42 of epoxy resin is in sufficient quantity to occupy the entire volume of the groove which is not occupied by the sensor itself.
  • each piezoelectric detector 14 is provided with at least one insulating bushing 45 extending through its thickness and through which a conductor 46 for transmitting the detection signal passes so as to connect an output 128 of the electronic circuit 18 delivering said detection signal to a ply 47 of electrical connection extending between the base 13 and the different flanges 21 of the different piezoelectric detectors 14, along the base 13.
  • the disc 27 is also provided with a passage opening of the conductor 46 for transmitting the detection signal.
  • the electrical connection layer 47 has parallel tracks, each track being electrically connected to one of the conductors 46 for transmitting the detection signal of one of the piezoelectric detectors 14 of the sensor, so that all the detection signals are, in this embodiment, delivered in parallel to a main electronic circuit 50 for processing the signals delivered by the different piezoelectric detectors 14 placed at one end of the base 13 intended to be itself located on a side of a passageway.
  • each sole 21 may be provided with a central recess 51 extending in central part and over the entire length of the sole 21 parallel to the axis of the beam 1 1 .
  • each piezoelectric detector 14 is adapted to provide a detection signal in the form of a voltage proportional to the vertical force experienced by the piezoelectric detector 14, without drift.
  • a detection signal in the form of a voltage proportional to the vertical force experienced by the piezoelectric detector 14, without drift.
  • it comprises, for example, a charge amplifier and a closed-loop compensation circuit, for example as described by WO 2012031964 and / or FR 2969279. It is in practice formed of a printed circuit in the general form of a disk housed at center of the washer forming the piezoelectric sensitive element 15 and receiving an integrated circuit (ASIC, FPGA, ).
  • the piezoelectric sensitive element 15 delivers, on a terminal 11 1, a signal (formed of electrical charges) processed by the electronic circuit 18 comprising a charge amplifier comprising, in the embodiment shown in FIG. 6, an operational amplifier 12 high gain inverter and a capacitive feedback capacitance 1 16 C.
  • the terminal 1 1 1 of the piezoelectric element 15 is connected to the inverting input 1 13 of the operational amplifier 1 12, whose non-inverting input 1 14 is connected to ground, and whose output 1 15 delivers a voltage proportional to the load produced by the piezoelectric element 15.
  • the capacitive branch 1 16 is connected in parallel between the output 15 and the inverting input 1 13 of the operational amplifier 1 12 receiving the signal from the piezoelectric element 15.
  • the piezoelectric sensitive element 15 delivers a signal in the form of pulses, relatively brief and corresponding to the vehicle wheel passages on the piezoelectric detector 14, these pulses being separated by trays of longer duration corresponding to values at least substantially constants of the pressure experienced by the rolling plate 16 of the piezoelectric detector 14, which corresponds to the atmospheric pressure in the absence of passage of a vehicle wheel.
  • the operational amplifier 1 12 can be the subject of different embodiments, and in particular can be realized with more or less complex architectures.
  • the electronic circuit 18 furthermore comprises a compensation circuit 1 17 forming a closed-loop servocontrol delivering a compensation current to the input of the operational amplifier of the electronic circuit 18, in parallel with the signal delivered by the piezoelectric element 15.
  • This compensation circuit 1 17 receives the output signal (in voltage) from the output 1 of the charge amplifier.
  • the compensation circuit 1 17 provides a voltage correction signal Ucorr on an output 1 18 connected to a terminal of a series resistor 1 19 whose other terminal is connected to the input 1 13 of the charge amplifier receiving the signal delivered by the piezoelectric element 15.
  • the resistor 1 19, of value converts the voltage correction signal Ucorr into an intensity correction signal Icorr which is added to the signal delivered by the piezoelectric element 15 and makes it possible to compensate for untimely changes in absolute value.
  • the voltage signal supplied by the charge amplifier on the output 1 is thus said compensated detection signal and delivered on an output 128 of the electronic circuit 18, allowing its operation by connection with a main circuit 50 for processing the signals delivered by the different piezoelectric detectors 14.
  • the compensation circuit 1 17 comprises an analog / digital converter 120 which delivers a digital signal S corresponding to the analog voltage of the output 1 of the charge amplifier.
  • This digital signal S is fed to an input of an integrated circuit 127 (which may be formed of an ASIC, an FPGA, or a microcontroller or the like), comprising a circular buffer memory 121 successively memorizing the sampled measurements.
  • S (t) of the signal S according to a sampling clock frequency delivered by a clock 123 of the circuit 127.
  • the integrated circuit 127 also comprises at least one microprocessor 124, at least one read-only memory 125 and at least one random access memory 126 associated with this microprocessor.
  • the microprocessor 124 executes the processing method according to the invention on each sampled value of the signal S as represented in FIG. 7.
  • the microprocessor 124 delivers at the output of the integrated circuit 127 a correction digital signal Corr supplied to a digital / analog converter 122. delivering an analog voltage correction signal Ucorr on the output 1 18 of the compensation
  • the current value S (t) of the signal S is stored on a sampling clock edge in the location of the circular buffer 121 activated by this clock edge.
  • the variation AS of the output signal S is calculated between the current value S (t) at the instant t of the clock edge, and one of the previous values of the signal S, called S ( t-aT), stored in the circular buffer 121 for a clock edge closest to the value t- ⁇ , where T is a natural integer and has a rational number between 0 and 1. For example, one chooses between 0.05 and 0.5, in particular of the order of 0.2.
  • aT represents the duration over which the variation AS is calculated, which is therefore a fraction of a total duration represented by T whose value lies between a non-zero minimum value Tmin and a maximum value Tmax. These values are chosen according to the maximum and respectively minimum possible frequencies for the passage of vehicles.
  • Tmin is less than the duration of the trays for the maximum frequency of passage of the vehicle wheels
  • Tmax is greater than the duration of the trays for the minimum passage frequency of the vehicle wheels.
  • V stored in the memory 125.
  • this comparison value can be adjusted from the intrinsic noise contained in the signal during the trays, by setting it to a value greater than maximum value of the derivative of this intrinsic noise.
  • This servocontrol 134 consists, in a first step 135, of calculating a value of the corrective correction signal enabling the output signal S to be servocontrolled to the predetermined reference value Sr, independently of any untimely variations in the absolute value of the signal delivered by the piezoelectric element 15.
  • This reference value Sr constitutes an instruction of the servocontrol 134 and can be chosen and stored in the memory 125 as a function of the constraints of the electronic components located downstream of the electronic circuit 18 and receiving the output signal .
  • This step of calculating the value of the corrective correction signal may be subject to various variants.
  • this calculation is carried out by a PID (proportional integral derivative) regulator receiving as input the current value S (t), calculating the error with respect to the reference value Sr and applying a regulation of type PID on this error.
  • the corrective correction signal is a digital voltage signal.
  • the current value of the corrective correction signal is stored and an average M of this corrective correction signal is calculated on the current value and different previously stored values of this corrective correction signal.
  • This average is preferably an algebraic average calculated on a number of previous samples. For example, at each iteration, this average is calculated on the preceding ⁇ samples, ⁇ being a rational number between 0 and 1, for example of the order of 0.5, chosen to filter the slight variations of the signal during the trays of the pressure undergone by the piezoelectric detector 14.
  • T is incremented by one and the duration used for calculating the variation AS is increased by a, unless the current duration is equal to a predetermined maximum duration aTmax.
  • Tmax corresponds for example to the greatest possible duration of the trays, that is to say to the maximum time separating two successive passages of vehicle wheels (s). To do this, if this value Tmax is not reached, the value of T is incremented by one unit at each iteration for which the servocontrol has been activated, that is to say after each calculation of a value Corr correction signal.
  • the duration is an increasing function of the number of sampling times spent for which the absolute value
  • the duration of calculation of the variation of the output signal increases as long as the signal delivered by the piezoelectric element 15 remains on the same pressure plate. In this way, the detection sensitivity of the trays is independent of the actual frequency of passage of the vehicle wheels (s).
  • the number ⁇ of the passed samples used for the calculation of the average M also increases with each iteration by incrementing T as long as the signal delivered by the piezoelectric element 15 remains on the same pressure plate.
  • the comparison step 133 determines that the absolute value I S
  • the corrective correction signal is set in step 138 to the last recorded value of the average M calculated during the last execution of step 136 of the servocontrol 134.
  • the value of T is reset to a minimum non-zero initial value Tmin.
  • Tmin corresponds for example to the most small possible duration of the trays, that is to say the smallest time separating two successive passages of vehicle wheels (s).
  • the value of T is therefore set at Tmin, so that the minimum duration taken into account for calculating the variation AS at the beginning of a plateau phase is equal to to aTmin. This duration is then gradually increased by the value a at each iteration.
  • the processing method implemented in the electronic circuit 18 of each piezoelectric detector 14 delivers, during the final step 140, for each sampling instant t, that is to say after each clock edge, a value Corr of the correction signal.
  • the compensation circuit can be used in an electronic circuit 18 of a piezoelectric detector 14 of the sensor according to the invention.
  • the electronic circuit 18 outputs a detection signal in the form of a voltage whose value is proportional to the pressure experienced by the piezoelectric detector 14, and remains constant regardless of the temperature, the phenomena of pyroelectricity being permanently automatically compensated in real time.
  • the main detection signal processing circuit 50 receives these detection signals in analog form as delivered by the outputs 29 of the electronic circuits 18, converts them into digital data and prepares from them data representative of the desired information. .
  • FIG. 8 represents an example of a temporal graph of the detection signals delivered by five adjacent piezoelectric detectors 14 of a sensor according to the invention.
  • the x-axis represents the x-position of the piezoelectric detector 14 along the beam 1 1 assumed to extend transversely to the passageway and having a single row of piezoelectric detectors 14.
  • FIG. 9 which represents the plot of one of the detection signals, it is possible to extract from each of the detection signals, in particular: the maximum value Fmax of the force measured by the piezoelectric detector 14,
  • FIG. 10 is a graph similar to that of FIG. 8, obtained in the case of a sensor according to the invention formed of two parallel rows of piezoelectric detectors 14 as represented in FIG. 5.
  • the main circuit 50 for processing the detection signals is clocked at a sampling frequency greater than 10 kHz, for example of the order of 100 kHz.
  • the main processing circuit 50 comprises as many inputs as there are piezoelectric detectors 14, and is adapted to be able to process the various signals and to develop and, where appropriate, store, digital data representative of the parameters to be measured.
  • An exemplary embodiment of this main processing circuit 50 is shown in FIG.
  • This circuit 50 comprises a connector 61 receiving the signals from the various electronic circuits 18 of the different piezoelectric detectors 14.
  • the connector 61 collects all the signals on a plurality of buses 62.
  • Each bus 62 is connected to the input of a analog / digital converter 63 clocked at a predetermined sampling frequency, for example 100 kHz, the output of which is connected to an input of a programmable logic integrated circuit (for example of the FPGA type) 64 adapted to perform the detection of the pulses of pressure, the filtering of the signals, and their storage in a circular buffer memory 65.
  • the logic circuit 64 is also adapted to perform the intercorrelation calculation.
  • the outputs of the circuit 64 are connected to a digital signal microprocessor (DSP) 66 programmed to control the logic circuit 64, to perform the various calculations and to manage the communications with an external measurement station 68 connected to the main circuit 50 of the sensor by a digital network 67, for example via an Ethernet or S 485 type link.
  • DSP digital signal microprocessor
  • the logic circuit 64 is programmed to deliver the signals to the microprocessor 66 with a sampling frequency compatible with said digital network 67, for example at 5 kHz.
  • the microprocessor 66 is in particular programmed to detect the value of ⁇ max and to calculate the linear weight as indicated above.
  • a sensor according to the invention may advantageously have a larger number of rows of detectors, for example three or four rows or more. These rows can be arranged on the same rigid common base, the width of which is adapted to receive the different rows of detectors piezoelectric juxtaposed, the whole being integrated in one piece in a passageway.
  • Such a sensor comprising several rows may in particular be used in passageways likely to undergo severe deformation. Indeed, the fact of multiplying the rows ensures that the same vehicle wheel is, at least a given instant, fully carried by the sensor according to the invention, without being in contact with any portion of the road surface. Thus, regardless of the quality of the integration of the sensor with respect to the road surface, initially because of the wear of the latter, the quality of the detection remains good and reliable.
  • Such a sensor comprising several rows may also be used for other applications, for example as weighing scales for low speed vehicles.
  • each electronic circuit 18 incorporates an analog / digital conversion module so as to directly supply the detection of digital detection signals to the sheet 47.
  • a piezoelectric detector according to the second embodiment shown in FIGS. 13 to 16 differs from the first embodiment mainly in that it comprises a molded plastic part 96 forming:
  • a sleeve 82 that is elastically deformable in compression / vertical traction
  • a base plate 102 of a rolling plate 86 is chosen so as to be sufficiently hard and rigid to be able to form a suitable support for the piezoelectric washer 85 (in particular by supporting the compressive prestressing substantially without deformation and more generally the pressure forces undergone by this piezoelectric washer 85). It is also chosen so as to obtain the appropriate mechanical properties of the sleeve 82 elastically deformable peripheral, given the shape imparted to this sleeve. In practice, excellent results have been obtained with a synthetic material selected from the group consisting of polyetheretherketone (PEEK) and liquid crystal polymers (LCP).
  • PEEK polyetheretherketone
  • LCP liquid crystal polymers
  • the soleplate 81 in particular forms a support face 1 10 in the lower part of the sleeve 82, this support face 1 10 being adapted to receive and support the piezoelectric washer 85, via an electrode 99 made of electrically conductive material as well. in the general shape of a ring similar to that of the piezoelectric washer 85.
  • the piezoelectric washer 85 is surmounted by a second upper electrode 98, also in the general shape of a ring.
  • the support face 1 is formed of the bottom of a peripheral groove formed in recess in the sole 81 in the lower part of the sleeve 82 to ensure proper centering and retention of the piezoelectric washer 85 and electrodes 98, 99 .
  • a printed circuit 97 is fixed in the central portion 141 of the soleplate 81 in the central housing delimited by the piezoelectric washer 85 and electrodes 98, 99.
  • This printed circuit 97 carries in particular an integrated circuit 88 adapted to perform electronic functions, in particular as mentioned above with reference to the first embodiment.
  • the upper electrodes 98 and lower 99 have lugs 100, 101 respectively for connection with the tracks of the printed circuit 97, so that the electrical charges delivered by the piezoelectric washer 85 are transmitted to the printed circuit 97.
  • the central portion 141 of the sole 81 is provided with recesses passing through its thickness for the passage of conductive tracks connecting tabs 94 which extend under the sole 81.
  • the piezoelectric washer 85 is compressed by screwing a ring 83 of pressure into the sleeve 82 ( Figure 14).
  • This pressure ring 83 has a thread 91 external to its upper part, adapted to cooperate with a thread 90 formed inside the upper part of the sleeve 82.
  • the pressure ring 83 extends downwardly from this thread 91 with dimensions such that it does not come into contact with the inner wall of the sleeve 82.
  • the compression ring 83 has a bottom face 142 in the form of a flat ring adapted to be superimposed on the upper electrode 98.
  • the pressure ring 83 is provided with shapes 84 such as radial slots to allow its screwing and clamping with the aid of a suitable tool.
  • the tightening torque imparted to the thrust ring 83 makes it possible to calibrate the compression preload of the piezoelectric washer 85. It should be noted in this regard that the adjustment of this compression prestressing can easily be carried out by simple measurement of the electrical detection signals delivered by the electronic circuit 97, so that their value corresponds to a predetermined value corresponding to the prestressing. desired compression.
  • the pressure ring 83 preferably has a central through bore 143 for subsequently introducing a layer 93 of a sealing and insulating filling material, for example silicone, which allows to seal and protect in this bore 143, the circuit printed 97 and the integrated circuit 88 it carries.
  • This bore 143 is then itself closed by placing an upper plug 92 having a top plate 144 of generally square shape extending radially beyond the pressure ring 83, the corners of this plate 144 being endowed passing through holes 145 into which lugs 103 integral with the upper plate 102 of the molded piece 96 may be inserted.
  • a rolling plate 86 is then overmolded on the previously formed assembly so as to cover the peripheral edges of the plate 102, the ring 83 of pressure, the cap 92, and to be rigidly fixed thereto.
  • This overmolding of the rolling plate 86 is made of a synthetic material suitable for forming a layer of leveling and wear-in particular a layer of resin rigid (for example selected from an epoxy resin filled with silica, a polyamide, a polyamide filled with glass fibers).
  • the upper plate 102 of the molded part 96 advantageously has, in addition to the centering pins 103, forms which promote the fastening of the overmolded rolling plate 86, for example slots at these edges and / or its corners.
  • the rolling plate 86 is generally parallelepipedal in shape, as in the first embodiment, and has an upper free plane face forming the measurement face 87 receiving the pressure forces exerted along the axis 89 of symmetry of the detector, which corresponds to the vertical when the detector is integrated in a sensor for moving vehicles.
  • this second embodiment there is also provided a lower base 95 overmolded under and around the sole 81 and tracks 94, this base 95 having at its two opposite ends at the longitudinal ends of the tracks 94, rabbets assembly 104, respectively 107, conjugated to each other, adapted to allow rapid assembly of two similar detectors according to the invention next to one another, with an electrical connection of the tracks 94 of the two detectors established by the simple effect of this assembly.
  • an additional step for example welding or crimping
  • a first rabbet 104 is formed at the right end of the base 95, this rabbet 104 having a horizontal upper free face on which open holes 105.
  • a second rabbet 107 is formed at the left end of the base 95, this second rabbet 107 having a horizontal lower free face from which lugs 108 extend downwardly so as to be able to penetrate the holes 105 of a first rabbet 104 of another adjacent detector.
  • the first rebate 104 is also provided with a central recess 109 in which ends of the tracks 94 extend so that these ends can be slightly deformed in flexion under the effect of the pressure of the assembly and the ends. tracks from another adjacent detector.
  • each track 94 is advantageously provided on at least one of its ends, of a connection boss, for example by stamping and / or addition of fuse electrically conductive material (for example tin alloy) allowing a hot soldering of the ends of superimposed tracks.
  • fuse electrically conductive material for example tin alloy
  • Such fuse electrically conductive material facilitating welding can be added to each end of the tracks, or over their entire surface.
  • the detector comprises three parallel tracks 94, electrically insulated from each other, one of which serves for the power supply of the printed circuit board 97 and its components, while the other two are used for the transmission of detection signals delivered by the printed circuit 97 (each of these two tracks corresponding to one of the phases of the electric current for the transmission of these signals).
  • the ends of the tracks 94 thus constitute, on each side, a series of terminals making it possible to establish an electrical connection with a series of conjugate terminals of another adjacent analog piezoelectric detector.
  • a moving vehicle passage sensor may be formed of a plurality of such piezoelectric detectors, according to the second embodiment described above, juxtaposed on the same beam 146 as described hereinabove. above with reference to the first embodiment of the sensor according to the invention, in particular with a filling material 40 in the spaces surrounding the detector (FIG. 16) and separating the different adjacent detectors.
  • each detector establish an electrical connection between the different detectors from one end to the other of the sensor by simply assembling the detectors together.
  • These tracks 94 thus form an electrical connection layer of the detectors, which are thus mounted and electrically connected in series with each other on the beam 146.
  • Each detector according to this second embodiment is also advantageously characterized in that it comprises an electronic circuit comprising a charge amplifier and a drift compensation circuit enabling an enslaved detection signal to be delivered at a predetermined constant value independently of the possible untimely variations in value piezoelectric signals.
  • this electronic circuit can also be in accordance with WO 2012031964 and / or FR 2969279, as indicated above, modified to present a digital output and / or supplemented in particular by at least one module.
  • Analog / digital conversion adapted to convert the output analog voltage into a digital signal. It further preferably comprises at least one memory adapted to store the digital values of the measured voltage.
  • Said electronic circuit is thus adapted to deliver detection signals in the form of digital data on the tracks 94 and at said terminals of the detector.
  • each series of terminals and the corresponding tracks 94 act as a digital serial bus, for example of the UART, LIN, CAN type ...
  • the latter advantageously comprises, as in the previous embodiment, a main electronic processing circuit (not shown) receiving the different detection signals, and connected to the tracks 94 of the last detector mounted to this longitudinal end of the sensor.
  • This sensor may be integrated in a groove formed in passageway as shown in Figure 16, in the same manner as described above in relation to the other embodiments.
  • the elastically deformable device of the detector may be formed other than a sleeve, for example a plurality of elastic blades uniformly distributed at the periphery; each detector does not necessarily incorporate an electronic circuit for processing the signals delivered by the piezoelectric sensitive element, the electrical charges delivered by each piezoelectric sensitive element of the different detectors juxtaposed on a beam for forming a same sensor that can be transmitted to a single electronic circuit placed at the longitudinal end of the sensor; the mechanical assembly and electrical connection structures may be the subject of various embodiments performing the same functions and to obtain a detector extra flat.
  • a super-flat detector according to the invention which is extremely reliable, precise, precalibrated, robust and insensitive to external disturbances may also be the subject of other applications, particularly for the accurate and reliable measurement of high pressure forces, possibly with parasitic horizontal components of relatively large values and / or in harsh environments, for example on public works sites, on board an aircraft or space systems, in connection with machining centers or other machines. tool...

Abstract

The invention relates to a piezoelectric detector including at least one piezoelectric sensing element inserted into an assembly suitable for transmitting pressure forces to each piezoelectric sensing element, said assembly including a rolling plate (16) having a surface (17) for measuring the pressure forces along a measuring direction perpendicular to said measurement surface, and a resiliently deformable device (22) suitable for subjecting each piezoelectric sensing element to compressive prestressing. The resiliently deformable device (22) has a height along the measurement direction that is less than the largest dimension thereof that is orthogonal to said measurement direction. The invention also relates to a sensor for sensing the passage of travelling vehicles, including a plurality of piezoelectric detectors according to the invention that are juxtaposed on a single base.

Description

DÉTECTEUR PIÉZOÉLECTRIQUE EXTRAPLAT ET CAPTEUR DE PASSAGE  PIEZOELECTRIC DETECTOR EXTRAPLAT AND PASSING SENSOR
DE VÉHICULES ROULANTS  OF ROLLING VEHICLES
L'invention concerne un détecteur piézoélectrique extraplat, et un capteur de passage de véhicules roulants comprenant une pluralité de détecteurs piézoélectriques extraplats associés à un support commun destiné à être implanté au sol en travers d'une voie de passage desdits véhicules.  The invention relates to an ultra-flat piezoelectric detector, and to a moving vehicle passage sensor comprising a plurality of ultra-flat piezoelectric detectors associated with a common support intended to be implanted on the ground across a passageway of said vehicles.
US5265481 décrit un capteur de mesure dynamique d'efforts supposé permettre la détermination de la charge par essieu, de la vitesse, et du poids d'un véhicule. Ce capteur comprend un tube creux incorporant des éléments piézoélectriques précontraints verticalement et répartis le long du tube et qui, pour une résolution maximum, peuvent être reliés en parallèle à un dispositif de traitement du signal situé sur le côté de la route. Ce tube est enterré en travers de la route, avec un matériau de remplissage qui le surmonte, et des tiges ou bandes de transmissions d'efforts entre la surface de la route et le tube, ces derniers éléments faisant encore l'objet d'expérimentations à la date de dépôt de ce document. Pour la mesure de la vitesse, de tels capteurs sont disposés à 10 m l'un de l'autre le long de la route.  US5265481 discloses a dynamic force measurement sensor supposed to allow the determination of the axle load, speed, and weight of a vehicle. This sensor comprises a hollow tube incorporating vertically preloaded piezoelectric elements distributed along the tube and which, for a maximum resolution, can be connected in parallel to a signal processing device located on the side of the road. This tube is buried across the road, with a filling material that overcomes it, and rods or bands of transmission of forces between the surface of the road and the tube, the latter elements still being the subject of experiments. as of the filing date of this document. For the measurement of speed, such sensors are arranged 10 m apart from each other along the road.
Un tel capteur connu présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, il est en pratique insuffisamment précis et fiable pour délivrer une valeur d'efforts susceptible d'être exploitée pour déterminer avec fiabilité si le véhicule satisfait ou non à une réglementation prédéterminée, par exemple des normes de charge maximale par essieu ou par véhicule. En particulier, les valeurs délivrées par un système de capteurs distants de 10 m en ce qui concerne le poids d'un véhicule sont peu précises.  Such a known sensor has several disadvantages. Firstly, it is in practice insufficiently precise and reliable to deliver a value of effort that can be exploited to reliably determine whether or not the vehicle meets predetermined regulations, for example maximum axle load standards or per vehicle. In particular, the values delivered by a sensor system 10 m distant with respect to the weight of a vehicle are not very precise.
Ce défaut de précision provient en particulier du fait que les différents éléments piézoélectriques du capteur ne sont pas mécaniquement indépendants les uns des autres, de sorte que chaque élément sensible piézoélectrique dans un tel capteur connu délivre un signal qui n'est pas uniquement dépendant de la charge verticale appliquée au-dessus de cet élément sensible piézoélectrique. Par exemple, lorsqu'une roue de véhicule passe au-dessus d'un élément sensible piézoélectrique, les autres éléments piézoélectriques adjacents du capteur délivrent nécessairement également un signal, puisque l'effort vertical appliqué par la roue est transmis à ces éléments piézoélectriques adjacents via le tube de support commun des différents éléments. De même, compte tenu de la géométrie de ce capteur, les éléments piézoélectriques commencent à délivrer un signal bien avant que la roue n'arrive à la verticale du capteur, du fait de la déformation de la route. This lack of precision derives in particular from the fact that the different piezoelectric elements of the sensor are not mechanically independent of each other, so that each piezoelectric sensitive element in such a known sensor delivers a signal which is not solely dependent on the vertical load applied above this piezoelectric sensing element. For example, when a vehicle wheel passes over a piezoelectric sensitive element, the other adjacent piezoelectric elements of the sensor necessarily also deliver a signal, since the vertical force applied by the wheel is transmitted to these adjacent piezoelectric elements via the common support tube of the different elements. Similarly, given the geometry of this sensor, the piezoelectric elements begin to deliver a signal well before the wheel arrives at the vertical of the sensor, due to the deformation of the road.
Ce défaut n'est pas compensé par le fait que, comme l'indique ce document, il est prévu de procéder à un calibrage de chaque élément sensible piézoélectrique après le montage du capteur sur la route. En effet ce calibrage est aussi lui-même influencé par la dépendance mécanique des éléments piézoélectriques entre eux. Il est à noter à ce titre qu'il n'est pas possible de calibrer ce capteur connu en usine, avant son montage sur la route, car son encapsulation dans la route influence les modes de déformation du tube de support commun, et donc les valeurs de calibration des éléments sensibles qui sont mécaniquement dépendants les uns des autres.  This defect is not compensated by the fact that, as indicated in this document, it is planned to calibrate each piezoelectric sensitive element after mounting the sensor on the road. Indeed this calibration is also influenced by the mechanical dependence of the piezoelectric elements between them. It should be noted in this respect that it is not possible to calibrate this sensor known in the factory, before it is mounted on the road, because its encapsulation in the road influences the deformation modes of the common support tube, and therefore the calibration values of sensitive elements that are mechanically dependent on each other.
En outre, la valeur de poids obtenue à partir de la mesure de vitesse avec deux capteurs séparés de 10 m (ou même d'une distance de l'ordre de 2 m) présente une incertitude importante, le véhicule ayant pu accélérer ou freiner fortement entre les deux capteurs.  In addition, the weight value obtained from the speed measurement with two separate sensors of 10 m (or even a distance of the order of 2 m) presents a significant uncertainty, the vehicle being able to accelerate or brake strongly. between the two sensors.
US5461924 décrit aussi un rail de mesure destiné à être installé en travers d'une voie de passage pour la détection dynamique des forces de réaction agissant sur la surface, telles que par exemple la vitesse ou autre. Ce rail incorporant en particulier une structure tabulaire de transmission d'efforts incorporant des éléments sensibles sous forme de plaques piézoélectriques, cette structure tabulaire de transmission étant élastiquement déformable de façon à exercer une précontrainte sur ces éléments sensibles. US 5942681 décrit un rail de mesure de la pression des pneus d'un camion comprenant une pluralité d'éléments de mesure d'efforts, chaque élément de mesure d'efforts comprenant un plateau de roulage supérieur, une semelle inférieure, et une structure tabulaire de transmission d'efforts reliant le plateau de roulage supérieur à la semelle inférieure par l'intermédiaire d'un réseau de cristaux en tant qu'éléments sensibles. Une telle structure tabulaire de transmission d'efforts élastiquement déformable présente une hauteur importante. Or, les inventeurs ont déterminé qu'une telle hauteur nuit en fait considérablement à la précision de la mesure des efforts au niveau de chaque élément sensible. En effet, cette hauteur importante implique que des efforts de cisaillement horizontaux sont répercutés avec un bras de levier important au niveau de chaque élément sensible. Elle implique également que le détecteur présente une zone de contact latéral transversal importante avec le reste du revêtement routier, de sorte que les déformations et des contraintes verticales imparties au revêtement routier au moment du passage d'une roue de véhicule induisent également des efforts parasites, notamment en termes de cisaillement vertical, répercutés sur les éléments sensibles. Il en va de même des détecteurs adjacents qui induisent aussi des efforts parasites par cisaillement vertical et/ou horizontal du fait de la hauteur importante de la partie tabulaire déformable. En outre, une telle structure tabulaire de forme complexe doit être fabriquée avec une très grande précision et est donc coûteuse. US5461924 also discloses a measuring rail intended to be installed across a passageway for the dynamic detection of reaction forces acting on the surface, such as for example speed or other. This rail incorporating in particular a tabular force transmission structure incorporating sensitive elements in the form of piezoelectric plates, this tabular transmission structure being elastically deformable so as to exert prestressing on these sensitive elements. US 5942681 discloses a truck tire pressure measuring rail comprising a plurality of force measuring elements, each force measuring element comprising an upper rolling plate, a lower plate, and a tabular structure transmission of forces connecting the upper rolling plate to the lower plate via a network of crystals as sensitive elements. Such a tabular structure of elastically deformable force transmission has a large height. However, the inventors have determined that such a height in fact significantly affects the accuracy of the measurement of the efforts at each sensing element. Indeed, this important height implies that horizontal shear forces are reflected with a significant lever at each sensing element. It also implies that the detector has a large transverse lateral contact zone with the remainder of the road surface, so that the deformations and vertical stresses imparted to the road surface at the moment of the passage of a vehicle wheel also induce parasitic forces, especially in terms of vertical shear, reflected on the sensitive elements. The same is true of adjacent detectors which also induce parasitic forces by vertical and / or horizontal shear due to the large height of the deformable tabular part. In addition, such a complex shaped tabular structure must be manufactured with very high accuracy and is therefore expensive.
L'invention vise donc à pallier ces inconvénients en proposant un détecteur piézoélectrique qui permette de fournir des signaux avec une grande précision, non perturbés par les déformations de l'environnement périphérique proche du détecteur, ni par les composantes non orthogonales -notamment non verticales- des efforts de pression appliqués sur le détecteur.  The invention therefore aims to overcome these drawbacks by proposing a piezoelectric detector that makes it possible to provide signals with a high degree of accuracy, undisturbed by the deformations of the peripheral environment close to the detector, or by the non-orthogonal components-notably non-vertical- pressure forces applied to the detector.
Elle vise également à proposer un capteur de passage de véhicules roulants apte à délivrer des signaux d'une grande précision (en particulier inférieure à 5 %, notamment de l'ordre de 2 %) et d'une grande fiabilité, permettant notamment de déterminer des valeurs de charge avec une précision suffisamment bonne pour déterminer à partir de ces valeurs si le véhicule satisfait ou non à une contrainte réglementaire prédéterminée.  It also aims at proposing a sensor for the passage of rolling vehicles capable of delivering signals of high accuracy (in particular less than 5%, in particular of the order of 2%) and of high reliability, making it possible in particular to determine load values with a sufficiently good accuracy to determine from these values whether the vehicle meets a predetermined regulatory constraint or not.
Plus particulièrement, l'invention vise à proposer un tel détecteur piézoélectrique et un tel capteur permettant de déterminer de façon suffisamment précise des valeurs de charges choisies parmi la charge par essieu, la vitesse instantanée du véhicule, le poids total du véhicule. L'invention vise également à proposer un tel capteur permettant de délivrer, de façon également suffisamment précise et fiable, des données dimensionnelles du véhicule, notamment choisies parmi la largeur de chaque roue, la distance entre les essieux (l'empattement), la voie (distance entre les 2 roues d'un même essieu), la distinction entre un pneu étroit et un pneu large, la distinction entre des roues jumelées et des roues simples, et la détection d'un sous-gonflage. More particularly, the invention aims to provide such a piezoelectric sensor and such a sensor for determining sufficiently accurately selected load values among the axle load, the instantaneous speed of the vehicle, the total weight of the vehicle. The invention also aims at providing such a sensor for delivering, in a sufficiently precise and reliable manner, dimensional data of the vehicle, in particular chosen from the width of each wheel, the distance between the axles (the wheelbase), the track (distance between the two wheels of the same axle), the distinction between a narrow tire and a wide tire, the distinction between twin wheels and single wheels, and the detection of under-inflation.
L'invention vise également à proposer un tel détecteur et un tel capteur qui soient peu onéreux à la fabrication, et dont l'intégration dans une voie de passage est simple, rapide et peu onéreuse. L'invention vise également à proposer un tel capteur qui soit moins sensible à des défauts d'intégration dans une voie de passage.  The invention also aims at providing such a detector and such a sensor that are inexpensive in manufacturing, and whose integration in a passageway is simple, fast and inexpensive. The invention also aims at providing such a sensor which is less sensitive to integration defects in a passageway.
L'invention vise également à proposer un détecteur piézoélectrique et un capteur qui puissent être entièrement calibrés en usine, avant leur montage dans une voie de passage.  The invention also aims at providing a piezoelectric detector and a sensor that can be fully calibrated at the factory, before being mounted in a passageway.
Pour ce faire, l'invention concerne un détecteur piézoélectrique comprenant au moins un élément sensible piézoélectrique interposé dans un assemblage propre à transmettre des efforts de pression à chaque élément sensible piézoélectrique, ledit assemblage comprenant :  To do this, the invention relates to a piezoelectric detector comprising at least one piezoelectric sensitive element interposed in an assembly capable of transmitting pressure forces to each piezoelectric sensitive element, said assembly comprising:
- un plateau, dit plateau de roulage, présentant une face plane, dite face de mesure, agencée pour recevoir intégralement lesdits efforts de pression exercé selon une direction, dite direction de mesure, normale à la face de mesure de ce plateau de roulage,  a plateau, called a rolling platform, having a planar face, called a measurement face, arranged to receive integrally said pressure forces exerted in a direction, called measuring direction, normal to the measuring face of this rolling plate,
- un dispositif élastiquement déformable propre à soumettre chaque élément sensible piézoélectrique à une précontrainte de compression selon ladite direction de mesure,  an elastically deformable device capable of subjecting each piezoelectric sensitive element to a compressive prestress in said measurement direction,
caractérisé en ce que ledit dispositif élastiquement déformable présente une hauteur selon ladite direction de mesure inférieure à sa plus grande dimension orthogonalement à ladite direction de mesure. characterized in that said elastically deformable device has a height in said measurement direction less than its largest dimension orthogonal to said measurement direction.
Un détecteur selon l'invention peut être utilisé avantageusement dans toute situation et dans toute orientation pour mesurer les efforts de pression selon des directions quelconques. Néanmoins, un détecteur selon l'invention est plus particulièrement (bien que non exclusivement) avantageux avec la face de mesure du plateau de roulage orientée horizontalement, ladite direction de mesure étant verticale, et encore plus particulièrement dans le cadre de la mesure de la pression verticale exercée par une roue de véhicule sur une voie de passage. L'invention concerne donc également plus particulièrement un détecteur piézoélectrique adapté pour pouvoir délivrer un signal électrique, dit signal de détection, représentatif d'efforts verticaux de pression exercés sur ce détecteur piézoélectrique -notamment par le passage d'une roue de véhicule-, comprenant au moins un élément sensible piézoélectrique interposé dans un assemblage propre à transmettre lesdits efforts verticaux de pression à chaque élément sensible piézoélectrique, ledit assemblage comprenant : A detector according to the invention can be advantageously used in any situation and in any orientation to measure the pressure forces in any direction. Nevertheless, a detector according to the invention is more particularly (although not exclusively) advantageous with the measurement face of the horizontally oriented rolling plate, said measurement direction being vertical, and even more particularly in the context of measuring the pressure. vertical movement exerted by a vehicle wheel on a passageway. The invention therefore also relates more particularly to a piezoelectric detector adapted to be able to deliver an electrical signal, called a detection signal, representative of vertical pressure forces exerted on this piezoelectric detector-in particular by the passage of a vehicle wheel-comprising at least one piezoelectric sensitive element interposed in an assembly capable of transmitting said vertical pressure forces to each piezoelectric sensitive element, said assembly comprising:
- un plateau, dit plateau de roulage, présentant une face plane horizontale supérieure, dite face de mesure, agencée pour recevoir intégralement les efforts verticaux de pression exercés au-dessus de ce plateau de roulage -notamment les efforts verticaux de pression résultant du passage d'une roue de véhicule roulant au- dessus de ce plateau de roulage-, et pour transmettre ces efforts de verticaux de pression à chaque élément sensible piézoélectrique dudit détecteur piézoélectrique,  a plateau, called a rolling platform, having an upper horizontal plane face, referred to as the measuring face, arranged to receive integrally the vertical pressure forces exerted on top of this rolling plate, in particular the vertical pressure forces resulting from the passage of a vehicle wheel rolling above this rolling plate, and for transmitting these vertical pressure forces to each piezoelectric sensing element of said piezoelectric detector,
- un dispositif élastiquement déformable propre à soumettre chaque élément sensible piézoélectrique à une précontrainte de compression verticale, caractérisé en ce que ledit dispositif élastiquement déformable présente une hauteur inférieure à sa plus grande dimension horizontale.  - An elastically deformable device adapted to subject each piezoelectric sensitive element to a vertical compression prestress, characterized in that said elastically deformable device has a height less than its largest horizontal dimension.
Avantageusement et selon l'invention, ledit dispositif élastiquement déformable présente une hauteur selon ladite direction de mesure (notamment selon la verticale) inférieure à la moitié de la plus grande dimension, dite plus grande dimension orthogonale, dudit plateau de roulage orthogonalement à la dite direction de mesure (notamment plus grande dimension horizontale) -notamment de l'ordre de 10% à 20%, par exemple de l'ordre de 12% à 15%, de ladite plus grande dimension orthogonale (notamment horizontale) dudit plateau de roulage-. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, ladite plus grande dimension orthogonale (notamment horizontale) dudit plateau de roulage est inférieure à 10cm, notamment est de l'ordre de 5cm.  Advantageously and according to the invention, said elastically deformable device has a height in said measurement direction (in particular in the vertical) less than half of the largest dimension, said larger orthogonal dimension, of said rolling plate orthogonal to said direction measurement (especially greater horizontal dimension) -in particular of the order of 10% to 20%, for example of the order of 12% to 15%, of said largest orthogonal dimension (especially horizontal) of said rolling plate- . In an advantageous embodiment of the invention, said largest orthogonal dimension (especially horizontal) of said rolling plate is less than 10 cm, in particular is of the order of 5 cm.
Avantageusement et selon l'invention, ledit dispositif élastiquement déformable présente une hauteur selon ladite direction de mesure inférieure à la moitié de sa plus grande dimension orthogonalement à ladite direction de mesure, par exemple de l'ordre de 10% à 20%, par exemple de l'ordre de 12% à 15%, de sa plus grande dimension orthogonalement à ladite direction de mesure. En particulier, avantageusement et selon l'invention, ledit dispositif élastiquement déformable présente une hauteur selon ladite direction de mesure inférieure à 15mm - notamment comprise entre 3mm et 10mm-. Advantageously and according to the invention, said elastically deformable device has a height in said measurement direction less than half of its largest dimension orthogonal to said measurement direction, for example of the order of 10% to 20%, for example in the order of 12% 15%, of its largest dimension orthogonally to said measurement direction. In particular, advantageously and according to the invention, said elastically deformable device has a height in said measurement direction of less than 15 mm, in particular between 3 mm and 10 mm.
En outre, avantageusement et selon l'invention, le plateau de roulage est de forme globalement carrée avec un côté dont la longueur est de l'ordre de 5cm. Rien n'empêche cependant de prévoir d'autres formes et/ou dimensions, selon les applications, par exemple un plateau de roulage rectangulaire, ou trapézoïdale, ou en losange ou selon tout autre polygone, régulier ou non, ou autre.  In addition, advantageously and according to the invention, the rolling plate is of generally square shape with a side whose length is of the order of 5cm. However, nothing prevents other shapes and / or dimensions, depending on the applications, for example a rectangular rolling tray, or trapezoidal, or rhombus or any other polygon, regular or not, or other.
Un détecteur selon l'invention peut être en particulier dimensionné de telle sorte qu'il présente une hauteur totale entre une semelle supportant chaque élément sensible piézoélectrique et ladite face de mesure dudit plateau de roulage (y compris une éventuelle couche d'usure surmontant le plateau de roulage) inférieure à 4 cm, par exemple de l'ordre de 25mm.  A detector according to the invention may in particular be dimensioned such that it has a total height between a soleplate supporting each piezoelectric sensitive element and said measurement face of said rolling plate (including a possible wear layer surmounting the plate rolling) less than 4 cm, for example of the order of 25mm.
Un détecteur selon l'invention est extraplat ce qui s'est avéré procurer des caractéristiques de précision et de sensibilité optimales, notamment dans le cas où le détecteur est utilisé dans un capteur de passage de véhicules roulants. Il en résulte en particulier que chaque élément sensible piézoélectrique n'est sensiblement pas perturbé par les éventuels efforts parasites de cisaillement selon les directions orthogonales à ladite direction de mesure (notamment efforts de cisaillement horizontal) impartis sur le plateau de roulage. En outre, le détecteur offre une surface latérale réduite de contact avec son environnement extérieur, de sorte que les éventuels efforts de cisaillement dans ladite direction de mesure (notamment dans la direction verticale) pouvant se produire en utilisation -notamment par déformation du revêtement routier et/ou par déplacement ou déformation de détecteur(s) adjacent(s) lors du passage d'une roue de véhicule- ne sont pas non plus susceptibles d'affecter la précision de la mesure des efforts de pression exercés au-dessus du plateau de roulage. Plus généralement, la faible hauteur de la partie déformable du détecteur lui confère une plus grande fiabilité (seuls les efforts de pression dans la direction verticale étant essentiellement mesurés), une plus grande robustesse et une meilleure stabilité, facilite son implantation et son intégration dans tout système et son utilisation. En outre, avantageusement et selon l'invention ledit assemblage relie le plateau de roulage et une semelle supportant chaque élément sensible piézoélectrique, et l'assemblage entre le plateau de roulage et la semelle est adapté pour pouvoir absorber les efforts de cisaillement horizontaux (ou plus généralement orthogonaux à ladite direction de mesure) sans les transmettre à chaque élément sensible piézoélectrique. En particulier, avantageusement et selon l'invention, ledit dispositif élastiquement déformable est adapté pour absorber les éventuels efforts en cisaillement orthogonalement à ladite direction de mesure (notamment efforts de cisaillement horizontal) et/ou les éventuels efforts en cisaillement selon ladite direction de mesure (notamment efforts de cisaillement vertical). Selon une variante de l'invention, cette fonction est exercée par le dispositif élastiquement déformable lui- même uniquement, qui est adapté à cet effet, notamment pour interdire tout déplacement relatif du plateau de roulage par rapport à cette semelle selon les directions horizontales (ou plus généralement orthogonales à ladite direction de mesure). Selon une autre variante de l'invention, le plateau de roulage est en outre guidé par rapport à la semelle inférieure indépendamment dudit dispositif élastiquement déformable, de façon à interdire tout déplacement relatif du plateau de roulage par rapport à cette semelle selon les directions horizontales (ou plus généralement orthogonales à ladite direction de mesure). À cet effet, ledit assemblage est agencé pour former des butées dans les directions horizontales (ou plus généralement orthogonales à ladite direction de mesure) entre le plateau de roulage et la semelle. A detector according to the invention is extra flat which has been found to provide optimum accuracy and sensitivity characteristics, particularly in the case where the detector is used in a sensor for moving vehicles. This results in particular that each piezoelectric sensitive element is substantially not disturbed by any parasitic shear forces in the directions orthogonal to said measurement direction (including horizontal shear forces) imparted on the rolling plate. In addition, the detector offers a reduced lateral surface of contact with its external environment, so that any shearing forces in said measurement direction (especially in the vertical direction) can occur in use-especially by deformation of the road surface and or by displacement or deformation of the adjacent detector (s) during the passage of a vehicle wheel are also not likely to affect the accuracy of the measurement of the pressure forces exerted over the rolling. More generally, the low height of the deformable part of the detector gives it greater reliability (only the pressure forces in the vertical direction being essentially measured), greater robustness and better stability, facilitates its implementation and integration into any system and its use. In addition, advantageously and according to the invention said assembly connects the rolling plate and a sole supporting each piezoelectric sensitive element, and the assembly between the rolling plate and the sole is adapted to absorb the horizontal shear forces (or more generally orthogonal to said measurement direction) without transmitting them to each piezoelectric sensing element. In particular, advantageously and according to the invention, said elastically deformable device is adapted to absorb any shear forces orthogonal to said measurement direction (in particular horizontal shear forces) and / or any shear forces in said measurement direction ( in particular vertical shear forces). According to a variant of the invention, this function is exerted by the elastically deformable device itself only, which is adapted for this purpose, in particular to prevent any relative displacement of the rolling plate relative to this sole in the horizontal directions (or more generally orthogonal to said measurement direction). According to another variant of the invention, the rolling plate is further guided relative to the lower sole independently of said elastically deformable device, so as to prevent any relative displacement of the rolling plate relative to this sole in the horizontal directions ( or more generally orthogonal to said measurement direction). For this purpose, said assembly is arranged to form abutments in the horizontal directions (or more generally orthogonal to said measurement direction) between the rolling plate and the sole.
En outre, avantageusement un détecteur selon l'invention comprend un logement central de réception d'un circuit électronique relié électriquement à chaque élément sensible piézoélectrique et adapté pour pouvoir délivrer un signal électrique, dit signal de détection, représentatif desdits efforts de pression. Avantageusement et selon l'invention, ce logement central de réception est formé par ledit dispositif élastiquement déformable et/ou chaque élément sensible piézoélectrique qui est/sont agencé(s) à cet effet.  In addition, advantageously a detector according to the invention comprises a central receiving housing of an electronic circuit electrically connected to each piezoelectric sensitive element and adapted to be able to deliver an electrical signal, said detection signal, representative of said pressure forces. Advantageously and according to the invention, this central receiving housing is formed by said elastically deformable device and / or each piezoelectric sensitive element which is / are arranged (s) for this purpose.
Avantageusement et selon l'invention, ledit circuit électronique peut être formé essentiellement d'un amplificateur de charges et être adapté pour générer le signal de détection selon un gain de valeur prédéterminée, et pour réaliser une compensation fiable des divers décalages de la valeur absolue de référence du signal de détection, compensation qui simultanément supprime les variations basses fréquences du signal, corrige les dérives en créneaux ou progressives de la valeur de référence, ne nécessite pas l'adjonction de circuits électroniques complémentaires à l'amplificateur de charge, est compatible avec le fonctionnement d'un capteur de passage de véhicules roulants, et en particulier avec des variations brusques et importantes en amplitude et en fréquence d'un cycle à l'autre, telles que celles dues à la pyroélectricité, et est simple et peu coûteuse à mettre en œuvre. Advantageously and according to the invention, said electronic circuit can be formed essentially of a charge amplifier and be adapted to generating the detection signal according to a predetermined value gain, and for reliably compensating the various offsets of the reference signal absolute value, which compensation simultaneously suppresses the low frequency variations of the signal, corrects the slack or progressive drifts of the reference value, does not require the addition of electronic circuits complementary to the charge amplifier, is compatible with the operation of a sensor for moving vehicles, and in particular with sudden and large variations in amplitude and in frequency from one cycle to another, such as those due to pyroelectricity, and is simple and inexpensive to implement.
Ce circuit électronique comprend avantageusement un amplificateur de charges et un circuit de compensation comprenant :  This electronic circuit advantageously comprises a charge amplifier and a compensation circuit comprising:
- un asservissement en boucle fermée apte, lorsqu'il est actif, à délivrer un signal de sortie asservi sur une valeur constante prédéterminée, dite valeur Sr de référence, indépendamment des variations éventuelles intempestives de la valeur du signal de détection correspondant normalement à des valeurs constantes,  a closed-loop servocontrol adapted, when active, to deliver an enslaved output signal on a predetermined constant value, referred to as the reference value Sr, independently of any untimely variations in the value of the detection signal normally corresponding to values constant,
- un amplificateur opérationnel (notamment un amplificateur de charges) recevant en entrée le signal délivré par le capteur et fournissant en sortie ledit signal de sortie, ledit circuit de compensation délivrant en entrée de l'amplificateur opérationnel, un courant Icorr de compensation en parallèle au signal délivré par le capteur,  an operational amplifier (in particular a charge amplifier) receiving as input the signal delivered by the sensor and outputting said output signal, said compensation circuit delivering, at the input of the operational amplifier, a current Icorr of compensation in parallel with the signal delivered by the sensor,
- un circuit de détection adapté pour mesurer et mémoriser la valeur S(t) du signal de sortie pour des instants t d'échantillonnage successifs selon une fréquence d'échantillonnage supérieure à la fréquence maximale des impulsions attendues dans le signal de détection,  a detection circuit adapted to measure and memorize the value S (t) of the output signal for successive sampling instants t at a sampling frequency higher than the maximum frequency of the pulses expected in the detection signal,
- et des moyens de traitement de données adaptés pour calculer, à chaque instant d'échantillonnage, une valeur représentative d'une variation AS du signal de sortie, par rapport à un instant d'échantillonnage passé,  and data processing means adapted to calculate, at each sampling instant, a value representative of an AS variation of the output signal, with respect to a past sampling instant,
et ledit circuit de compensation est adapté pour, à chaque instant d'échantillonnage, si la valeur absolue de ladite variation AS est inférieure à une valeur V de comparaison prédéterminée, activer ledit asservissement pour asservir le signal de sortie sur ladite valeur Sr de référence, la valeur du signal de sortie étant une valeur correspondant normalement à une valeur constante. En particulier, avantageusement et selon l'invention, ce circuit électronique peut être conforme à WO 2012031964 et/ou à FR 2969279. and said compensation circuit is adapted for, at each sampling instant, if the absolute value of said variation AS is lower than a predetermined comparison value V, enabling said servocontrol to slave the output signal to said reference value Sr, the value of the output signal being a value normally corresponding to a constant value. In particular, advantageously and according to the invention, this electronic circuit can be in accordance with WO 2012031964 and / or FR 2969279.
L'invention concerne également par ailleurs, selon un autre aspect, un détecteur piézoélectrique comprenant au moins un élément sensible piézoélectrique interposé dans un assemblage propre à transmettre lesdits efforts de pression à chaque élément sensible piézoélectrique, ledit assemblage comprenant :  According to another aspect, the invention also relates to a piezoelectric detector comprising at least one piezoelectric sensitive element interposed in an assembly capable of transmitting said pressure forces to each piezoelectric sensitive element, said assembly comprising:
- une semelle de support de chaque élément sensible piézoélectrique, a support sole of each piezoelectric sensitive element,
- un plateau, dit plateau de roulage, présentant une face plane, dite face de mesure, agencée pour recevoir intégralement lesdits efforts de pression exercé selon une direction, dite direction de mesure, normale à la face de mesure de ce plateau de roulage, a plateau, called a rolling platform, having a planar face, called a measurement face, arranged to receive integrally said pressure forces exerted in a direction, called measuring direction, normal to the measuring face of this rolling plate,
- un dispositif élastiquement déformable propre à soumettre chaque élément sensible piézoélectrique à une précontrainte de compression selon ladite direction de mesure,  an elastically deformable device capable of subjecting each piezoelectric sensitive element to a compressive prestress in said measurement direction,
caractérisé en ce que le dispositif élastiquement déformable comprend un manchon périphérique reliant le plateau de roulage à ladite semelle en délimitant latéralement un espace interne recevant chaque élément sensible piézoélectrique, avec une précontrainte de compression selon ladite direction de mesure de chaque élément sensible piézoélectrique entre le plateau de roulage et la semelle. characterized in that the elastically deformable device comprises a peripheral sleeve connecting the rolling plate to said sole by laterally delimiting an internal space receiving each piezoelectric sensitive element, with a compressive preload according to said measuring direction of each piezoelectric sensitive element between the plate rolling and the sole.
L'invention s'étend également à un détecteur piézoélectrique adapté pour pouvoir délivrer un signal, dit signal de détection, représentatif d'efforts verticaux de pression exercés sur ce détecteur piézoélectrique -notamment par le passage d'une roue de véhicule-, comprenant au moins un élément sensible piézoélectrique interposé dans un assemblage propre à transmettre lesdits efforts verticaux de pression à chaque élément sensible piézoélectrique, ledit assemblage comprenant :  The invention also extends to a piezoelectric detector adapted to be able to deliver a signal, said detection signal, representative of vertical pressure forces exerted on this piezoelectric detector-in particular by the passage of a vehicle wheel-comprising at least one piezoelectric sensitive element interposed in an assembly capable of transmitting said vertical pressure forces to each piezoelectric sensitive element, said assembly comprising:
- une semelle de support de chaque élément sensible piézoélectrique, a support sole of each piezoelectric sensitive element,
- un plateau, dit plateau de roulage, présentant une face plane horizontale supérieure, dite face de mesure, agencée pour recevoir intégralement les efforts verticaux de pression exercés au-dessus de ce plateau de roulage -notamment les efforts verticaux de pression résultant du passage d'une roue de véhicule roulant au- dessus de ce plateau de roulage-, et pour transmettre ces efforts verticaux de pression à chaque élément sensible piézoélectrique dudit détecteur piézoélectrique, a plateau, called a rolling platform, having an upper horizontal plane face, referred to as the measuring face, arranged to receive integrally the vertical pressure forces exerted on top of this rolling plate, in particular the vertical pressure forces resulting from the passage of 'a wheel of a vehicle rolling above this rolling plate-, and for transmitting these vertical pressure forces to each piezoelectric sensitive element of said piezoelectric detector,
- un dispositif élastiquement déformable propre à soumettre chaque élément sensible piézoélectrique à une précontrainte de compression verticale, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon périphérique reliant le plateau de roulage à ladite semelle en délimitant latéralement un espace interne recevant chaque élément sensible piézoélectrique, avec une précontrainte de compression verticale de chaque élément sensible piézoélectrique entre le plateau de roulage et la semelle.  an elastically deformable device suitable for subjecting each piezoelectric sensitive element to vertical compression prestressing, characterized in that it comprises a peripheral sleeve connecting the rolling plate to said soleplate by laterally delimiting an internal space receiving each piezoelectric sensitive element, with vertical compression prestressing of each piezoelectric sensing element between the rolling plate and the sole.
Ledit manchon est interposé entre le plateau de roulage et la semelle, et relié rigidement, par exemple par soudure, à une de ses extrémités axiales, au plateau de roulage, et à son autre extrémité axiale, à la semelle. Ledit manchon est en outre apte à permettre le transfert optimal desdits efforts de pression du plateau de roulage vers chaque élément sensible piézoélectrique. Avantageusement et selon l'invention, ledit manchon présente une forme générale symétrique de révolution autour d'un axe parallèle à ladite direction de mesure (notamment vertical). Il est élastiquement déformable en traction axiale - et au moins pour partie élastiquement déformé en traction axiale après assemblage des différents éléments constitutifs du détecteur- dans la direction de mesure, par exemple à la façon d'un soufflet ou d'une portion de soufflet. Avantageusement et selon l'invention, ledit manchon périphérique est formé d'un soufflet élastique étanche, notamment à section droite radiale en forme générale de S. D'autres formes sont possibles, par exemple un soufflet à plusieurs plis (ondes), ou à section radiale en V, en W...  Said sleeve is interposed between the rolling plate and the sole, and rigidly connected, for example by welding, at one of its axial ends, to the rolling plate, and at its other axial end, the sole. Said sleeve is further adapted to allow the optimal transfer of said pressure forces from the rolling plate to each piezoelectric sensitive element. Advantageously and according to the invention, said sleeve has a generally symmetrical shape of revolution about an axis parallel to said measurement direction (particularly vertical). It is elastically deformable in axial tension - and at least partly elastically deformed in axial tension after assembly of the various constituent elements of the detector - in the measuring direction, for example in the manner of a bellows or a portion of bellows. Advantageously and according to the invention, said peripheral sleeve is formed of a tight elastic bellows, in particular with a radial cross-section in the general shape of S. Other shapes are possible, for example a multi-ply bellows (waves), or radial section in V, in W ...
En outre, avantageusement et selon l'invention, ledit manchon élastiquement déformable présente une hauteur inférieure à ses dimensions horizontales -notamment inférieure à la moitié de son plus grand diamètre extérieur, par exemple de l'ordre de 10% à 20%, par exemple de l'ordre de 12% à 15%, de son plus grand diamètre extérieur, lorsque ce manchon présente une forme symétrique de révolution autour d'un axe parallèle à ladite direction de mesure (notamment vertical)-. En particulier, avantageusement et selon l'invention, ladite hauteur du manchon élastiquement déformable est inférieure à 15mm -notamment comprise entre 3mm et Avantageusement et selon l'invention, ledit manchon périphérique est étanche et délimite latéralement de façon étanche ledit espace interne, protégeant chaque élément sensible piézoélectrique notamment de l'humidité ou du ruissellement. In addition, advantageously and according to the invention, said elastically deformable sleeve has a height less than its horizontal dimensions - in particular less than half of its largest outside diameter, for example of the order of 10% to 20%, for example of the order of 12% to 15%, of its largest outer diameter, when the sleeve has a symmetrical shape of revolution about an axis parallel to said measurement direction (including vertical) -. In particular, advantageously and according to the invention, said height of the elastically deformable sleeve is less than 15 mm, in particular between 3 mm and Advantageously and according to the invention, said peripheral sleeve is sealed and laterally delimits sealingly said inner space, protecting each sensitive piezoelectric element including moisture or runoff.
Un tel manchon de faible hauteur permet en particulier d'obtenir un détecteur extraplat ; robuste ; facile et peu onéreux à fabriquer, à assembler, et à intégrer dans un capteur comprenant plusieurs tels détecteurs ou tout autre système ; extrêmement sensible, précis et fiable ; non perturbé par des déformations et/ou déplacements importants de son environnement périphérique ; apte à être utilisé en environnement humide et/ou extérieur ; et présentant des propriétés mécaniques surprenantes.  Such a low-height sleeve makes it possible in particular to obtain a super-flat detector; robust ; easy and inexpensive to manufacture, assemble, and integrate in a sensor comprising several such detectors or any other system; extremely sensitive, accurate and reliable; undisturbed by significant deformations and / or displacements of its peripheral environment; suitable for use in humid and / or outdoor environments; and having surprising mechanical properties.
Rien n'empêche cependant de prévoir d'autres formes et/ou structures aptes à faire office de dispositif élastiquement déformable tel que mentionné ci-dessus, par exemple une pluralité de ressorts ou lames flexibles élastiques ou de plots de matériau élastique reliant le plateau de roulage et la semelle.  However, nothing prevents the provision of other shapes and / or structures capable of acting as an elastically deformable device as mentioned above, for example a plurality of resilient flexible springs or blades or studs of elastic material connecting the tray. rolling and the sole.
Par ailleurs, l'invention concerne également un détecteur piézoélectrique -notamment tel que mentionné ci-dessus- caractérisé en ce que chaque élément sensible piézoélectrique est formé d'un bloc -notamment en forme de plaquette (c'est-à-dire présentant une faible épaisseur et deux faces principales parallèles)- notamment d'une rondelle de matériau céramique piézoélectrique polycristallin, de préférence sans plomb. Rien n'empêche en variante de prévoir tout autre élément sensible piézoélectrique, par exemple sous forme de cristaux de quartz piézoélectrique.  Furthermore, the invention also relates to a piezoelectric detector -especially as mentioned above- characterized in that each piezoelectric sensitive element is formed of a block -particularly in the form of a wafer (that is to say having a thin and two parallel main faces) - in particular a washer of polycrystalline piezoelectric ceramic material, preferably lead-free. Nothing prevents alternatively to provide any other piezoelectric sensitive element, for example in the form of piezoelectric quartz crystals.
En outre, l'invention concerne également un détecteur piézoélectrique -notamment tel que mentionné ci-dessus- caractérisé en que chaque élément sensible piézoélectrique est disposé dans ledit assemblage selon une géométrie annulaire par rapport à une face plane de support de chaque élément sensible piézoélectrique. La dite face de support supporte, en général par l'intermédiaire d'une électrode de connexion électrique, l'une des faces principales de la plaquette formant chaque élément sensible piézoélectrique. La dite face de support portant chaque élément sensible piézoélectrique est fermement maintenue par rapport au plateau de roulage, par l'intermédiaire dudit dispositif élastiquement déformable -notamment du manchon-. Avantageusement et selon l'invention, ladite face de support est parallèle à ladite face de mesure. Une telle géométrie annulaire présentée par le (les) élément(s) sensible(s) piézoélectrique(s) d'un détecteur selon l'invention est particulièrement avantageuse pour l'obtention d'un détecteur extraplat tel que mentionné ci-dessus. Elle permet de délimiter un logement central de réception du circuit électronique et facilite les connexions électriques entre chaque élément sensible piézoélectrique et ce circuit électronique. Elle confère par ailleurs une grande stabilité mécanique, notamment pour l'application de ladite précontrainte de compression qui peut s'effectuer de manière uniforme et précise. In addition, the invention also relates to a piezoelectric detector -especially as mentioned above- characterized in that each piezoelectric sensitive element is disposed in said assembly in an annular geometry relative to a planar support surface of each piezoelectric sensitive element. The said support face supports, generally via an electrical connection electrode, one of the main faces of the wafer forming each piezoelectric sensitive element. The said support face carrying each piezoelectric sensitive element is firmly held relative to the rolling plate, by means of said elastically deformable device-in particular the sleeve-. Advantageously and according to the invention, said support face is parallel to said measuring face. Such an annular geometry presented by the piezoelectric sensitive element (s) of a detector according to the invention is particularly advantageous for obtaining a super-flat detector as mentioned above. It delimits a central receiving housing of the electronic circuit and facilitates electrical connections between each piezoelectric sensitive element and the electronic circuit. It also gives great mechanical stability, especially for the application of said compression prestressing which can be performed uniformly and accurately.
Il est à noter que rien n'empêche de prévoir que ladite face de support soit formée d'une pluralité de portions de surfaces disjointes recevant chacune un élément sensible piézoélectrique. Néanmoins, dans un mode de réalisation préférentiel, un détecteur selon l'invention est avantageusement caractérisé en ce qu'il comprend un unique élément sensible piézoélectrique en forme de plaquette annulaire. Compte tenu notamment des coûts des quartz piézoélectriques, ce mode de réalisation est plus particulièrement avantageux en combinaison avec le fait que cet élément sensible piézoélectrique est constitué d'une rondelle de matériau céramique piézoélectrique polycristallin, qui est donc sous la forme d'une plaquette annulaire.  It should be noted that there is nothing to prevent provision of said support face to be formed of a plurality of disjoint surface portions each receiving a piezoelectric sensitive element. Nevertheless, in a preferred embodiment, a detector according to the invention is advantageously characterized in that it comprises a single piezoelectric sensitive element in the form of an annular plate. Taking into account in particular the costs of piezoelectric quartz, this embodiment is more particularly advantageous in combination with the fact that this piezoelectric sensitive element consists of a washer of polycrystalline piezoelectric ceramic material, which is therefore in the form of an annular plate. .
Un détecteur piézoélectrique selon l'invention est formé d'une pluralité de pièces assemblées mécaniquement les unes aux autres, comprenant notamment au moins un élément sensible piézoélectrique et au moins une autre pièce formant au moins une semelle de support recevant chaque élément sensible piézoélectrique et/ou ledit plateau de roulage et/ou ledit dispositif élastiquement déformable.  A piezoelectric detector according to the invention is formed of a plurality of parts mechanically assembled to each other, comprising in particular at least one piezoelectric sensitive element and at least one other part forming at least one support plate receiving each piezoelectric sensitive element and / or or said rolling plate and / or said elastically deformable device.
Dans une première variante de réalisation possible, un détecteur piézoélectrique selon l'invention est formé, outre chaque élément sensible piézoélectrique, d'au moins une autre pièce formant le plateau de roulage et d'au moins une autre pièce formant ledit dispositif élastiquement déformable (notamment ledit manchon), ces différentes pièces étant assemblées sous forme d'un assemblage mécanique approprié. Un détecteur selon l'invention comprend en outre une semelle de support de chaque élément sensible piézoélectrique. En particulier, le dispositif élastiquement déformable est alors avantageusement rigidement et définitivement fixé, à l'état élastiquement déformé en traction axiale sous contrainte élastique résiduelle, d'un côté au plateau de roulage, de l'autre côté à la semelle, par exemple par soudure. Dans cette première forme de réalisation, les différentes pièces constitutives du détecteur selon l'invention peuvent être au moins pour partie métalliques. En particulier, ledit manchon peut être formé en alliage métallique élastiquement déformable. In a first possible variant embodiment, a piezoelectric detector according to the invention is formed, in addition to each piezoelectric sensitive element, of at least one other piece forming the rolling plate and at least one other piece forming said elastically deformable device ( in particular said sleeve), these different parts being assembled in the form of a suitable mechanical assembly. A detector according to the invention further comprises a support plate of each piezoelectric sensitive element. In particular, the elastically deformable device is then advantageously rigidly and permanently fixed, in the elastically deformed state in axial traction under residual elastic stress, on one side to the rolling plate, on the other side to the sole, for example by welding. In this first embodiment, the various constituent parts of the detector according to the invention may be at least partly metallic. In particular, said sleeve may be formed of an elastically deformable metal alloy.
Avantageusement et selon l'invention, dans cette première variante de réalisation, ledit dispositif élastiquement déformable -notamment ledit manchon- est fixé au plateau de roulage et à la semelle de façon à être à l'état élastiquement déformé en traction axiale (après l'assemblage des différents éléments constitutifs du détecteur) entre le plateau de roulage et la semelle de façon à impartir ladite précontrainte de compression sur chaque élément sensible piézoélectrique par rappel élastique (exercé par ledit dispositif élastiquement déformable -notamment par ledit manchon-) du plateau de roulage vers la semelle, chaque élément sensible piézoélectrique étant ainsi comprimé élastiquement entre le plateau de roulage et la semelle. Ladite précontrainte de compression peut ainsi en particulier être obtenue par déformation élastique axiale préalable en traction axiale dudit dispositif élastiquement déformable -notamment dudit manchon- obtenue au moment du montage de l'assemblage, lorsque ledit dispositif élastiquement déformable -notamment ledit manchon- est flexible (élastiquement déformable) axialement. À cet effet, il suffit que la hauteur axiale du dispositif élastiquement déformable -notamment du manchon- au repos soit inférieure à la distance entre le plateau de roulage et la semelle.  Advantageously and according to the invention, in this first embodiment, said elastically deformable device -in particular said sleeve- is fixed to the rolling plate and the sole so as to be in the elastically deformed state in axial tension (after the assembly of the different constituent elements of the detector) between the rolling plate and the sole so as to impart said compressive preload on each piezoelectric sensitive element by elastic return (exerted by said elastically deformable device -particularly by said sleeve-) of the rolling plate towards the soleplate, each piezoelectric sensitive element being thus elastically compressed between the rolling plate and the soleplate. Said compressive prestressing can thus in particular be obtained by axial axial deformation prior to axial traction of said elastically deformable device -particularly of said sleeve-obtained at the time of assembly of the assembly, when said elastically deformable device -in particular said sleeve- is flexible ( elastically deformable) axially. For this purpose, it suffices that the axial height of the elastically deformable device-especially the sleeve-at rest is less than the distance between the rolling plate and the sole.
Dans une deuxième variante de réalisation possible d'un détecteur selon l'invention, au moins une partie des éléments constitutifs du détecteur sont formées ensemble d'une même pièce moulée en matière synthétique. Ainsi, avantageusement et selon l'invention ledit dispositif élastiquement déformable et/ou une partie dudit plateau de roulage et/ou ladite semelle de support sont formés d'une même pièce en matière synthétique moulée. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, un détecteur selon l'invention comprend ainsi une semelle de support (recevant chaque élément sensible piézoélectrique), un manchon périphérique élastiquement déformable selon la direction de mesure et une platine de base du plateau de roulage, formés ensemble d'une même pièce issue de moulage en matière synthétique. Également dans un mode de réalisation avantageux et selon l'invention, ladite platine de base dudit plateau de roulage est surmontée d'une couche de mise à niveau et d'usure -notamment une couche de résine rigide (par exemple choisie parmi une résine époxy chargée de silice, un polyamide, un polyamide chargé de fibres de verre) surmoulée sur ladite platine de base et/ou dans un coffrage solidaire de cette dernière- de façon à présenter une face libre parallèle formant ladite face de mesure recevant les efforts de pression à mesurer. In a second variant of possible embodiment of a detector according to the invention, at least a portion of the constituent elements of the detector are formed together of the same molded piece of synthetic material. Thus, advantageously and according to the invention, said elastically deformable device and / or a part of said rolling plate and / or said support sole are formed of a same piece of molded synthetic material. In a particularly advantageous embodiment, a detector according to the invention thus comprises a support sole (receiving each piezoelectric sensitive element), an elastically deformable peripheral sleeve in the measurement direction and a base plate of the rolling plate, formed together. of the same piece obtained from molding in synthetic material. Also in an advantageous embodiment and according to the invention, said base plate of said rolling plate is surmounted by a layer of leveling and wear -notamment a rigid resin layer (for example chosen from an epoxy resin charged with silica, a polyamide, a polyamide filled with glass fibers) overmolded on said base plate and / or in a formwork secured to the latter so as to have a parallel free face forming said measurement face receiving the pressure forces to measure.
Avantageusement et selon l'invention, ladite matière synthétique moulée est un matériau diélectrique rigide de haute dureté, par exemple un thermoplastique choisi dans le groupe formé du polyétheréthercétone (PEEK) et des polymères à cristaux liquides (LCP). D'autres matières présentant des propriétés mécaniques appropriées peuvent être choisies.  Advantageously and according to the invention, said molded synthetic material is a rigid dielectric material of high hardness, for example a thermoplastic selected from the group consisting of polyetheretherketone (PEEK) and liquid crystal polymers (LCP). Other materials having suitable mechanical properties may be chosen.
Dans certains modes de réalisation de cette deuxième variante de réalisation, avantageusement et selon l'invention, le dispositif élastiquement déformable -notamment le manchon périphérique- et au moins une partie de ladite semelle -notamment la partie de la semelle recevant chaque élément sensible piézoélectrique- sont formés ensemble d'une même pièce en matière synthétique issue de moulage.  In certain embodiments of this second embodiment, advantageously and according to the invention, the elastically deformable device -in particular the peripheral sleeve- and at least a part of said sole -particularly the part of the soleplate receiving each piezoelectric sensitive element- are formed together from the same piece of synthetic material from molding.
Avantageusement et selon l'invention, ledit dispositif élastiquement déformable comporte une pièce de pression prenant appui sur ledit dispositif élastiquement déformable -notamment sur ledit manchon- et appliquée avec une contrainte de serrage contre chaque élément sensible piézoélectrique de façon à exercer au moins pour partie ladite précontrainte de compression selon la direction de mesure. En particulier, avantageusement et selon l'invention, cette précontrainte de compression appliquée à chaque élément sensible piézoélectrique peut être obtenue au moins pour partie par une pièce de pression prenant appui sur une portion extrême du manchon située du côté du plateau de roulage, cette pièce de pression étant appliquée - notamment par vissage par rapport à ladite portion extrême du manchon- avec une contrainte de serrage contre chaque élément sensible piézoélectrique. Cette contrainte de serrage a pour effet de déformer élastiquement en traction axiale : Advantageously and according to the invention, said elastically deformable device comprises a pressing piece bearing on said elastically deformable device -notamment on said sleeve- and applied with a clamping stress against each piezoelectric sensitive element so as to exert at least part of said compression prestress according to the direction of measurement. In particular, advantageously and according to the invention, this compressive preload applied to each piezoelectric sensitive element can be obtained at least partly by a pressure piece bearing on an extreme portion of the sleeve located on the side of the rolling plate, this pressure piece being applied - in particular by screwing with respect to said end portion of the sleeve - with a clamping stress against each piezoelectric sensitive element. This clamping stress has the effect of elastically deforming in axial tension:
- au moins pour partie le manchon (qui est donc à l'état élastiquement déformé en traction axiale au moins pour partie par cette contrainte de serrage après l'assemblage des différents éléments constitutifs du détecteur) et/ou  - At least partly the sleeve (which is therefore in the elastically deformed state in axial tension at least partly by this clamping stress after assembly of the various constituent elements of the detector) and / or
- au moins pour partie les organes de liaison (par exemple un système filetage/taraudage admettant une déformation axiale -notamment filetage de ladite pièce de pression et taraudage de ladite portion extrême du manchon-) de ladite pièce de pression au manchon et/ou  at least in part the connecting members (for example a thread / tapping system admitting an axial deformation-in particular threading of said pressure piece and tapping of said end portion of the sleeve) from said pressure piece to the sleeve and / or
- au moins pour partie à ladite pièce de pression qui peut être elle-même élastiquement déformable en compression axiale.  at least partly to said pressure piece which may itself be elastically deformable in axial compression.
De préférence cependant, la rigidité de ladite pièce de pression en compression axiale et celle desdits organes de liaison sont beaucoup plus élevées que la rigidité du manchon, de sorte que ladite précontrainte de compression provient pour l'essentiel de la déformation en traction axiale du manchon, notamment dans sa portion s'étendant entre ladite semelle et ladite portion extrême sur laquelle la pièce de pression prend appui. Cette contrainte de serrage produit en tout état de cause au moins pour partie ladite précontrainte de compression. Ainsi, ladite précontrainte de compression peut être au moins pour partie obtenue par serrage, notamment par vissage, d'une pièce de pression prenant appui sur ledit dispositif élastiquement déformable -notamment à l'intérieur de ladite portion extrême dudit manchon- et appliquée avec une contrainte de serrage contre chaque élément sensible piézoélectrique.  Preferably, however, the rigidity of said pressure piece in axial compression and that of said connecting members are much greater than the stiffness of the sleeve, so that said compressive prestress mainly derives from the axial tensile deformation of the sleeve. , in particular in its portion extending between said sole and said end portion on which the pressure piece bears. In any case, this clamping constraint produces at least part of said compression preload. Thus, said compressive prestressing may be at least partially obtained by clamping, in particular by screwing, a pressure piece bearing on said elastically deformable device -particularly inside said end portion of said sleeve- and applied with a clamping stress against each piezoelectric sensing element.
Rien n'empêche de prévoir une combinaison de ces variantes de réalisation, par exemple un manchon préalablement élastiquement déformé en traction axiale lors du montage réalisant une partie de la précontrainte de compression, et une pièce de pression vissée à l'intérieur de ce manchon avec un couple de serrage apte à compléter la précontrainte de compression afin d'obtenir la valeur appropriée. L'invention concerne également un capteur de passage de véhicules roulants, comprenant une pluralité de détecteurs piézoélectriques associés à un support commun destiné à être implanté au sol en travers d'une voie de passage des véhicules, chaque détecteur piézoélectrique étant adapté pour délivrer un signal électrique, dit signal de détection, représentatif de la force de pression exercée sur ce détecteur piézoélectrique par le passage d'une roue de véhicule, chaque détecteur piézoélectrique comprenant au moins un élément sensible piézoélectrique interposé dans un assemblage propre à soumettre chaque élément sensible piézoélectrique à une précontrainte de compression verticale et à transmettre à chaque élément sensible piézoélectrique les efforts de compression générés par le passage d'une roue de véhicule, Nothing prevents to provide a combination of these embodiments, for example a previously elastically deformed sleeve in axial tension during assembly performing a portion of the compression preload, and a pressure piece screwed inside this sleeve with a tightening torque able to complete the compression prestress in order to obtain the appropriate value. The invention also relates to a sensor for moving vehicles, comprising a plurality of piezoelectric detectors associated with a common support intended to be implanted on the ground across a vehicle passageway, each piezoelectric detector being adapted to deliver a signal electrical, said detection signal, representative of the pressure force exerted on the piezoelectric detector by the passage of a vehicle wheel, each piezoelectric detector comprising at least one piezoelectric sensitive element interposed in an assembly adapted to subject each piezoelectric sensitive element to vertical compression prestressing and transmitting to each piezoelectric sensitive element the compression forces generated by the passage of a vehicle wheel,
- ledit support commun comprenant une face supérieure plane rigide, dite embase, portant les détecteurs piézoélectriques juxtaposés les uns à côté des autres au- dessus de l'embase,  said common support comprising a flat rigid upper face, said base, carrying the piezoelectric detectors juxtaposed next to each other above the base,
- chaque détecteur piézoélectrique comprenant un plateau de roulage propre (c'est-à-dire spécifique à ce détecteur piézoélectrique) présentant une face plane supérieure, dite face de mesure, agencée pour recevoir intégralement l'effort résultant du passage d'une roue de véhicule roulant au-dessus de -notamment sur- ce plateau de roulage, et pour transmettre ces efforts à chaque élément sensible piézoélectrique dudit détecteur piézoélectrique,  each piezoelectric detector comprising a clean rolling plate (that is to say, specific to this piezoelectric detector) having an upper planar face, called measuring face, arranged to receive fully the force resulting from the passage of a wheel of vehicle traveling above-especially on this rolling platform, and for transmitting these forces to each piezoelectric sensing element of said piezoelectric detector,
- ledit plateau de roulage de chaque détecteur piézoélectrique étant distinct et distant des plateaux de roulage des détecteurs piézoélectriques qui le jouxtent, de sorte que chaque détecteur piézoélectrique reçoit exclusivement l'effort résultant du passage d'une roue de véhicule roulant au-dessus du -notamment sur le- plateau de roulage de ce détecteur piézoélectrique,  said rolling plate of each piezoelectric detector being distinct and remote from the rolling plates of the piezoelectric detectors which abut it, so that each piezoelectric detector receives exclusively the force resulting from the passage of a wheel of a vehicle traveling above the in particular on the rolling plate of this piezoelectric detector,
caractérisé en ce que chaque détecteur piézoélectrique est conforme à l'invention. characterized in that each piezoelectric detector is in accordance with the invention.
L'invention permet ainsi de proposer un capteur qui non seulement est suffisamment précis pour pouvoir fournir des valeurs exploitables à des fins de contrôle officiel, mais qui, en outre, est particulièrement simple, résistant et économique. Tous les détecteurs piézoélectriques extraplats selon l'invention s'étendent sur et au-dessus de l'embase du support commun et chaque détecteur reçoit directement et mesure uniquement les efforts de pression résultant du passage d'une roue de véhicule sur ce détecteur. Le capteur selon l'invention peut être particulièrement peu épais, ce qui favorise ses performances et facilite son intégration dans tout système, y compris dans une voie de passage, voire même au-dessus d'une voie de passage, dans un système mobile ou semi mobile tel qu'un ralentisseur routier. The invention thus makes it possible to propose a sensor which is not only sufficiently precise to be able to provide exploitable values for purposes of official control, but which, moreover, is particularly simple, resistant and economical. All the ultra-flat piezoelectric detectors according to the invention extend on and above the base of the common support and each detector receives directly and only measures the pressure forces resulting from the passage of a vehicle wheel on this detector. The sensor according to the invention can be particularly thin, which promotes its performance and facilitates its integration into any system, including a passageway, or even over a passageway, in a mobile system or semi mobile such as a speed bump.
Avantageusement et selon l'invention, les différents détecteurs piézoélectriques sont identiques les uns aux autres, extraplats et conformes à l'invention. Ils peuvent donc en particulier être fabriqués en grande série à moindre coût, et la fabrication du capteur selon l'invention est elle-même particulièrement simple puisqu'il suffit de juxtaposer des détecteurs identiques les uns à côté des autres sur une même embase.  Advantageously and according to the invention, the different piezoelectric detectors are identical to each other, extra flat and in accordance with the invention. They can therefore in particular be mass-produced at lower cost, and the manufacture of the sensor according to the invention is itself particularly simple since it is sufficient to juxtapose identical detectors next to each other on the same base.
Par ailleurs, chaque détecteur piézoélectrique peut être préfabriqué et précalibré à la fabrication (en usine) de façon à pouvoir délivrer un signal de détection de façon précise et fiable, c'est-à-dire dont la valeur est strictement proportionnelle à la force de pression exercée sur le plateau de roulage, indépendamment notamment de la température, des efforts de cisaillement ou de la dynamique des efforts exercés.  Moreover, each piezoelectric detector can be prefabricated and precalibrated during manufacture (at the factory) so that a detection signal can be delivered accurately and reliably, that is to say whose value is strictly proportional to the force of the detector. pressure exerted on the rolling platform, independently of the temperature, the shear forces or the dynamic forces exerted.
Avantageusement dans un capteur selon l'invention, ledit dispositif élastiquement déformable de chaque détecteur piézoélectrique présente une hauteur totale inférieure à la longueur totale dudit plateau de roulage la direction de passage de roue de véhicule. Plus particulièrement, avantageusement et selon l'invention, ledit dispositif élastiquement déformable de chaque détecteur piézoélectrique présente une hauteur totale inférieure à -notamment inférieure à la moitié de- sa longueur totale -notamment de l'ordre de 10% à 20%, par exemple de l'ordre de 12% à 15% de sa longueur totale- dans la direction de passage d'une roue de véhicule.  Advantageously in a sensor according to the invention, said elastically deformable device of each piezoelectric detector has a total height less than the total length of said rolling plate the direction of vehicle wheel passage. More particularly, advantageously and according to the invention, said elastically deformable device of each piezoelectric detector has a total height less than -in particular less than half of its total length -in particular of the order of 10% to 20%, for example in the order of 12% to 15% of its total length - in the direction of passage of a vehicle wheel.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, les plateaux de roulage des détecteurs piézoélectriques sont de forme rectangulaire -de préférence carrée- et de mêmes dimensions, les différents détecteurs piézoélectriques étant juxtaposés sur l'embase parallèlement les uns aux autres en formant un dallage de la face supérieure libre du capteur. Chaque plateau de roulage présente une face supérieure libre adaptée pour recevoir le contact d'une roue de véhicule passant au- dessus du détecteur piézoélectrique. Moreover, advantageously and according to the invention, the rolling trays of the piezoelectric detectors are of rectangular shape - preferably square - and of the same dimensions, the different piezoelectric detectors being juxtaposed on the base parallel to each other forming a tiling the free upper surface of the sensor. Each rolling tray has one face free upper adapted to receive the contact of a vehicle wheel passing above the piezoelectric detector.
En outre, avantageusement et selon l'invention, ladite embase plane rigide est formée d'une face supérieure d'une poutre -notamment un profilé à section droite transversale en I, en H, ou polygonale ou autre, creuse ou pleine - présentant une direction longitudinale apte et destinée à être agencée en travers de ladite voie de passage. Avantageusement un capteur selon l'invention comprend alors au moins une -notamment une unique- rangée de détecteurs piézoélectriques juxtaposés selon un alignement le long de ladite embase plane rigide, un côté des plateaux de roulage rectangulaires des détecteurs piézoélectriques étant parallèle à ladite direction longitudinale de la poutre formant l'embase.  In addition, advantageously and according to the invention, said rigid planar base is formed of an upper face of a beam -in particular a cross-section I, H, or polygonal or other section, hollow or solid - having a longitudinal direction adapted and intended to be arranged across said passageway. Advantageously, a sensor according to the invention then comprises at least one-in particular a single-row of piezoelectric detectors juxtaposed in alignment along said rigid planar base, one side of the rectangular rolling trays of the piezoelectric detectors being parallel to said longitudinal direction of the beam forming the base.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, les plateaux de roulage des différents détecteurs piézoélectriques juxtaposés sur l'embase sont séparés les uns des autres selon la direction longitudinale de la poutre d'une distance inférieure à 2cm. Avantageusement et selon l'invention, lorsque le capteur comprend une pluralité de détecteurs piézoélectriques successifs selon une direction orthogonale à la direction longitudinale de la poutre, les plateaux de roulage des différents détecteurs piézoélectriques juxtaposés sur l'embase sont également séparés les uns les autres selon cette direction orthogonale à la direction longitudinale de la poutre d'une distance également inférieure à 2cm, notamment et avantageusement de l'ordre de 1mm.  Furthermore, advantageously and according to the invention, the rolling trays of the different piezoelectric detectors juxtaposed on the base are separated from each other in the longitudinal direction of the beam by a distance of less than 2 cm. Advantageously and according to the invention, when the sensor comprises a plurality of successive piezoelectric detectors in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the beam, the rolling trays of the different piezoelectric detectors juxtaposed on the base are also separated from each other according to the invention. this direction orthogonal to the longitudinal direction of the beam from a distance also less than 2 cm, especially and advantageously of the order of 1 mm.
En outre, avantageusement et selon l'invention, les détecteurs piézoélectriques sont séparés les uns des autres par un matériau de remplissage présentant une résistance mécanique en compression négligeable par rapport à celle de chaque détecteur piézoélectrique.  In addition, advantageously and according to the invention, the piezoelectric detectors are separated from each other by a filler material having negligible compressive strength compared to that of each piezoelectric detector.
Rien n'empêche de prévoir dans un capteur selon l'invention que les différents détecteurs piézoélectriques soient directement disposés sur l'embase, notamment sur la face supérieure de la poutre, cette dernière faisant office de semelle inférieure commune aux différents détecteurs piézoélectriques. Néanmoins, de préférence, avantageusement et selon l'invention, chaque détecteur piézoélectrique comprend une semelle qui lui est propre (c'est-à-dire distincte de la semelle de chaque autre détecteur piézoélectrique adjacent), et la semelle de chaque détecteur piézoélectrique est superposée à l'embase. Nothing prevents to provide in a sensor according to the invention that the different piezoelectric detectors are directly disposed on the base, in particular on the upper face of the beam, the latter acting as a bottom flange common to the different piezoelectric detectors. Nevertheless, preferably, advantageously and according to the invention, each piezoelectric detector comprises a sole that is specific to it (that is to say distinct from the sole of each another adjacent piezoelectric detector), and the soleplate of each piezoelectric detector is superimposed on the base.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention le capteur comprend une nappe de connexion électrique s'étendant entre l'embase et les différentes semelles des différents détecteurs piézoélectriques, pour relier électriquement les détecteurs piézoélectriques (en série ou en parallèle) à une extrémité de l'embase destinée à être située sur le côté de ladite voie de passage et dotée d'un circuit électronique de traitement recevant les différents signaux de détection.  Furthermore, advantageously and according to the invention the sensor comprises an electrical connection layer extending between the base and the different soles of the different piezoelectric detectors, for electrically connecting the piezoelectric detectors (in series or in parallel) to an end of the base intended to be located on the side of said passageway and provided with an electronic processing circuit receiving the different detection signals.
Selon un mode de réalisation avantageux un capteur selon l'invention est aussi caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux rangées parallèles de détecteurs piézoélectriques juxtaposés sur l'embase. En variante, un capteur selon l'invention comprend une unique rangée de détecteurs piézoélectriques juxtaposés sur l'embase.  According to an advantageous embodiment, a sensor according to the invention is also characterized in that it comprises at least two parallel rows of piezoelectric detectors juxtaposed on the base. In a variant, a sensor according to the invention comprises a single row of piezoelectric detectors juxtaposed on the base.
En outre, avantageusement un capteur selon l'invention comprend un circuit électronique de traitement des signaux de détection issus des différents détecteurs piézoélectriques, et ledit circuit électronique de traitement est adapté pour élaborer des données numériques représentatives de la force de pression mesurée par chaque détecteur piézoélectrique, de la vitesse de passage de chaque roue du véhicule, et du poids du véhicule transmis au niveau de chaque roue du véhicule. Le calcul de la vitesse de passage et du poids du véhicule peut être aisément obtenu dans le mode de réalisation dans lequel le capteur selon l'invention comprend plusieurs rangées parallèles de détecteurs juxtaposés sur une même embase, de façon que chaque roue d'un véhicule roulant roule successivement sur plusieurs détecteurs piézoélectriques (de plusieurs rangées successives). Néanmoins, ce calcul peut également être obtenu avec d'autres configurations, par exemple avec une seule rangée de détecteurs piézoélectriques orientée de façon non orthogonale par rapport à la direction longitudinale de la voie de passage, de telle sorte que chaque roue d'un véhicule vient au contact de plusieurs détecteurs piézoélectriques du capteur selon l'invention, qui sont ainsi décalés selon la direction longitudinale de la voie de passage. L'invention concerne également un détecteur piézoélectrique et un capteur caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. In addition, advantageously a sensor according to the invention comprises an electronic circuit for processing the detection signals from the different piezoelectric detectors, and said electronic processing circuit is adapted to produce digital data representative of the pressure force measured by each piezoelectric detector. , the speed of passage of each wheel of the vehicle, and the weight of the vehicle transmitted at each wheel of the vehicle. The calculation of the passage speed and the weight of the vehicle can be easily obtained in the embodiment in which the sensor according to the invention comprises several parallel rows of detectors juxtaposed on the same base, so that each wheel of a vehicle rolling rolls successively on several piezoelectric detectors (of several successive rows). Nevertheless, this calculation can also be obtained with other configurations, for example with a single row of piezoelectric detectors oriented non-orthogonal to the longitudinal direction of the passageway, so that each wheel of a vehicle comes into contact with several piezoelectric sensors of the sensor according to the invention, which are thus offset in the longitudinal direction of the passageway. The invention also relates to a piezoelectric detector and a sensor characterized in combination by all or some of the characteristics mentioned above or below.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :  Other objects, features and advantages of the invention will appear on reading the following non-limiting description which refers to the appended figures in which:
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un détecteur piézoélectrique selon un premier mode de réalisation de l'invention,  FIG. 1 is a schematic perspective view of a piezoelectric detector according to a first embodiment of the invention,
- la figure 2 est une vue schématique en perspective éclatée illustrant les différentes pièces constitutives du détecteur de la figure 1 ,  FIG. 2 is a diagrammatic exploded perspective view illustrating the various component parts of the detector of FIG. 1,
- la figure 3 est une vue partielle en perspective illustrant une extrémité longitudinale d'un capteur selon un premier mode de réalisation de l'invention,  FIG. 3 is a partial perspective view illustrating a longitudinal end of a sensor according to a first embodiment of the invention,
- la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe verticale longitudinale d'un capteur selon l'invention doté de détecteurs piézoélectriques selon le premier mode de réalisation de l'invention et mis en place dans une voie de passage de véhicules,  FIG. 4 is a partial schematic view in longitudinal vertical section of a sensor according to the invention provided with piezoelectric detectors according to the first embodiment of the invention and implemented in a vehicle passageway,
- la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe verticale transversale partielle d'un capteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention doté de détecteurs piézoélectriques selon le premier mode de réalisation de l'invention et mis en place dans une voie de passage de véhicules,  FIG. 5 is a partial schematic view in partial transverse vertical section of a sensor according to a second embodiment of the invention provided with piezoelectric detectors according to the first embodiment of the invention and set up in a way of passage of vehicles,
- la figure 6 est un schéma synoptique d'un circuit électronique d'un détecteur piézoélectrique d'un capteur selon un mode de réalisation de l'invention,  FIG. 6 is a block diagram of an electronic circuit of a piezoelectric detector of a sensor according to one embodiment of the invention,
- la figure 7 est un organigramme d'un mode de réalisation d'un procédé de traitement signal réalisé par le circuit de compensation du circuit de la figure 6 à chaque itération,  FIG. 7 is a flowchart of an embodiment of a signal processing method implemented by the compensation circuit of the circuit of FIG. 6 at each iteration,
- la figure 8 est un graphe en trois dimensions illustrant un exemple de signaux délivrés par un capteur selon le premier mode de réalisation de l'invention lors du passage d'une roue de véhicule,  FIG. 8 is a three-dimensional graph illustrating an example of signals delivered by a sensor according to the first embodiment of the invention during the passage of a vehicle wheel,
- la figure 9 est un graphe en deux dimensions illustrant l'un des signaux de la figure 8, - la figure 10 est un graphe en trois dimensions illustrant un exemple de signaux délivrés par un capteur selon le deuxième mode de réalisation de l'invention lors du passage d'une roue de véhicule, FIG. 9 is a two-dimensional graph illustrating one of the signals of FIG. 8, FIG. 10 is a three-dimensional graph illustrating an example of signals delivered by a sensor according to the second embodiment of the invention during the passage of a vehicle wheel,
- la figure 1 1 est un graphe en deux dimensions illustrant l'un des signaux de la figure 10,  FIG. 11 is a two-dimensional graph illustrating one of the signals of FIG. 10,
- la figure 12 est schéma synoptique d'un mode de réalisation d'un circuit principal de traitement d'un capteur selon l'invention,  FIG. 12 is a block diagram of an embodiment of a main circuit for processing a sensor according to the invention,
- la figure 13 est une vue schématique en perspective éclatée d'un détecteur piézoélectrique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,  FIG. 13 is a schematic exploded perspective view of a piezoelectric detector according to a second embodiment of the invention,
- la figure 14 est une vue schématique partielle en coupe verticale transversale d'un détecteur de la figure 13, lors d'une étape d'assemblage de ce dernier, le plateau de roulage n'étant en particulier pas représenté,  FIG. 14 is a partial schematic view in transverse vertical section of a detector of FIG. 13, during a step of assembling the latter, the rolling plate being in particular not shown,
- la figure 15 est une vue schématique partielle en coupe verticale longitudinale du détecteur de la figure 14 à l'état entièrement assemblé,  FIG. 15 is a partial schematic view in longitudinal vertical section of the detector of FIG. 14 in the fully assembled state,
- la figure 16 est une vue schématique partielle en coupe verticale transversale partielle d'un capteur selon un troisième mode de réalisation de l'invention doté d'une rangée de détecteurs piézoélectriques selon le deuxième mode de réalisation de l'invention et mis en place dans une voie de passage de véhicules.  FIG. 16 is a partial schematic view in partial transverse vertical section of a sensor according to a third embodiment of the invention provided with a row of piezoelectric detectors according to the second embodiment of the invention and put in place in a vehicle lane.
Un capteur selon l'invention comprend une poutre 1 1 destinée à être placée en travers d'une voie de passage de véhicules roulants de telle sorte que le capteur présente une face supérieure libre 12 sur laquelle roulent les roues des véhicules empruntant ladite voie de passage.  A sensor according to the invention comprises a beam 1 1 intended to be placed across a passageway for moving vehicles so that the sensor has a free upper surface 12 on which the wheels of vehicles traveling along said passageway roll. .
Cette poutre 1 1 est de préférence rigide, c'est à dire adaptée pour ne subir sensiblement aucune déformation sous l'effet du passage des véhicules roulants considérés les plus lourds, par exemple jusqu'à 40t dans le cas de voie routières ou autoroutières. Il est à noter cependant que l'invention permet de s'affranchir des caractéristiques mécaniques de la poutre 1 1 , qui peut être réalisée en matériau peu onéreux, par exemple en alliage d'aluminium, en acier ou en matériau synthétique rigide polymérique et/ou composite.  This beam 1 1 is preferably rigid, that is to say adapted to undergo substantially no deformation under the effect of the passage of the heavier vehicles considered, for example up to 40t in the case of roads or highways. It should be noted, however, that the invention eliminates the mechanical characteristics of the beam 1 1, which can be made of inexpensive material, for example aluminum alloy, steel or polymeric rigid synthetic material and / or composite.
La poutre 1 1 présente une face supérieure plane horizontale, dite embase 13, sur laquelle sont juxtaposés des détecteurs piézoélectriques 14 mécaniquement indépendants les uns des autres (outre le fait qu'ils sont portés par la même embase rigide 13), de façon à former un dallage de ladite face supérieure 12 du capteur selon l'invention. La poutre 1 1 est formée de préférence d'un profilé à section droite transversale en I dans l'exemple représenté sur les figures, mais qui peut être en variante un profilé à section droite transversale en H, ou polygonale creuse ou pleine... Il est à noter en particulier que l'utilisation d'une poutre 1 1 creuse permet l'insertion d'accessoires, par exemple un circuit 50 principal de traitement des signaux tel que décrit ci-après, dans le volume central de la poutre par une extrémité longitudinale ouverte de cette dernière. The beam 1 1 has a flat horizontal top face, said base 13, on which are juxtaposed piezoelectric detectors 14 mechanically independent of each other (in addition to being carried by the same rigid base 13), so as to form a tiling of said upper face 12 of the sensor according to the invention. The beam 1 1 is preferably formed of a cross-section section I in the example shown in the figures, but which may alternatively be a cross-section section in H, or polygonal hollow or solid ... It should be noted in particular that the use of a hollow beam 1 1 allows the insertion of accessories, for example a main circuit 50 signal processing as described below, in the central volume of the beam by an open longitudinal end of the latter.
Chaque détecteur piézoélectrique 14 comprend au moins un élément sensible piézoélectrique 15 apte à délivrer un signal de charges électriques en fonction des efforts de compression qu'il subit, par exemple et de préférence un bloc de matériau synthétique piézoélectrique, plus particulièrement et avantageusement une rondelle de céramique piézoélectrique polycristalline, de préférence sans plomb.  Each piezoelectric detector 14 comprises at least one piezoelectric sensitive element 15 capable of delivering an electric charge signal as a function of the compression forces it undergoes, for example and preferably a block of piezoelectric synthetic material, more particularly and advantageously a piezoelectric washer. polycrystalline piezoelectric ceramic, preferably lead-free.
Chaque élément sensible piézoélectrique 15 est interposé dans un assemblage propre d'une part à soumettre chaque élément sensible piézoélectrique 15 à une précontrainte de compression verticale, et d'autre part à transmettre à chaque élément sensible piézoélectrique 15 les efforts de compression générés par le passage d'une roue de véhicule au-dessus du détecteur piézoélectrique 14.  Each piezoelectric sensitive element 15 is interposed in a proper assembly on the one hand to subject each piezoelectric sensitive element 15 to a vertical compression prestress, and on the other hand to transmit to each piezoelectric sensitive element 15 the compression forces generated by the passage of a vehicle wheel above the piezoelectric detector 14.
Chaque détecteur piézoélectrique 14 est adapté pour délivrer un signal électrique, dit signal de détection, représentatif de la force de pression exercée sur ce détecteur piézoélectrique 14 par le passage d'une roue de véhicule. Ce signal de détection est de préférence élaboré et délivré par un circuit électronique 18 intégré dans chaque détecteur piézoélectrique 14. Ce circuit électronique 18 est électriquement relié à chaque élément sensible piézoélectrique 15 pour en recevoir des signaux de charge.  Each piezoelectric detector 14 is adapted to deliver an electrical signal, said detection signal, representative of the pressure force exerted on this piezoelectric detector 14 by the passage of a vehicle wheel. This detection signal is preferably developed and delivered by an electronic circuit 18 integrated in each piezoelectric detector 14. This electronic circuit 18 is electrically connected to each piezoelectric sensitive element 15 to receive charging signals.
Dans le mode de réalisation préférentiel de l'invention, chaque détecteur piézoélectrique 14 comprend au moins un -notamment un unique- élément sensible piézoélectrique 15 qui est une plaquette en forme de rondelle annulaire aplatie (couronne) symétrique de révolution autour d'un axe 19, ce qui permet en particulier de ménager un espace central 20 creux formant logement de réception pour ledit circuit électronique 18. Cet espace central est de préférence ensuite rempli d'un matériau 23 synthétique protecteur mou -notamment en silicone- protégeant le circuit électronique 18 des vibrations et de l'humidité. Les dimensions de cette rondelle 15 piézoélectrique sont par exemple les suivantes : diamètre externe compris entre 25mm et 35mm, par exemple de l'ordre de 30mm; diamètre interne compris entre 15mm et 25mm, par exemple de l'ordre de 20mm; épaisseur comprise entre 0,1mm et 1mm, par exemple de l'ordre de 0,5mm. In the preferred embodiment of the invention, each piezoelectric detector 14 comprises at least one-in particular a single-piezoelectric sensitive element 15 which is a plate-shaped flattened annular washer (ring) symmetrical of revolution about an axis 19 , which makes it possible in particular to provide a hollow central space 20 forming receiving accommodation for said Electronic circuit 18. This central space is preferably then filled with a soft plastic protective material 23 - in particular silicon - protecting the electronic circuit 18 from vibrations and moisture. The dimensions of this piezoelectric washer are for example the following: outer diameter between 25mm and 35mm, for example of the order of 30mm; inner diameter between 15mm and 25mm, for example of the order of 20mm; thickness between 0.1mm and 1mm, for example of the order of 0.5mm.
Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux en ce qu'il permet d'optimiser la quantité de matériau piézoélectrique nécessaire et suffisante pour la sensibilité du détecteur piézoélectrique 14, la géométrie de l'assemblage et l'encombrement général du détecteur piézoélectrique 14 qui est particulièrement compact dans les directions horizontales et peu épais (extraplat), au regard de ses performances, notamment en sensibilité. Il est à noter à cet égard qu'une faible épaisseur du détecteur piézoélectrique 14 est particulièrement avantageuse notamment pour éviter la perturbation des signaux par les effets de cisaillement dans les directions horizontales, les déformations induites sur la voie de passage par les roues du véhicule avant que celles-ci n'arrivent au-dessus du capteur, et les détecteurs adjacents.  This embodiment is particularly advantageous in that it makes it possible to optimize the quantity of piezoelectric material necessary and sufficient for the sensitivity of the piezoelectric detector 14, the geometry of the assembly and the overall bulk of the piezoelectric detector 14 which is particularly compact in horizontal directions and thin (extra flat), given its performance, especially in sensitivity. It should be noted in this regard that a small thickness of the piezoelectric detector 14 is particularly advantageous, in particular to avoid the disturbance of the signals by the shear effects in the horizontal directions, the deformations induced on the passageway by the wheels of the front vehicle. that these do not arrive above the sensor, and the adjacent detectors.
Chaque détecteur piézoélectrique 14 comprend un plateau 16 de roulage propre présentant une face plane supérieure, dite face 17 de mesure, agencée pour recevoir intégralement l'effort résultant du passage d'une roue de véhicule roulant au-dessus de ce plateau 16 de roulage et au contact de cette face 17 de mesure, et pour transmettre cet effort à chaque élément sensible piézoélectrique 15 dudit détecteur piézoélectrique. La face 17 de mesure est orthogonale à l'axe 19 de symétrie de l'élément sensible piézoélectrique 15, cet axe 19 constituant la direction de mesure des efforts de pression. Dans les exemples représentés sur les figures et en particulier dans le cas d'un capteur de passage de véhicules roulants, la face 17 de mesure est plane horizontale (parallèle à l'embase 13), et la direction de mesure correspondant à l'axe 19 est verticale (orthogonale à l'embase 13 et à la face 17 de mesure).  Each piezoelectric detector 14 comprises a clean rolling plate 16 having an upper planar face, called measuring face 17, arranged to receive fully the force resulting from the passage of a wheel of a vehicle running above this plate 16 of rolling and in contact with this measurement face 17, and for transmitting this force to each piezoelectric sensitive element 15 of said piezoelectric detector. The measurement face 17 is orthogonal to the axis 19 of symmetry of the piezoelectric sensitive element 15, this axis 19 constituting the direction of measurement of the pressure forces. In the examples shown in the figures and in particular in the case of a sensor for moving vehicles, the measurement face 17 is horizontal flat (parallel to the base 13), and the measurement direction corresponding to the axis 19 is vertical (orthogonal to the base 13 and the face 17 of measurement).
Le plateau 16 de roulage de chaque détecteur piézoélectrique 14 est distinct et distant des plateaux 16 de roulage des autres détecteurs piézoélectriques 14 qui le jouxtent, de sorte que chaque détecteur piézoélectrique 14 reçoit exclusivement l'effort résultant du passage d'une roue de véhicule roulant au-dessus du plateau de roulage de ce détecteur piézoélectrique 14. The rolling plate 16 of each piezoelectric detector 14 is distinct and remote from the trailing plates 16 of the other piezoelectric detectors. 14 that adjoin it, so that each piezoelectric detector 14 receives exclusively the force resulting from the passage of a wheel of a vehicle running over the rolling plate of this piezoelectric detector 14.
Le plateau 16 de roulage comprend une plaque 16a de base rigide -notamment en alliage d'aluminium, en acier ou en matériau synthétique rigide polymérique et/ou composite-, rectangulaire ou carrée, définissant le format, l'encombrement et les dimensions horizontales du détecteur piézoélectrique 14, cette plaque 16a de base étant surmontée d'une couche 16b de mise à niveau et d'usure, formée d'un matériau synthétique rigide et dur -notamment une résine époxy chargée de silice- dont l'épaisseur peut être ajustée par polissage après intégration du capteur dans une voie de passage pour assurer un nivellement correct des différents détecteurs piézoélectriques 14 (affleurement avec le revêtement routier) et former ladite face 17 de mesure sur laquelle une roue de véhicule peut venir rouler.  The rolling plate 16 comprises a rigid base plate 16a - in particular aluminum alloy, steel or polymeric rigid material and / or composite-, rectangular or square, defining the size, size and horizontal dimensions of the piezoelectric detector 14, this base plate 16a being surmounted by a layer 16b leveling and wear, formed of a rigid and hard synthetic material -in particular a silica-filled epoxy resin whose thickness can be adjusted by polishing after integration of the sensor in a passageway to ensure proper leveling of the different piezoelectric detectors 14 (outcropping with the road surface) and form said measuring face 17 on which a vehicle wheel can come rolling.
Chaque détecteur piézoélectrique 14 comprend aussi une semelle 21 rigide formée d'une plaque rigide -notamment en alliage d'aluminium, en acier ou en matériau synthétique rigide polymérique et/ou composite-, rectangulaire ou carrée, de mêmes format et dimensions que le plateau 16 de roulage.  Each piezoelectric detector 14 also comprises a rigid sole 21 formed of a rigid plate -particularly aluminum alloy, steel or polymeric rigid material and / or composite-, rectangular or square, the same size and dimensions as the plateau 16 of driving.
La semelle 21 est appliquée sur l'embase 13. La plaque 16a du plateau 16 de roulage est reliée à la semelle 21 par un manchon 22 périphérique flexible qui les maintient ensemble en appliquant la plaque 16a (et donc le plateau 16 de roulage) sur chaque élément piézoélectrique 15 avec une précontrainte de compression verticale.  The soleplate 21 is applied to the base 13. The plate 16a of the rolling plate 16 is connected to the sole 21 by a flexible peripheral sleeve 22 which holds them together by applying the plate 16a (and thus the rolling plate 16) on each piezoelectric element 15 with a vertical compression prestress.
Le manchon 22 peut être formé d'un soufflet élastique - notamment à section droite radiale en forme générale de S comme dans l'exemple représenté -en alliage d'aluminium, en acier ou en matériau synthétique élastique en flexion polymérique et/ou composite-. Le manchon 22 présente un chant 24 inférieur circulaire soudé sur la semelle 21, et un chant 25 supérieur circulaire soudé avec précontrainte de compression verticale sous la plaque 16a du plateau 16 de roulage. Ainsi, le manchon 22 est étanche et délimite un espace interne recevant chaque élément sensible piézoélectrique 15, les différents éléments constitutifs de l'assemblage mécanique, ainsi que le circuit électronique 18. Le manchon 22 est élastiquement déformable en compression/traction verticale, et est aussi adapté pour absorber les éventuels efforts en cisaillement horizontal subis par le capteur. The sleeve 22 may be formed of an elastic bellows - in particular with a radial cross-section in the general S-shape as in the example shown - in aluminum alloy, in steel or in synthetic material elastic in polymeric bending and / or composite . The sleeve 22 has a circular lower edge 24 welded to the sole 21, and a circular upper edge 25 welded with vertical compression prestressing under the plate 16a of the rolling plate 16. Thus, the sleeve 22 is sealed and delimits an internal space receiving each piezoelectric sensitive element 15, the various constituent elements of the mechanical assembly, as well as the electronic circuit 18. The sleeve 22 is elastically deformable compression / vertical traction, and is also adapted to absorb any horizontal shear forces experienced by the sensor.
Pour permettre la liaison par soudure du manchon 22 à la semelle 21 et à la plaque 16a du plateau de roulage, les matériaux constitutifs de ces différentes pièces sont choisis de façon à être compatibles avec un tel assemblage par soudure. Avantageusement, elles sont constituées de la même matière -notamment en alliage d'aluminium, en acier ou en matériau synthétique rigide et élastique en flexion polymérique et/ou composite-. En variante, rien n'empêche de prévoir que le manchon 22 soit formé d'une seule et même pièce issue de fabrication (notamment issue de moulage) que la semelle 21, ou que la plaque 16a du plateau de roulage. Le manchon 22 présente une faible hauteur axiale verticale, inférieure à son plus grand diamètre, et inférieure à 15mm -notamment comprise entre 3mm et 10mm, typiquement de l'ordre de 6mm à 7mm-. Le plus grand diamètre extérieur du manchon 22, qui correspond de préférence au plus près aux dimensions horizontales du plateau de roulage, est par exemple compris entre 40mm et 60mm -notamment de l'ordre de 50mm-. Ainsi, le rapport entre la hauteur axiale du manchon 22 sur son encombrement radial est avantageusement compris entre 1/12 et 1/2, par exemple de l'ordre de 1/6. En ce sens, le manchon 22 et le détecteur selon l'invention peuvent être qualifiés d'extraplats. Le plus petit diamètre intérieur du manchon 22 est par exemple compris entre 26mm et 36mm, par exemple de l'ordre de 31mm.  To allow the connection by welding of the sleeve 22 to the sole 21 and the plate 16a of the rolling plate, the constituent materials of these different parts are chosen to be compatible with such a welded joint. Advantageously, they are made of the same material -particularly aluminum alloy, steel or rigid synthetic material and elastic polymeric bending and / or composite-. In a variant, nothing prevents the sleeve 22 from being formed from one and the same piece of manufacture (in particular after molding) as the soleplate 21 or the plate 16a of the rolling plate. The sleeve 22 has a low vertical axial height, less than its largest diameter, and less than 15 mm, in particular between 3 mm and 10 mm, typically of the order of 6 mm to 7 mm. The largest outer diameter of the sleeve 22, which preferably corresponds as closely as possible to the horizontal dimensions of the rolling plate, is for example between 40 mm and 60 mm, in particular of the order of 50 mm -1. Thus, the ratio between the axial height of the sleeve 22 on its radial space is advantageously between 1/12 and 1/2, for example of the order of 1/6. In this sense, the sleeve 22 and the detector according to the invention can be called extra flat. The smallest inner diameter of the sleeve 22 is for example between 26mm and 36mm, for example of the order of 31mm.
Pour obtenir la précontrainte de compression verticale, le manchon 22 est étiré axialement élastiquement avant la réalisation des deux soudures de ces chants 24, 25 à la semelle 21 et, respectivement, à la plaque 16a du plateau de roulage. Par exemple, on réalise dans une première étape la soudure du chant 24 inférieur à la semelle 21, puis on réalise l'assemblage de l'élément piézoélectrique et on assemble le plateau 16 de roulage à l'intérieur du manchon 22, en comprimant le plateau 16 de roulage contre la rondelle 32, puis on contraint élastiquement axialement le manchon 22 (en l'étirant légèrement vers le haut en prenant appui sur l'épaulement formé par le S ou par l'un des soufflets du manchon 22) de sorte que son chant 25 supérieur arrive au contact de la plaque 16a du plateau de roulage, puis on réalise la soudure du chant 25 supérieur sous la plaque 16a du plateau de roulage alors que le manchon 22 est maintenu étiré axialement. Le manchon 22 ainsi élastiquement déformé en traction axiale lors de l'assemblage assure la précontrainte axiale de l'ensemble. L'ordre de ces étapes peut être différent. To obtain the vertical compression prestressing, the sleeve 22 is stretched axially elastically before the two welds of these edges 24, 25 are made to the sole 21 and, respectively, to the plate 16a of the rolling plate. For example, in a first step, welding of the edge 24 below the sole 21 is performed, then the assembly of the piezoelectric element is carried out and the rolling plate 16 is assembled inside the sleeve 22, compressing the 16 tray rolling against the washer 32, then axially elastically constrains the sleeve 22 (by stretching it slightly upwards by bearing on the shoulder formed by the S or by one of the bellows of the sleeve 22) so its upper edge comes into contact with the plate 16a of the rolling plate, then the upper edge 25 is welded under the plate 16a of the rolling plate while the sleeve 22 is held axially stretched. The sleeve 22 and elastically deformed in axial tension during assembly ensures the axial prestressing of the assembly. The order of these steps may be different.
La semelle 21 présente un logement 26 cylindrique recevant un disque 27 en matériau diélectrique rigide de haute dureté, par exemple un thermoplastique choisi dans le groupe formé du polyétheréthercétone (PEEK) et des polymères à cristaux liquides (LCP). Le logement 26 cylindrique a notamment pour fonction de permettre au détecteur 14 piézoélectrique de résister aux éventuelles contraintes de cisaillement horizontal, en empêchant le transfert à la rondelle 15 piézoélectrique des efforts de cisaillement horizontal éventuellement impartis sur le plateau 16 de roulage. Le disque 27 est encastré dans le logement 26 et bloqué horizontalement dans ce dernier. Le disque 27 reçoit une couronne 29 de matériau électriquement conducteur de dimensions horizontales correspondant à celles de la rondelle piézoélectrique 15 qui surmonte ladite couronne 29. La couronne 29 présente au moins une bande radiale 30 de connexion électrique à une borne d'entrée du circuit électronique 18.  The sole 21 has a cylindrical housing 26 receiving a disc 27 made of rigid dielectric material of high hardness, for example a thermoplastic selected from the group consisting of polyetheretherketone (PEEK) and liquid crystal polymers (LCP). The cylindrical housing 26 has the particular function of enabling the piezoelectric detector 14 to withstand any horizontal shear stresses, by preventing the transfer to the piezoelectric washer of horizontal shear forces possibly imparted on the rolling plate 16. The disk 27 is embedded in the housing 26 and blocked horizontally in the latter. The disc 27 receives a ring 29 of electrically conductive material of horizontal dimensions corresponding to those of the piezoelectric washer 15 which surmounts said ring gear 29. The ring 29 has at least one radial band 30 of electrical connection to an input terminal of the electronic circuit 18.
La rondelle piézoélectrique 15 est surmontée par une rondelle 31 supérieure rigide -notamment en alliage d'aluminium, en acier ou en matériau synthétique rigide polymérique et/ou composite-. Le logement 26 cylindrique de la semelle 21 est suffisamment haut pour loger le disque 27 isolant, la couronne 29 conductrice, la rondelle 15 piézoélectrique, et la rondelle 31 supérieure conductrice, dont le bord périphérique 32 est soudé -par exemple par soudure laser- au bord 33 supérieur de la paroi 34 de la semelle 21 formant ledit logement 26 cylindrique, de façon à relier la face supérieure de la rondelle piézoélectrique 15 à la masse électrique du détecteur piézoélectrique 14, et de préférence avec une légère précontrainte de compression verticale de l'ensemble ainsi empilé dans le logement 26, et donc en particulier de la rondelle piézoélectrique 15, de façon à assurer les contacts entre ses différentes pièces. Il est à noter cependant que la paroi 34 cylindrique de la semelle 21 formant le logement 26 cylindrique présente une raideur de déformations en traction/compression verticale beaucoup plus faible que celle de l'empilage de la rondelle 15 piézoélectrique et de la rondelle 31 supérieure, de sorte que la rondelle 15 piézoélectrique est, dans ce mode de réalisation, précontrainte verticalement en compression principalement par le manchon 22. The piezoelectric washer 15 is surmounted by a washer 31 upper rigid -notamment aluminum alloy, steel or polymeric rigid material and / or composite-. The cylindrical housing 26 of the soleplate 21 is sufficiently high to accommodate the insulating disk 27, the conductive ring 29, the piezoelectric washer 15, and the upper conductive washer 31, the peripheral edge 32 of which is welded, for example by laser welding. upper edge 33 of the wall 34 of the sole 21 forming said cylindrical housing 26, so as to connect the upper face of the piezoelectric washer 15 to the electrical ground of the piezoelectric detector 14, and preferably with a slight vertical compression prestressing of the together so stacked in the housing 26, and therefore in particular of the piezoelectric washer 15, so as to ensure the contacts between its different parts. It should be noted, however, that the cylindrical wall 34 of the sole 21 forming the cylindrical housing 26 has a stiffness of deformations in tension / vertical compression much lower than that of the stack of the piezoelectric washer and the washer 31 upper, so the puck 15 In this embodiment, the piezoelectric element is vertically preloaded in compression mainly by the sleeve 22.
La plaque 16a du plateau 16 de roulage présente une jupe 35 centrale en saillie vers le bas de façon à présenter une face 36 de même dimensions et format que la rondelle piézoélectrique 15, et appliquée au contact de la face supérieure 37 de la rondelle 31 supérieure qui est en appui sur la rondelle piézoélectrique 15. Il est à noter que les faces 36 et 37 en contact peuvent glisser l'une par rapport à l'autre horizontalement, ce qui permet d'isoler la face supérieure de la rondelle piézoélectrique 15 des éventuels efforts de cisaillement horizontal.  The plate 16a of the rolling plate 16 has a central skirt 35 projecting downwardly so as to have a face 36 of the same dimensions and size as the piezoelectric washer 15, and applied in contact with the upper face 37 of the washer 31 upper which bears against the piezoelectric washer 15. It should be noted that the faces 36 and 37 in contact can slide relative to each other horizontally, which makes it possible to isolate the upper face of the piezoelectric washer 15 from the possible shearing forces horizontally.
Les plateaux 16 de roulage des différents détecteurs piézoélectriques 14 sont de même forme rectangulaire -notamment et de préférence carrée comme dans l'exemple représenté- et de mêmes dimensions, les différents détecteurs piézoélectriques 14 étant juxtaposés sur l'embase 13 parallèlement les uns aux autres, leurs faces 17 planes supérieures libres formant un dallage de la face supérieure 12 libre du capteur selon l'invention. À cet égard, plusieurs variantes de réalisation sont possibles selon les applications. Dans une première variante de réalisation représentée figure 3, le dallage ne comprend qu'une rangée unique de détecteurs piézoélectriques 14, alignés les uns à côté des autres le long de la poutre 1 1, l'embase 13 présentant une largeur correspondant à celle de la semelle 21 d'un détecteur piézoélectrique 14. Dans une deuxième variante de réalisation représentée figure 5, le capteur selon l'invention comprend deux rangées successives de détecteurs piézoélectriques 14, l'embase 13 présentant une largeur adaptée pour recevoir deux semelles 21 de deux détecteurs piézoélectriques 14, avec un espace de séparation entre ces deux semelles 21. Sur la figure 5, un détecteur 14 piézoélectrique de la première rangée est représenté en coupe par un plan médian vertical sur la gauche de la figure, tandis qu'un deuxième détecteur 14 piézoélectrique de la deuxième rangée est représenté non coupé sur la droite de la figure. D'autres variantes sont possibles, et par exemple un capteur selon l'invention peut être formé d'un dallage comprenant plus de deux rangées successives selon la direction longitudinale de la voie de passage.  The trays 16 for rolling the various piezoelectric detectors 14 are of the same rectangular shape - particularly and preferably square as in the example shown - and of the same dimensions, the different piezoelectric detectors 14 being juxtaposed on the base 13 in parallel with each other their free upper plane faces 17 forming a tiling of the free upper face 12 of the sensor according to the invention. In this regard, several variants are possible depending on the application. In a first variant embodiment shown in FIG. 3, the pavement comprises only a single row of piezoelectric detectors 14, aligned one beside the other along the beam 11, the base 13 having a width corresponding to that of the flange 21 of a piezoelectric detector 14. In a second variant embodiment represented in FIG. 5, the sensor according to the invention comprises two successive rows of piezoelectric detectors 14, the base 13 having a width adapted to receive two soles 21 of two piezoelectric detectors 14, with a separation space between these two flanges 21. In FIG. 5, a piezoelectric detector 14 of the first row is shown in section through a vertical median plane on the left of the figure, while a second detector 14 piezoelectric of the second row is shown uncut on the right of the figure. Other variants are possible, and for example a sensor according to the invention may be formed of a pavement comprising more than two successive rows in the longitudinal direction of the passageway.
Le plateau 16 de roulage de chaque détecteur piézoélectrique 14 présente une largeur (dimension parallèlement à la direction longitudinale de l'embase 13 et de la poutre 1 1) inférieure à 10cm, par exemple comprise entre 4cm et 6cm, notamment avantageusement de l'ordre de 5cm. La largeur de chaque plateau 16 de roulage est en tout état de cause inférieure à la largeur d'une roue de véhicule destinée à être détectée par un capteur selon l'invention, de telle sorte qu'une roue qui passe sur un tel capteur est nécessairement détectée par plusieurs détecteurs piézoélectriques 14 distincts. La longueur du plateau 16 de roulage (dimension orthogonale à la direction longitudinale du support commun et correspondant à la direction de passage d'une roue de véhicule sur le plateau de roulage) est de préférence supérieure ou égale à la largeur du plateau 16 de roulage. Dans les modes de réalisation représentés, le plateau 16 de roulage de chaque détecteur piézoélectrique est de forme carrée. The rolling plate 16 of each piezoelectric detector 14 has a width (dimension parallel to the longitudinal direction of the base 13 and the beam 1 1) less than 10cm, for example between 4cm and 6cm, especially preferably of the order of 5cm. The width of each rolling plate 16 is in any case less than the width of a vehicle wheel intended to be detected by a sensor according to the invention, so that a wheel which passes on such a sensor is necessarily detected by several separate piezoelectric detectors 14. The length of the rolling plate 16 (dimension orthogonal to the longitudinal direction of the common support and corresponding to the direction of passage of a vehicle wheel on the rolling plate) is preferably greater than or equal to the width of the rolling plate 16. . In the embodiments shown, the rolling plate 16 of each piezoelectric detector is of square shape.
L'épaisseur d'un détecteur piézoélectrique 14, entre la semelle 21 et la face supérieure de la plaque 16a du plateau 16 de roulage (c'est-à-dire sans tenir compte de la couche de remplissage 16b de mise à niveau et d'usure) peut être inférieure à 20mm, par exemple de l'ordre de 15mm. En conséquence, l'épaisseur totale d'un tel détecteur piézoélectrique 14 selon l'invention entre la face inférieure de la semelle 21 et ladite face 17 de mesure dépend de l'épaisseur donnée à la couche de remplissage 16b, mais peut être inférieure à 4cm, par exemple de l'ordre de 25mm.  The thickness of a piezoelectric detector 14, between the sole 21 and the upper face of the plate 16a of the rolling plate 16 (that is to say without taking into account the filling layer 16b leveling and 'wear) may be less than 20mm, for example of the order of 15mm. Consequently, the total thickness of such a piezoelectric detector 14 according to the invention between the lower face of the soleplate 21 and said measurement face 17 depends on the thickness given to the filling layer 16b, but can be less than 4cm, for example of the order of 25mm.
Les plateaux 16 de roulage des différents détecteurs piézoélectriques 14 juxtaposés sur l'embase 13 sont séparés les uns des autres selon la direction longitudinale de la poutre 1 1 d'une distance ds de séparation qui est différente de zéro, les différents détecteurs piézoélectriques 14 ne se touchant pas et étant ainsi indépendants mécaniquement les uns des autres par rapport aux efforts appliqués sur les plateaux de roulage, mais cette distance ds de séparation est de préférence aussi faible que possible, notamment inférieure à 2cm, par exemple comprise entre 1mm et 10mm. Avantageusement, la distance ds de séparation est inférieure à la moitié de la largeur d'un plateau 16 de roulage. Dans le cas d'un capteur comprenant plusieurs rangées parallèles de détecteurs piézoélectriques, les détecteurs piézoélectriques 14 sont également séparés les uns des autres d'une distance ds de séparation non nulle selon la direction horizontale orthogonale à la direction longitudinale de la poutre 1 1 qui correspond à la direction longitudinale de la voie de passage lorsque le capteur selon l'invention est placé avec la poutre 1 1 orthogonale à cette dernière. Plus généralement, un détecteur piézoélectrique 14 d'un capteur selon l'invention est séparé de tous les autres détecteurs piézoélectriques 14 qui le jouxtent d'une telle distance ds de séparation non nulle et aussi faible que possible mais néanmoins suffisante, notamment pour prendre en considération les éventuels déformations de la poutre en évitant toute interaction mutuelle des détecteurs adjacents. De préférence, cette distance ds de séparation est la même dans toutes les directions, mais rien n'empêche, si le besoin s'en fait sentir, de réaliser un dallage différent, avec des distances de séparation qui varient selon la direction entre les détecteurs piézoélectriques 14 qui se jouxtent. Les signaux de détection délivrés par les différents détecteurs 14 piézoélectrique sont ainsi totalement indépendants les uns des autres. The trays 16 of rolling of the different piezoelectric detectors 14 juxtaposed on the base 13 are separated from each other in the longitudinal direction of the beam 1 1 by a distance ds of separation which is different from zero, the different piezoelectric detectors 14 do not not touching and thus being mechanically independent of each other with respect to the forces applied to the rolling plates, but this separation distance ds is preferably as low as possible, especially less than 2cm, for example between 1mm and 10mm. Advantageously, the distance ds separation is less than half the width of a tray 16 rolling. In the case of a sensor comprising several parallel rows of piezoelectric detectors, the piezoelectric detectors 14 are also separated from each other by a non-zero separation distance ds in the horizontal direction orthogonal to the longitudinal direction of the beam 1 1 which corresponds to the longitudinal direction of the passageway when the sensor according to the invention is placed with the beam 1 1 orthogonal to the latter. More generally, a piezoelectric detector 14 of a sensor according to the invention is separated from all the other piezoelectric detectors 14 which adjoin it with such a distance ds of non-zero separation and as low as possible but nevertheless sufficient, in particular to take into account Consider the possible deformations of the beam by avoiding any mutual interaction of the adjacent detectors. Preferably, this distance ds of separation is the same in all directions, but nothing prevents, if the need arises, to achieve a different tiling, with separation distances that vary in the direction between the detectors piezoelectric 14 which are adjacent. The detection signals delivered by the different piezoelectric detectors 14 are thus totally independent of one another.
Les semelles 21 des différents détecteurs piézoélectriques 14 sont fixées rigidement sur l'embase 13, par exemple par collage et/ou vissage et/ou sertissage, ... L'embase 13 de la poutre 1 1 peut être dotée de rails latéraux définissant des étriers en regard adaptés pour recevoir la semelle 21 de chaque détecteur piézoélectrique 14 de telle sorte que cette semelle 21 puisse coulisser longitudinalement entre ces étriers tout en étant bridée par ces derniers de façon à ne pas pouvoir être dissociée de l'embase 13 autrement que par coulissement longitudinal le long de la poutre 1 1 entre les étriers. Les étriers peuvent également être adaptés pour pouvoir être déformés plastiquement au niveau de chaque semelle 21, après mise en place de cette dernière, afin de la fixer rigidement à l'embase 13. Outre ces éventuels étriers, les détecteurs 14 piézoélectriques sont portés par l'embase 13 de la poutre 1 1 et s'étendent donc intégralement vers le haut au-dessus de l'embase 13 et de la poutre 1 1.  The soles 21 of the different piezoelectric detectors 14 are fixed rigidly on the base 13, for example by gluing and / or screwing and / or crimping, ... The base 13 of the beam 11 may be provided with lateral rails defining facing stirrups adapted to receive the sole 21 of each piezoelectric detector 14 so that the sole 21 can slide longitudinally between these stirrups while being clamped by the latter so as not to be dissociated from the base 13 other than by longitudinal sliding along the beam 1 1 between the stirrups. The stirrups can also be adapted to be plastically deformed at each sole 21 after insertion of the latter, in order to fix it rigidly to the base 13. In addition to these possible stirrups, the piezoelectric sensors 14 are worn by the base 13 of the beam 1 1 and therefore extend completely upwardly above the base 13 and the beam 1 1.
De préférence, un matériau 40 de remplissage est inséré dans les espaces séparant les différents détecteurs piézoélectriques 14 du capteur selon l'invention. Ce matériau de remplissage est choisi de façon à présenter une résistance mécanique en compression négligeable par rapport à celle de chaque détecteur piézoélectrique 14 et également un module d'élasticité en compression négligeable par rapport à celui de chaque détecteur piézoélectrique 14, notamment inférieur à 50 MPa. Il peut être en particulier choisi parmi les matériaux synthétiques aptes à être moulés, notamment parmi un silicone et un caoutchouc. Ce matériau de remplissage est en tout état de cause choisi de façon à préserver l'indépendance mécanique des différents détecteurs piézoélectriques 14 les uns vis-à-vis des autres. Autrement dit, il ne doit former aucune liaison entre les différents plateaux 16 de roulage, de sorte qu'un plateau 16 de roulage d'un détecteur piézoélectrique 14 peut subir un effort vertical de telle sorte que ce détecteur piézoélectrique 14 délivre un signal de détection de l'effort correspondant, sans qu'aucun des autres détecteurs piézoélectriques 14 adjacents ne délivrent un quelconque signal de détection et ne soit influencé par cet effort. Il est à noter que le fait que les détecteurs soient extraplats concourt aussi en grande partie à obtenir cette indépendance entre détecteurs adjacents. Preferably, a filling material 40 is inserted into the spaces separating the different piezoelectric detectors 14 of the sensor according to the invention. This filler material is chosen so as to have negligible compressive strength with respect to that of each piezoelectric detector 14 and also a negligible modulus of elasticity with respect to that of each piezoelectric detector 14, in particular less than 50 MPa. . It may in particular be chosen from synthetic materials that can be molded, in particular from a silicone and a rubber. This filling material is in everything chosen to preserve the mechanical independence of the different piezoelectric detectors 14 against each other. In other words, it must form no connection between the different trays 16 of rolling, so that a tray 16 rolling a piezoelectric detector 14 can undergo a vertical force so that the piezoelectric detector 14 delivers a detection signal of the corresponding force, without any of the other adjacent piezoelectric detectors 14 delivering any detection signal and being influenced by this effort. It should be noted that the fact that the detectors are extra flat also largely contributes to achieving this independence between adjacent detectors.
Un tel matériau 40 de remplissage peut être introduit dans la fabrication du capteur selon l'invention, et également à sa périphérie et autour de la partie supérieure de la poutre 1 1 avant son intégration dans une voie de passage, comme illustré par exemple sur les figures 4 et 5. Ce matériau 40 de remplissage peut être ainsi moulé autour de la partie supérieure de la poutre 1 1 et de l'ensemble des détecteurs piézoélectriques 14, y compris les espaces qui les séparent les uns des autres.  Such a filling material 40 may be introduced into the manufacture of the sensor according to the invention, and also at its periphery and around the upper part of the beam 1 1 before its integration in a passageway, as illustrated for example on the FIGS. 4 and 5. This filling material 40 can thus be molded around the upper part of the beam 1 1 and all the piezoelectric detectors 14, including the spaces which separate them from each other.
Pour l'intégration d'un tel capteur selon l'invention dans une voie de passage routière (voie de route, d'autoroute, de taxiway, de piste d'aéroport...), une saignée transversale est ménagée dans la voie, puis un volume 42 de résine - notamment une résine époxy chargée de silice-, est déposé au fond de la saignée, puis le capteur est mis en place avec la partie inférieure 41 de la poutre 1 1 qui est noyée dans ladite masse de résine avant son durcissement. De préférence, le volume 42 de résine époxy est en quantité suffisante pour occuper tout le volume de la saignée qui n'est pas occupé par le capteur lui-même.  For the integration of such a sensor according to the invention in a road crossing lane (highway, highway, taxiway, airport runway ...), a transverse groove is formed in the lane, then a volume 42 of resin - in particular a silica-filled epoxy resin - is deposited at the bottom of the groove, then the sensor is put in place with the lower part 41 of the beam 1 1 which is embedded in said resin mass before hardening. Preferably, the volume 42 of epoxy resin is in sufficient quantity to occupy the entire volume of the groove which is not occupied by the sensor itself.
La semelle 21 de chaque détecteur piézoélectrique 14 est dotée d'au moins une traversée isolante 45 s'étendant à travers son épaisseur et par laquelle passe un conducteur 46 de transmission du signal de détection de façon à relier une sortie 128 du circuit électronique 18 délivrant ledit signal de détection à une nappe 47 de connexion électrique s'étendant entre l'embase 13 et les différentes semelles 21 des différents détecteurs piézoélectriques 14, le long de l'embase 13. Le disque 27 est également doté d'un orifice de passage du conducteur 46 de transmission du signal de détection. The sole 21 of each piezoelectric detector 14 is provided with at least one insulating bushing 45 extending through its thickness and through which a conductor 46 for transmitting the detection signal passes so as to connect an output 128 of the electronic circuit 18 delivering said detection signal to a ply 47 of electrical connection extending between the base 13 and the different flanges 21 of the different piezoelectric detectors 14, along the base 13. The disc 27 is also provided with a passage opening of the conductor 46 for transmitting the detection signal.
La nappe 47 de connexion électrique présente des pistes parallèles, chaque piste étant connectée électriquement à l'un des conducteurs 46 de transmission du signal de détection de l'un des détecteurs piézoélectriques 14 du capteur, de sorte que tous les signaux de détection sont, dans ce mode de réalisation, délivrés en parallèle à un circuit électronique 50 principal de traitement des signaux délivrés par les différents détecteurs piézoélectriques 14 placé à l'une des extrémités de l'embase 13 destinée à être elle-même située sur un côté d'une voie de passage. Pour le passage de la nappe 47 de connexion électrique sans surépaisseur, chaque semelle 21 peut être dotée d'un renfoncement central 51 s'étendant en partie centrale et sur toute la longueur de la semelle 21 parallèlement à l'axe de la poutre 1 1.  The electrical connection layer 47 has parallel tracks, each track being electrically connected to one of the conductors 46 for transmitting the detection signal of one of the piezoelectric detectors 14 of the sensor, so that all the detection signals are, in this embodiment, delivered in parallel to a main electronic circuit 50 for processing the signals delivered by the different piezoelectric detectors 14 placed at one end of the base 13 intended to be itself located on a side of a passageway. For the passage of the ply 47 of electrical connection without extra thickness, each sole 21 may be provided with a central recess 51 extending in central part and over the entire length of the sole 21 parallel to the axis of the beam 1 1 .
Le circuit électronique 18 de chaque détecteur piézoélectrique 14 est adapté pour fournir un signal de détection sous forme d'une tension proportionnelle à l'effort vertical subit par le détecteur piézoélectrique 14, sans dérive. Il comprend à cet effet par exemple un amplificateur de charges et un circuit de compensation en boucle fermée, par exemple comme décrit par WO 2012031964 et/ou FR 2969279. Il est en pratique formé d'un circuit imprimé en forme générale de disque logé au centre de la rondelle formant l'élément sensible piézoélectrique 15 et recevant un circuit intégré (ASIC, FPGA,...).  The electronic circuit 18 of each piezoelectric detector 14 is adapted to provide a detection signal in the form of a voltage proportional to the vertical force experienced by the piezoelectric detector 14, without drift. For this purpose it comprises, for example, a charge amplifier and a closed-loop compensation circuit, for example as described by WO 2012031964 and / or FR 2969279. It is in practice formed of a printed circuit in the general form of a disk housed at center of the washer forming the piezoelectric sensitive element 15 and receiving an integrated circuit (ASIC, FPGA, ...).
L'élément sensible piézoélectrique 15 délivre, sur une borne 1 1 1, un signal (formé de charges électriques) traité par le circuit électronique 18 comprenant un amplificateur de charge comprenant, dans le mode de réalisation représenté figure 6, un amplificateur opérationnel 1 12 inverseur de gain élevé et une contre-réaction capacitive 1 16 de capacité C. La borne 1 1 1 de l'élément piézoélectrique 15 est reliée à l'entrée inverseuse 1 13 de l'amplificateur opérationnel 1 12, dont l'entrée non inverseuse 1 14 est reliée à la masse, et dont la sortie 1 15 délivre une tension proportionnelle à la charge produite par l'élément piézoélectrique 15. La branche capacitive 1 16 est reliée en parallèle entre la sortie 15 et l'entrée inverseuse 1 13 de l'amplificateur opérationnel 1 12 recevant le signal de l'élément piézoélectrique 15. L'élément sensible piézoélectrique 15 délivre un signal sous la forme d'impulsions, relativement brèves et correspondants aux passages des roues de véhicules sur le détecteur piézoélectrique 14, ces impulsions étant séparées par des plateaux de plus longue durée correspondant à des valeurs au moins sensiblement constantes de la pression subie par le plateau 16 de roulage du détecteur piézoélectrique 14, qui correspond à la pression atmosphérique en l'absence de passage d'une roue de véhicules. The piezoelectric sensitive element 15 delivers, on a terminal 11 1, a signal (formed of electrical charges) processed by the electronic circuit 18 comprising a charge amplifier comprising, in the embodiment shown in FIG. 6, an operational amplifier 12 high gain inverter and a capacitive feedback capacitance 1 16 C. The terminal 1 1 1 of the piezoelectric element 15 is connected to the inverting input 1 13 of the operational amplifier 1 12, whose non-inverting input 1 14 is connected to ground, and whose output 1 15 delivers a voltage proportional to the load produced by the piezoelectric element 15. The capacitive branch 1 16 is connected in parallel between the output 15 and the inverting input 1 13 of the operational amplifier 1 12 receiving the signal from the piezoelectric element 15. The piezoelectric sensitive element 15 delivers a signal in the form of pulses, relatively brief and corresponding to the vehicle wheel passages on the piezoelectric detector 14, these pulses being separated by trays of longer duration corresponding to values at least substantially constants of the pressure experienced by the rolling plate 16 of the piezoelectric detector 14, which corresponds to the atmospheric pressure in the absence of passage of a vehicle wheel.
Il est à noter que, selon les applications et les contraintes, l'amplificateur opérationnel 1 12 peut faire l'objet de différentes variantes de réalisation, et notamment peut être réalisé avec des architectures plus ou moins complexes.  It should be noted that, depending on the applications and the constraints, the operational amplifier 1 12 can be the subject of different embodiments, and in particular can be realized with more or less complex architectures.
Le circuit électronique 18 comprend en outre un circuit de compensation 1 17 formant un asservissement en boucle fermée délivrant un courant de compensation à l'entrée de l'amplificateur opérationnel du circuit électronique 18, en parallèle au signal délivré par l'élément piézoélectrique 15. Ce circuit de compensation 1 17 reçoit le signal de sortie (en tension) de la sortie 1 15 de l'amplificateur de charge. Le circuit de compensation 1 17 fournit un signal de correction en tension Ucorr sur une sortie 1 18 reliée à une borne d'une résistance 1 19 série dont l'autre borne est reliée à l'entrée 1 13 de l'amplificateur de charge recevant le signal délivré par l'élément piézoélectrique 15. La résistance 1 19, de valeur , transforme le signal de correction en tension Ucorr en un signal de correction en intensité Icorr qui s'ajoute au signal délivré par l'élément piézoélectrique 15 et permet de compenser ses variations intempestives de valeur absolue.  The electronic circuit 18 furthermore comprises a compensation circuit 1 17 forming a closed-loop servocontrol delivering a compensation current to the input of the operational amplifier of the electronic circuit 18, in parallel with the signal delivered by the piezoelectric element 15. This compensation circuit 1 17 receives the output signal (in voltage) from the output 1 of the charge amplifier. The compensation circuit 1 17 provides a voltage correction signal Ucorr on an output 1 18 connected to a terminal of a series resistor 1 19 whose other terminal is connected to the input 1 13 of the charge amplifier receiving the signal delivered by the piezoelectric element 15. The resistor 1 19, of value, converts the voltage correction signal Ucorr into an intensity correction signal Icorr which is added to the signal delivered by the piezoelectric element 15 and makes it possible to compensate for untimely changes in absolute value.
Le signal de tension fourni par l'amplificateur de charge sur la sortie 1 15 est ainsi ledit signal de détection compensé et délivré sur une sortie 128 du circuit électronique 18, permettant son exploitation par connexion avec un circuit 50 principal de traitement des signaux délivrés par les différents détecteurs piézoélectriques 14.  The voltage signal supplied by the charge amplifier on the output 1 is thus said compensated detection signal and delivered on an output 128 of the electronic circuit 18, allowing its operation by connection with a main circuit 50 for processing the signals delivered by the different piezoelectric detectors 14.
Le circuit de compensation 1 17 comprend un convertisseur analogique/numérique 120 qui délivre un signal numérique S correspondant à la tension analogique de la sortie 1 15 de l'amplificateur de charge. Ce signal numérique S est alimenté sur une entrée d'un circuit intégré 127 (qui peut être formé d'un ASIC, d'un FPGA, ou d'un microcontrôleur ou autre), comprenant une mémoire tampon circulaire 121 mémorisant successivement les mesures échantillonnées S(t) du signal S selon une fréquence d'horloge d'échantillonnage délivrée par une horloge 123 du circuit 127. Le circuit intégré 127 comprend également au moins un microprocesseur 124, au moins une mémoire morte 125 et au moins une mémoire vive 126 associées à ce microprocesseur. Le microprocesseur 124 exécute le procédé de traitement selon l'invention sur chaque valeur échantillonnée du signal S tel que représenté figure 7. Le microprocesseur 124 délivre en sortie du circuit intégré 127, un signal numérique de correction Corr fourni à un convertisseur numérique/analogique 122 délivrant un signal analogique de correction en tension Ucorr sur la sortie 1 18 du circuit de compensation 1 17. The compensation circuit 1 17 comprises an analog / digital converter 120 which delivers a digital signal S corresponding to the analog voltage of the output 1 of the charge amplifier. This digital signal S is fed to an input of an integrated circuit 127 (which may be formed of an ASIC, an FPGA, or a microcontroller or the like), comprising a circular buffer memory 121 successively memorizing the sampled measurements. S (t) of the signal S according to a sampling clock frequency delivered by a clock 123 of the circuit 127. The integrated circuit 127 also comprises at least one microprocessor 124, at least one read-only memory 125 and at least one random access memory 126 associated with this microprocessor. The microprocessor 124 executes the processing method according to the invention on each sampled value of the signal S as represented in FIG. 7. The microprocessor 124 delivers at the output of the integrated circuit 127 a correction digital signal Corr supplied to a digital / analog converter 122. delivering an analog voltage correction signal Ucorr on the output 1 18 of the compensation circuit 1 17.
Un exemple du procédé de traitement du signal S réalisé par le circuit de compensation 1 17 à chaque itération, c'est-à-dire à chaque échantillonnage du signal de sortie, est représenté figure 7.  An example of the signal processing method S carried out by the compensation circuit 1 17 at each iteration, that is to say at each sampling of the output signal, is represented in FIG.
Lors de la première étape 131 , la valeur S(t) courante du signal S est mémorisée sur un front d'horloge d'échantillonnage, dans l'emplacement du tampon circulaire 121 activé par ce front d'horloge.  In the first step 131, the current value S (t) of the signal S is stored on a sampling clock edge in the location of the circular buffer 121 activated by this clock edge.
Lors de la deuxième étape 132, la variation AS du signal de sortie S est calculée entre la valeur S(t) courante à l'instant t du front d'horloge, et l'une des valeurs antérieures du signal S, dite S(t-aT), mémorisée dans le tampon circulaire 121 pour un front d'horloge se rapprochant le plus de la valeur t-αΤ, T étant un nombre entier naturel et a un nombre rationnel compris entre 0 et 1. Par exemple, on choisit a compris entre 0,05 et 0,5, notamment de l'ordre de 0,2. aT représente la durée sur laquelle la variation AS est calculée, qui est donc une fraction d'une durée totale représentée par T dont la valeur est comprise entre une valeur minimum non nulle Tmin et une valeur maximum Tmax. Ces valeurs sont choisies en fonction des fréquences maximum et respectivement minimum possibles pour le passage de véhicules. Ainsi, Tmin est inférieure à la durée des plateaux pour la fréquence de passage maximum des roues de véhicule(s), et Tmax est supérieure à la durée des plateaux pour la fréquence de passage minimum des roues de véhicule(s). Lors de la troisième étape 133, la valeur absolue | S| de cette variation est comparée à une valeur V de comparaison prédéterminée mémorisée dans la mémoire 125. En pratique, cette valeur de comparaison peut être ajustée à partir du bruit intrinsèque contenu dans le signal pendant les plateaux, en la fixant à une valeur supérieure à la valeur maximum de la dérivée de ce bruit intrinsèque. In the second step 132, the variation AS of the output signal S is calculated between the current value S (t) at the instant t of the clock edge, and one of the previous values of the signal S, called S ( t-aT), stored in the circular buffer 121 for a clock edge closest to the value t-αΤ, where T is a natural integer and has a rational number between 0 and 1. For example, one chooses between 0.05 and 0.5, in particular of the order of 0.2. aT represents the duration over which the variation AS is calculated, which is therefore a fraction of a total duration represented by T whose value lies between a non-zero minimum value Tmin and a maximum value Tmax. These values are chosen according to the maximum and respectively minimum possible frequencies for the passage of vehicles. Thus, Tmin is less than the duration of the trays for the maximum frequency of passage of the vehicle wheels, and Tmax is greater than the duration of the trays for the minimum passage frequency of the vehicle wheels. In the third step 133, the absolute value | S | of this variation is compared with a predetermined comparison value V stored in the memory 125. In practice, this comparison value can be adjusted from the intrinsic noise contained in the signal during the trays, by setting it to a value greater than maximum value of the derivative of this intrinsic noise.
Si la valeur absolue | S| de la variation du signal de sortie est inférieure à la valeur V de comparaison, cela signifie que le signal délivré par l'élément piézoélectrique 15 correspond à un plateau de la pression par le détecteur piézoélectrique 14, et un asservissement 134 est activé.  If the absolute value | S | the variation of the output signal is less than the comparison value V, this means that the signal delivered by the piezoelectric element 15 corresponds to a plateau of the pressure by the piezoelectric detector 14, and a servo-control 134 is activated.
Cet asservissement 134 consiste, dans une première étape 135, à calculer une valeur du signal Corr de correction permettant d'asservir le signal de sortie S sur la valeur Sr de référence prédéterminée, indépendamment des variations intempestives éventuelles de la valeur absolue du signal délivré par l'élément piézoélectrique 15. Cette valeur Sr de référence constitue une consigne de l'asservissement 134 et peut être choisie et mémorisée en mémoire 125 en fonction des contraintes des composants électroniques situés à l'aval du circuit électronique 18 et recevant le signal de sortie.  This servocontrol 134 consists, in a first step 135, of calculating a value of the corrective correction signal enabling the output signal S to be servocontrolled to the predetermined reference value Sr, independently of any untimely variations in the absolute value of the signal delivered by the piezoelectric element 15. This reference value Sr constitutes an instruction of the servocontrol 134 and can be chosen and stored in the memory 125 as a function of the constraints of the electronic components located downstream of the electronic circuit 18 and receiving the output signal .
Cette étape de calcul de la valeur du signal Corr de correction peut faire l'objet de diverses variantes de réalisation. De préférence, avantageusement et selon l'invention, ce calcul est réalisé par un régulateur PID (proportionnel intégral dérivé) recevant en entrée la valeur S(t) courante, calculant l'erreur par rapport à la valeur de référence Sr et appliquant une régulation de type PID sur cette erreur. Il est à noter que le signal Corr de correction est un signal numérique en tension.  This step of calculating the value of the corrective correction signal may be subject to various variants. Preferably, advantageously and according to the invention, this calculation is carried out by a PID (proportional integral derivative) regulator receiving as input the current value S (t), calculating the error with respect to the reference value Sr and applying a regulation of type PID on this error. It should be noted that the corrective correction signal is a digital voltage signal.
Lors de l'étape 136 subséquente de l'asservissement 134, la valeur courante du signal Corr de correction est mémorisée et une moyenne M de ce signal Corr de correction est calculée sur la valeur courante et différentes valeurs mémorisées antérieurement de ce signal Corr de correction.  During the subsequent step 136 of the servocontrol 134, the current value of the corrective correction signal is stored and an average M of this corrective correction signal is calculated on the current value and different previously stored values of this corrective correction signal. .
Cette moyenne est de préférence une moyenne algébrique calculée sur un certain nombre d'échantillons précédents. Par exemple, à chaque itération, cette moyenne est calculée sur les βΤ échantillons précédents, β étant un nombre rationnel compris entre 0 et 1, par exemple de l'ordre de 0,5, choisi pour filtrer les légères variations du signal au cours des plateaux de la pression subie par le détecteur piézoélectrique 14. This average is preferably an algebraic average calculated on a number of previous samples. For example, at each iteration, this average is calculated on the preceding βΤ samples, β being a rational number between 0 and 1, for example of the order of 0.5, chosen to filter the slight variations of the signal during the trays of the pressure undergone by the piezoelectric detector 14.
Lors de l'étape 137 subséquente de l'asservissement 134, T est incrémenté d'une unité et la durée aT utilisée pour le calcul de la variation AS est augmentée de a, sauf si la durée courante est égale à une durée maximum aTmax prédéterminée. Tmax correspond par exemple à la plus grande durée possible des plateaux, c'est-à-dire à la durée maximum séparant deux passages successifs de roues de véhicule(s). Pour ce faire, si cette valeur Tmax n'est pas atteinte, la valeur de T est incrémentée d'une unité à chaque itération pour laquelle l'asservissement a été activé, c'est-à-dire après chaque calcul d'une valeur du signal Corr de correction. Ainsi, la durée est une fonction croissante du nombre d'instants d'échantillonnage passé pour lesquels la valeur absolue | S| de la variation est restée inférieure à ladite valeur de comparaison prédéterminée, c'est-à-dire pour laquelle le signal délivré par l'élément piézoélectrique 15 correspond à un même plateau. Autrement dit, la durée de calcul de la variation du signal de sortie augmente tant que le signal délivré par l'élément piézoélectrique 15 reste sur un même plateau de pression. De la sorte, la sensibilité de détection des plateaux est indépendante de la fréquence réelle de passage des roues de véhicule(s).  In the subsequent step 137 of the servocontrol 134, T is incremented by one and the duration used for calculating the variation AS is increased by a, unless the current duration is equal to a predetermined maximum duration aTmax. . Tmax corresponds for example to the greatest possible duration of the trays, that is to say to the maximum time separating two successive passages of vehicle wheels (s). To do this, if this value Tmax is not reached, the value of T is incremented by one unit at each iteration for which the servocontrol has been activated, that is to say after each calculation of a value Corr correction signal. Thus, the duration is an increasing function of the number of sampling times spent for which the absolute value | S | the variation has remained lower than said predetermined comparison value, that is to say for which the signal delivered by the piezoelectric element 15 corresponds to the same plate. In other words, the duration of calculation of the variation of the output signal increases as long as the signal delivered by the piezoelectric element 15 remains on the same pressure plate. In this way, the detection sensitivity of the trays is independent of the actual frequency of passage of the vehicle wheels (s).
Il est à noter que le nombre βΤ des échantillons passés utilisés pour le calcul de la moyenne M augmente également à chaque itération par incrémentation de T tant que le signal délivré par l'élément piézoélectrique 15 reste sur un même plateau de pression.  It should be noted that the number βΤ of the passed samples used for the calculation of the average M also increases with each iteration by incrementing T as long as the signal delivered by the piezoelectric element 15 remains on the same pressure plate.
Si l'étape 133 de comparaison détermine que la valeur absolue I S| de la variation du signal de sortie n'est pas inférieure à la valeur V de comparaison, cela signifie que le signal délivré par l'élément piézoélectrique 15 correspond à un pic de pression, et l'asservissement 134 est inactivé. Dans ce cas, le signal Corr de correction est fixé lors de l'étape 138 à la dernière valeur enregistrée de la moyenne M calculée lors de la dernière exécution de l'étape 136 de l'asservissement 134.  If the comparison step 133 determines that the absolute value I S | the variation of the output signal is not less than the comparison value V, this means that the signal delivered by the piezoelectric element 15 corresponds to a pressure peak, and the servocontrol 134 is inactivated. In this case, the corrective correction signal is set in step 138 to the last recorded value of the average M calculated during the last execution of step 136 of the servocontrol 134.
Lors de l'étape 139 subséquente, la valeur de T est réinitialisée à une valeur initiale non nulle minimum Tmin. Tmin correspond par exemple à la plus petite durée possible des plateaux, c'est-à-dire à la plus petite durée séparant deux passages successifs de roues de véhicule(s). Pendant un pic de pression et immédiatement après un tel pic de pression, la valeur de T est donc fixée à Tmin, de sorte que la durée minimale prise en compte pour le calcul de la variation AS au début d'une phase de plateau est égale à aTmin. Cette durée est ensuite progressivement augmentée de la valeur a à chaque itération. In the subsequent step 139, the value of T is reset to a minimum non-zero initial value Tmin. Tmin corresponds for example to the most small possible duration of the trays, that is to say the smallest time separating two successive passages of vehicle wheels (s). During a peak pressure and immediately after such a pressure peak, the value of T is therefore set at Tmin, so that the minimum duration taken into account for calculating the variation AS at the beginning of a plateau phase is equal to to aTmin. This duration is then gradually increased by the value a at each iteration.
Quoi qu'il en soit, le procédé de traitement mis en œuvre dans le circuit électronique 18 de chaque détecteur piézoélectrique 14 délivre lors de l'étape finale 140, pour chaque instant t d'échantillonnage, c'est-à-dire après chaque front d'horloge, une valeur Corr du signal de correction.  In any event, the processing method implemented in the electronic circuit 18 of each piezoelectric detector 14 delivers, during the final step 140, for each sampling instant t, that is to say after each clock edge, a value Corr of the correction signal.
Il est à noter que d'autres modes de réalisation du circuit de compensation peuvent être utilisés dans un circuit électronique 18 d'un détecteur piézoélectrique 14 du capteur selon l'invention. Quoi qu'il en soit, le circuit électronique 18 fournit en sortie un signal de détection sous forme d'une tension dont la valeur est proportionnelle à la pression subie par le détecteur piézoélectrique 14, et reste constante indépendamment de la température, les phénomènes de pyroélectricité étant en permanence automatiquement compensés en temps réel.  It should be noted that other embodiments of the compensation circuit can be used in an electronic circuit 18 of a piezoelectric detector 14 of the sensor according to the invention. Whatever the case, the electronic circuit 18 outputs a detection signal in the form of a voltage whose value is proportional to the pressure experienced by the piezoelectric detector 14, and remains constant regardless of the temperature, the phenomena of pyroelectricity being permanently automatically compensated in real time.
Le circuit 50 principal de traitement des signaux de détection reçoit ces signaux de détection sous forme analogique tels que délivrés par les sorties 29 des circuits électroniques 18, les convertit en données numériques et élabore, à partir de ces dernières, des données représentatives des informations souhaitées.  The main detection signal processing circuit 50 receives these detection signals in analog form as delivered by the outputs 29 of the electronic circuits 18, converts them into digital data and prepares from them data representative of the desired information. .
La figure 8 représente un exemple de graphe temporel des signaux de détection délivrés par cinq détecteurs piézoélectriques 14 adjacents d'un capteur selon l'invention. Sur ce graphe, l'axe des abscisses représente la position x du détecteur piézoélectrique 14 le long de la poutre 1 1 supposée s'étendre transversalement à la voie de passage et présentant une rangée unique de détecteurs piézoélectriques 14.  FIG. 8 represents an example of a temporal graph of the detection signals delivered by five adjacent piezoelectric detectors 14 of a sensor according to the invention. In this graph, the x-axis represents the x-position of the piezoelectric detector 14 along the beam 1 1 assumed to extend transversely to the passageway and having a single row of piezoelectric detectors 14.
Comme on le voit sur la figure 9, qui représente le tracé de l'un des signaux de détection, il est possible d'extraire de chacun des signaux de détection notamment : - la valeur maximum Fmax de l'effort mesuré par le détecteur piézoélectrique 14, As can be seen in FIG. 9, which represents the plot of one of the detection signals, it is possible to extract from each of the detection signals, in particular: the maximum value Fmax of the force measured by the piezoelectric detector 14,
- les valeurs de différents instants ti pour lesquels l'effort mesuré correspond à une proportion prédéterminée de la valeur maximum Fmax (par exemple les instants tl, t2, t4, t3, t4, t5 où l'effort mesuré correspond respectivement à 10 %, 60 %, 100 %, 60 %, et 10 % de l'effort maximum comme représenté figure 9),  the values of different instants ti for which the force measured corresponds to a predetermined proportion of the maximum value Fmax (for example the instants t1, t2, t4, t3, t4, t5 where the measured effort corresponds to 10% respectively, 60%, 100%, 60%, and 10% of the maximum effort as shown in Figure 9),
- les valeurs de paramètres statistiques tels que l'écart type ou le coefficient de symétrie,  the values of statistical parameters such as the standard deviation or the symmetry coefficient,
- le poids d'une roue ramenée à une vitesse unitaire, c'est-à-dire la valeur de jFdt.  the weight of a wheel brought back to a unit speed, that is to say the value of jFdt.
La figure 10 est un graphe similaire à celui de la figure 8, obtenu dans le cas d'un capteur selon l'invention formé de deux rangées parallèles de détecteurs piézoélectriques 14 comme représenté figure 5. La figure 1 1 qui correspond à la figure 9 dans le cas du capteur à deux rangées permet non seulement d'extraire les mêmes valeurs que dans le premier mode de réalisations à une seule rangée, mais également, pour chaque couple de détecteurs piézoélectriques 14 successifs dans la direction de la voie de passage, de calculer la vitesse v instantanée du véhicule par intercorrélation des deux signaux de détection. En effet, par intercorrélation on obtient l'écart temporel ôtmax entre les deux impulsions, et donc la vitesse v = (D+ds)/ ôtmax.  FIG. 10 is a graph similar to that of FIG. 8, obtained in the case of a sensor according to the invention formed of two parallel rows of piezoelectric detectors 14 as represented in FIG. 5. FIG. 11, which corresponds to FIG. in the case of the two-row sensor not only makes it possible to extract the same values as in the first embodiment of single-row embodiments, but also, for each pair of successive piezoelectric detectors 14 in the direction of the passageway, calculate the instantaneous speed v of the vehicle by intercorrelation of the two detection signals. Indeed, by intercorrelation one obtains the time difference δmax between the two pulses, and therefore the speed v = (D + ds) / δmax.
On peut ensuite calculer le poids P du véhicule selon la formule : We can then calculate the weight P of the vehicle according to the formula:
P = (v/D)jFdt P = (v / D) jFdt
D étant la distance caractéristique du plateau 16 de roulage de chaque détecteur piézoélectrique 14 dans la direction de déplacement de la roue, c'est- à-dire orthogonalement à la poutre 1 1. En outre, les détecteurs étant indépendants, ils permettent de déterminer précisément la durée de passage de chaque roue sur le capteur, et d'en déduire un éventuel sous-gonflage de l'une des roues, et ce sans mesure de la pression interne des pneus. En effet, une durée de passage d'une roue sur le capteur plus importante que les autres durées de passage des autres roues est représentative d'un sous-gonflage. Pour une précision optimum du capteur, le circuit 50 principal de traitement des signaux de détection est cadencé à une fréquence d'échantillonnage supérieure à 10 kHz, par exemple de l'ordre de 100 kHz. D being the characteristic distance of the rolling plate 16 of each piezoelectric detector 14 in the direction of movement of the wheel, ie orthogonal to the beam 1 1. In addition, the detectors being independent, they make it possible to determine precisely the duration of passage of each wheel on the sensor, and to deduce a possible under-inflation of one of the wheels, and without measuring the internal pressure of the tires. Indeed, a duration of passage of a wheel on the sensor larger than the other durations of passage of the other wheels is representative of under-inflation. For optimum accuracy of the sensor, the main circuit 50 for processing the detection signals is clocked at a sampling frequency greater than 10 kHz, for example of the order of 100 kHz.
Le circuit 50 principal de traitement comprend autant d'entrées qu'il y a de détecteurs piézoélectriques 14, et est adapté pour pouvoir traiter les différents signaux et élaborer et, le cas échéant, mémoriser, des données numériques représentatives des paramètres à mesurer. Un exemple de réalisation de ce circuit 50 principal de traitement est représenté figure 12.  The main processing circuit 50 comprises as many inputs as there are piezoelectric detectors 14, and is adapted to be able to process the various signals and to develop and, where appropriate, store, digital data representative of the parameters to be measured. An exemplary embodiment of this main processing circuit 50 is shown in FIG.
Ce circuit 50 comprend un connecteur 61 recevant les signaux issus des différents circuits électroniques 18 des différents détecteurs piézoélectriques 14. Le connecteur 61 rassemble l'intégralité des signaux sur une pluralité de bus 62. Chaque bus 62 est connecté à l'entrée d'un convertisseur analogique/numérique 63 cadencé à une fréquence d'échantillonnage prédéterminée, par exemple 100 kHz, dont la sortie est reliée à une entrée d'un circuit intégré logique programmable (par exemple de type FPGA) 64 adapté pour réaliser la détection des impulsions de pression, le filtrage des signaux, et leur mémorisation dans une mémoire 65 tampon circulaire. Dans le cas où le capteur présente une pluralité de rangées de détecteurs piézoélectriques 14, le circuit logique 64 est également adapté pour effectuer le calcul d'intercorrélation. Les sorties du circuit 64 sont reliées à un microprocesseur de signal numérique (DSP) 66 programmé pour commander le circuit logique 64, pour réaliser les différents calculs et gérer les communications avec une station externe 68 de mesure reliée au circuit 50 principal du capteur par un réseau numérique 67, par exemple via une liaison de type Ethernet ou S 485. Le circuit logique 64 est programmé pour délivrer les signaux au microprocesseur 66 avec une fréquence d'échantillonnage compatible avec ledit réseau numérique 67, par exemple à 5 kHz. Le microprocesseur 66 est en particulier programmé pour détecter la valeur de ôtmax et pour calculer le poids linéique comme indiqué ci-dessus.  This circuit 50 comprises a connector 61 receiving the signals from the various electronic circuits 18 of the different piezoelectric detectors 14. The connector 61 collects all the signals on a plurality of buses 62. Each bus 62 is connected to the input of a analog / digital converter 63 clocked at a predetermined sampling frequency, for example 100 kHz, the output of which is connected to an input of a programmable logic integrated circuit (for example of the FPGA type) 64 adapted to perform the detection of the pulses of pressure, the filtering of the signals, and their storage in a circular buffer memory 65. In the case where the sensor has a plurality of rows of piezoelectric detectors 14, the logic circuit 64 is also adapted to perform the intercorrelation calculation. The outputs of the circuit 64 are connected to a digital signal microprocessor (DSP) 66 programmed to control the logic circuit 64, to perform the various calculations and to manage the communications with an external measurement station 68 connected to the main circuit 50 of the sensor by a digital network 67, for example via an Ethernet or S 485 type link. The logic circuit 64 is programmed to deliver the signals to the microprocessor 66 with a sampling frequency compatible with said digital network 67, for example at 5 kHz. The microprocessor 66 is in particular programmed to detect the value of δmax and to calculate the linear weight as indicated above.
Un capteur selon l'invention peut avantageusement présenter un nombre plus important de rangées de détecteurs, par exemple trois ou quatre rangées voire plus. Ces rangées peuvent être disposées sur une même embase commune rigide, dont la largeur est adaptée pour recevoir les différentes rangées de détecteurs piézoélectriques juxtaposés, le tout étant intégré d'un seul tenant dans une voie de passage. Un tel capteur comprenant plusieurs rangées peut notamment être utilisé dans des voies de passage susceptibles de subir de fortes déformations. En effet, le fait de multiplier les rangées permet d'assurer qu'une même roue de véhicule est, au moins un instant donné, intégralement portée par le capteur selon l'invention, sans être en contact d'aucune portion du revêtement routier. Ainsi, quelle que soit la qualité de l'intégration du capteur par rapport au revêtement routier, initialement du fait de l'usure de ce dernier, la qualité de la détection reste bonne et fiable. Un tel capteur comprenant plusieurs rangées peut également faire l'objet d'autres applications, par exemple à titre de bascule de pesage de véhicules à basse vitesse. A sensor according to the invention may advantageously have a larger number of rows of detectors, for example three or four rows or more. These rows can be arranged on the same rigid common base, the width of which is adapted to receive the different rows of detectors piezoelectric juxtaposed, the whole being integrated in one piece in a passageway. Such a sensor comprising several rows may in particular be used in passageways likely to undergo severe deformation. Indeed, the fact of multiplying the rows ensures that the same vehicle wheel is, at least a given instant, fully carried by the sensor according to the invention, without being in contact with any portion of the road surface. Thus, regardless of the quality of the integration of the sensor with respect to the road surface, initially because of the wear of the latter, the quality of the detection remains good and reliable. Such a sensor comprising several rows may also be used for other applications, for example as weighing scales for low speed vehicles.
Il est à noter par ailleurs qu'il est possible d'obtenir le poids du véhicule avec un capteur doté d'une seule rangée, dès lors que ce capteur s'étend selon une direction inclinée non orthogonale à la voie de passage, une même roue de véhicule roulant successivement sur plusieurs détecteurs adjacents à des instants différents, de sorte que l'intercorrélation des signaux de détection est également possible.  It should also be noted that it is possible to obtain the weight of the vehicle with a sensor having a single row, since this sensor extends in a direction inclined non-orthogonal to the passageway, a single vehicle wheel rolling successively on several adjacent detectors at different times, so that the intercorrelation of the detection signals is also possible.
En variante, rien n'empêche de prévoir que chaque circuit électronique 18 incorpore un module de conversion analogique/numérique de façon à fournir directement en sortie sur la nappe 47 des signaux de détection sous forme numérique.  In a variant, nothing prevents the provision that each electronic circuit 18 incorporates an analog / digital conversion module so as to directly supply the detection of digital detection signals to the sheet 47.
Un détecteur piézoélectrique selon le deuxième mode de réalisation représenté figures 13 à 16 diffère du premier mode de réalisation principalement par le fait qu'il comprend une pièce 96 en matière synthétique issue de moulage formant :  A piezoelectric detector according to the second embodiment shown in FIGS. 13 to 16 differs from the first embodiment mainly in that it comprises a molded plastic part 96 forming:
- une semelle 81 de support d'une rondelle 85 piézoélectrique, a soleplate 81 for supporting a piezoelectric washer 85,
- un manchon 82 périphérique élastiquement déformable en compression/traction verticale, a sleeve 82 that is elastically deformable in compression / vertical traction,
- et, à partir de l'extrémité du manchon 82 opposée à la semelle 81, et s'étendant radialement vers l'extérieur, une platine 102 de base d'un plateau 86 de roulage. La matière synthétique permettant de réaliser cette pièce 96 est choisie de façon à être suffisamment dure et rigide pour pouvoir former un support approprié de la rondelle 85 piézoélectrique (notamment en supportant la précontrainte de compression sensiblement sans déformation et plus généralement les efforts de pression subis par cette rondelle 85 piézoélectrique). Elle est également choisie de façon à permettre d'obtenir les propriétés mécaniques appropriées du manchon 82 périphérique élastiquement déformable, compte tenu de la forme conférée à ce manchon. En pratique, d'excellents résultats ont été obtenus avec une matière synthétique choisie dans le groupe formé du polyétheréthercétone (PEEK) et des polymères à cristaux liquides (LCP). - And, from the end of the sleeve 82 opposite the sole 81, and extending radially outwardly, a base plate 102 of a rolling plate 86. The synthetic material making it possible to produce this part 96 is chosen so as to be sufficiently hard and rigid to be able to form a suitable support for the piezoelectric washer 85 (in particular by supporting the compressive prestressing substantially without deformation and more generally the pressure forces undergone by this piezoelectric washer 85). It is also chosen so as to obtain the appropriate mechanical properties of the sleeve 82 elastically deformable peripheral, given the shape imparted to this sleeve. In practice, excellent results have been obtained with a synthetic material selected from the group consisting of polyetheretherketone (PEEK) and liquid crystal polymers (LCP).
La semelle 81 forme en particulier une face 1 10 de support en partie inférieure du manchon 82, cette face 1 10 de support étant adaptée pour recevoir et supporter la rondelle 85 piézoélectrique, par l'intermédiaire d'une électrode 99 en matériau électriquement conducteur également en forme générale de couronne similaire à celle de la rondelle 85 piézoélectrique. Dans ce mode de réalisation, la rondelle 85 piézoélectrique est surmontée d'une deuxième électrode 98 supérieure, également en forme générale de couronne. De préférence, la face 1 10 de support est formée du fond d'une gorge périphérique ménagée en creux dans la semelle 81 en partie inférieure du manchon 82 pour assurer un bon centrage et un maintien de la rondelle 85 piézoélectrique et des électrodes 98, 99.  The soleplate 81 in particular forms a support face 1 10 in the lower part of the sleeve 82, this support face 1 10 being adapted to receive and support the piezoelectric washer 85, via an electrode 99 made of electrically conductive material as well. in the general shape of a ring similar to that of the piezoelectric washer 85. In this embodiment, the piezoelectric washer 85 is surmounted by a second upper electrode 98, also in the general shape of a ring. Preferably, the support face 1 is formed of the bottom of a peripheral groove formed in recess in the sole 81 in the lower part of the sleeve 82 to ensure proper centering and retention of the piezoelectric washer 85 and electrodes 98, 99 .
Un circuit imprimé 97 est fixé en partie centrale 141 de la semelle 81 dans le logement central délimité par la rondelle 85 piézoélectrique et des électrodes 98, 99. Ce circuit imprimé 97 porte en particulier un circuit intégré 88 adapté pour réaliser des fonctions électroniques, notamment comme mentionné ci- dessus en référence au premier mode de réalisation. Les électrodes supérieure 98 et inférieure 99 présentent des pattes 100, respectivement 101 de connexion avec des pistes du circuit imprimé 97, de sorte que les charges électriques délivrées par la rondelle piézoélectrique 85 sont transmises au circuit imprimé 97.  A printed circuit 97 is fixed in the central portion 141 of the soleplate 81 in the central housing delimited by the piezoelectric washer 85 and electrodes 98, 99. This printed circuit 97 carries in particular an integrated circuit 88 adapted to perform electronic functions, in particular as mentioned above with reference to the first embodiment. The upper electrodes 98 and lower 99 have lugs 100, 101 respectively for connection with the tracks of the printed circuit 97, so that the electrical charges delivered by the piezoelectric washer 85 are transmitted to the printed circuit 97.
Par ailleurs, la partie centrale 141 de la semelle 81 est dotée d'évidements traversant son épaisseur pour le passage de pattes de connexion de pistes conductrices 94 qui s'étendent sous la semelle 81. Après mise en place des différents éléments mentionnés ci- dessus dans la pièce 96, la rondelle 85 piézoélectrique est mise en compression par vissage d'une couronne 83 de pression dans le manchon 82 (figure 14). Cette couronne 83 de pression présente un filetage 91 externe à sa partie supérieure, adapté pour pouvoir coopérer avec un taraudage 90 ménagé à l'intérieur de la partie supérieure du manchon 82. La couronne 83 de pression s'étend vers le bas à partir de ce filetage 91 avec des dimensions telles qu'elle ne vient pas au contact de la paroi interne du manchon 82. La couronne 83 de pression présente une face inférieure 142 en forme de couronne plane adaptée pour venir se superposer sur l'électrode supérieure 98. La couronne 83 de pression est dotée de formes 84 telles que des fentes radiales pour permettre son vissage et son serrage à l'aide d'un outil approprié. Le couple de serrage imparti à la couronne 83 de pression permet de calibrer la précontrainte de compression de la rondelle 85 piézoélectrique. Il est à noter à cet égard que l'ajustement de cette précontrainte de compression peut aisément être effectué par simple mesure des signaux électriques de détection délivrés par le circuit électronique 97, de telle sorte que leur valeur corresponde à une valeur prédéterminée correspondant à la précontrainte de compression souhaitée. Furthermore, the central portion 141 of the sole 81 is provided with recesses passing through its thickness for the passage of conductive tracks connecting tabs 94 which extend under the sole 81. After placing the various elements mentioned above in the piece 96, the piezoelectric washer 85 is compressed by screwing a ring 83 of pressure into the sleeve 82 (Figure 14). This pressure ring 83 has a thread 91 external to its upper part, adapted to cooperate with a thread 90 formed inside the upper part of the sleeve 82. The pressure ring 83 extends downwardly from this thread 91 with dimensions such that it does not come into contact with the inner wall of the sleeve 82. The compression ring 83 has a bottom face 142 in the form of a flat ring adapted to be superimposed on the upper electrode 98. The pressure ring 83 is provided with shapes 84 such as radial slots to allow its screwing and clamping with the aid of a suitable tool. The tightening torque imparted to the thrust ring 83 makes it possible to calibrate the compression preload of the piezoelectric washer 85. It should be noted in this regard that the adjustment of this compression prestressing can easily be carried out by simple measurement of the electrical detection signals delivered by the electronic circuit 97, so that their value corresponds to a predetermined value corresponding to the prestressing. desired compression.
La couronne 83 de pression présente de préférence un alésage 143 central traversant permettant d'introduire ensuite une couche 93 d'un matériau de remplissage étanche et isolant, par exemple en silicone, qui permet de sceller et de protéger dans cet alésage 143, le circuit imprimé 97 et le circuit intégré 88 qu'il porte. Cet alésage 143 est ensuite lui-même obturé par mise en place d'un bouchon 92 supérieur présentant une plaque supérieure 144 de forme générale carrée s'étendant radialement au-delà de la couronne 83 de pression, les angles de cette plaque 144 étant dotés de lumières traversantes 145 dans lesquelles peuvent être introduits des ergots 103 solidaires de la platine 102 supérieure de la pièce moulée 96.  The pressure ring 83 preferably has a central through bore 143 for subsequently introducing a layer 93 of a sealing and insulating filling material, for example silicone, which allows to seal and protect in this bore 143, the circuit printed 97 and the integrated circuit 88 it carries. This bore 143 is then itself closed by placing an upper plug 92 having a top plate 144 of generally square shape extending radially beyond the pressure ring 83, the corners of this plate 144 being endowed passing through holes 145 into which lugs 103 integral with the upper plate 102 of the molded piece 96 may be inserted.
Un plateau 86 de roulage est ensuite surmoulé sur l'ensemble préalablement formé de façon à recouvrir les chants périphériques de la platine 102, la couronne 83 de pression, le bouchon 92, et à être rigidement fixé à ces derniers. Ce surmoulage du plateau 86 de roulage est réalisé avec une matière synthétique adaptée pour former une couche de mise à niveau et d'usure -notamment une couche de résine rigide (par exemple choisie parmi une résine époxy chargée de silice, un polyamide, un polyamide chargé de fibres de verre). La platine 102 supérieure de la pièce moulée 96 présente avantageusement, outre les ergots 103 de centrage, des formes favorisant la solidarisation du plateau 86 de roulage surmoulé, par exemple des fentes au niveau de ces chants et/ou de ses angles. Le plateau 86 de roulage est de forme globalement parallélépipédique, comme dans le premier mode de réalisation, et présente une face plane libre supérieure formant la face 87 de mesure recevant les efforts de pression s'exerçant selon l'axe 89 de symétrie du détecteur, qui correspond à la verticale lorsque le détecteur est intégré dans un capteur de passage de véhicules roulants. A rolling plate 86 is then overmolded on the previously formed assembly so as to cover the peripheral edges of the plate 102, the ring 83 of pressure, the cap 92, and to be rigidly fixed thereto. This overmolding of the rolling plate 86 is made of a synthetic material suitable for forming a layer of leveling and wear-in particular a layer of resin rigid (for example selected from an epoxy resin filled with silica, a polyamide, a polyamide filled with glass fibers). The upper plate 102 of the molded part 96 advantageously has, in addition to the centering pins 103, forms which promote the fastening of the overmolded rolling plate 86, for example slots at these edges and / or its corners. The rolling plate 86 is generally parallelepipedal in shape, as in the first embodiment, and has an upper free plane face forming the measurement face 87 receiving the pressure forces exerted along the axis 89 of symmetry of the detector, which corresponds to the vertical when the detector is integrated in a sensor for moving vehicles.
Dans ce deuxième mode de réalisation, il est également prévu un socle 95 inférieur surmoulé sous et autour de la semelle 81 et des pistes 94, ce socle 95 présentant à ses deux extrémités opposées au niveau des extrémités longitudinales des pistes 94, des feuillures d'assemblage 104, respectivement 107, conjuguées l'une de l'autre, adaptées pour permettre un assemblage rapide de deux détecteurs semblables selon l'invention l'un à côté de l'autre, avec une connexion électrique des pistes 94 des deux détecteurs établie par le simple effet de cet assemblage. Rien n'empêche de prévoir cependant une étape supplémentaire, par exemple de soudure ou de sertissage, pour garantir la connexion électrique.  In this second embodiment, there is also provided a lower base 95 overmolded under and around the sole 81 and tracks 94, this base 95 having at its two opposite ends at the longitudinal ends of the tracks 94, rabbets assembly 104, respectively 107, conjugated to each other, adapted to allow rapid assembly of two similar detectors according to the invention next to one another, with an electrical connection of the tracks 94 of the two detectors established by the simple effect of this assembly. However, there is nothing to prevent an additional step, for example welding or crimping, to ensure the electrical connection.
Dans l'exemple représenté, une première feuillure 104 est ménagée à l'extrémité droite du socle 95, cette feuillure 104 présentant une face libre supérieure horizontale sur laquelle débouchent des trous 105. Une deuxième feuillure 107 est ménagée à l'extrémité gauche du socle 95, cette deuxième feuillure 107 présentant une face libre inférieure horizontale à partir de laquelle des ergots 108 s'étendent vers le bas de façon à pouvoir pénétrer dans les trous 105 d'une première feuillure 104 d'un autre détecteur adjacent. La première feuillure 104 est par ailleurs dotée d'un évidement central 109 dans lequel s'étendent des extrémités des pistes 94 de telle sorte que ces extrémités peuvent être légèrement déformées en flexion sous l'effet de la pression de l'assemblage et des extrémités des pistes d'un autre détecteur adjacent.  In the example shown, a first rabbet 104 is formed at the right end of the base 95, this rabbet 104 having a horizontal upper free face on which open holes 105. A second rabbet 107 is formed at the left end of the base 95, this second rabbet 107 having a horizontal lower free face from which lugs 108 extend downwardly so as to be able to penetrate the holes 105 of a first rabbet 104 of another adjacent detector. The first rebate 104 is also provided with a central recess 109 in which ends of the tracks 94 extend so that these ends can be slightly deformed in flexion under the effect of the pressure of the assembly and the ends. tracks from another adjacent detector.
Pour garantir un bon contact électrique et améliorer la connexion électrique, chaque piste 94 est avantageusement dotée sur au moins l'une de ses extrémités, d'un bossage de connexion, par exemple par emboutissage et/ou ajout en matériau électriquement conducteur fusible (par exemple alliage d'étain) permettant une soudure à chaud des extrémités de pistes superposées. Un tel matériau électriquement conducteur fusible facilitant la soudure peut être ajouté à chaque extrémité des pistes, voire sur toute leur surface. To ensure good electrical contact and improve the electrical connection, each track 94 is advantageously provided on at least one of its ends, of a connection boss, for example by stamping and / or addition of fuse electrically conductive material (for example tin alloy) allowing a hot soldering of the ends of superimposed tracks. Such fuse electrically conductive material facilitating welding can be added to each end of the tracks, or over their entire surface.
Dans l'exemple représenté, le détecteur comprend trois pistes 94 parallèles, isolées électriquement les unes des autres, dont l'une sert à l'alimentation électrique du circuit imprimé 97 et de ses composants, tandis que les deux autres servent à la transmission des signaux de détection délivrés par le circuit imprimé 97 (chacune de ces deux pistes correspondant à l'une des phases du courant électrique permettant la transmission de ces signaux). Les extrémités des pistes 94 constituent donc, de chaque côté, une série de bornes permettant d'établir une connexion électrique avec une série de bornes conjuguées d'un autre détecteur piézoélectrique analogue adjacent.  In the example shown, the detector comprises three parallel tracks 94, electrically insulated from each other, one of which serves for the power supply of the printed circuit board 97 and its components, while the other two are used for the transmission of detection signals delivered by the printed circuit 97 (each of these two tracks corresponding to one of the phases of the electric current for the transmission of these signals). The ends of the tracks 94 thus constitute, on each side, a series of terminals making it possible to establish an electrical connection with a series of conjugate terminals of another adjacent analog piezoelectric detector.
Un capteur de passage de véhicules roulants selon le troisième mode de réalisation de l'invention peut être formé d'une pluralité de tels détecteurs piézoélectriques, conforme au deuxième mode de réalisation décrit ci-dessus, juxtaposés sur une même poutre 146 comme décrit ci-dessus en référence au premier mode de réalisation du capteur selon l'invention, en particulier avec un matériau 40 de remplissage dans les espaces entourant le détecteur (figure 16) et séparant les différents détecteurs adjacents.  A moving vehicle passage sensor according to the third embodiment of the invention may be formed of a plurality of such piezoelectric detectors, according to the second embodiment described above, juxtaposed on the same beam 146 as described hereinabove. above with reference to the first embodiment of the sensor according to the invention, in particular with a filling material 40 in the spaces surrounding the detector (FIG. 16) and separating the different adjacent detectors.
Les différentes pistes 94 de chaque détecteur établissent une connexion électrique entre les différents détecteurs d'un bout à l'autre du capteur par le simple assemblage des détecteurs entre eux. Ces pistes 94 forment donc une nappe de connexion électrique des détecteurs, qui sont ainsi montés et reliés électriquement en série les uns par rapport aux autres sur la poutre 146.  The different tracks 94 of each detector establish an electrical connection between the different detectors from one end to the other of the sensor by simply assembling the detectors together. These tracks 94 thus form an electrical connection layer of the detectors, which are thus mounted and electrically connected in series with each other on the beam 146.
Chaque détecteur selon ce deuxième mode de réalisation est aussi avantageusement caractérisé en ce qu'il comporte un circuit électronique comprenant un amplificateur de charges et un circuit de compensation de dérives permettant de délivrer en sortie un signal de détection asservi sur une valeur constante prédéterminée indépendamment des variations éventuelles intempestives de la valeur des signaux piézo-électriques. En particulier, avantageusement et selon l'invention, ce circuit électronique peut être aussi conforme à WO 2012031964 et/ou à FR 2969279, comme indiqué ci-dessus, modifié pour présenter une sortie numérique et/ou complété notamment au moins par un module de conversion analogique/numérique adapté pour transformer la tension analogique de sortie en un signal numérique. Il comprend en outre de préférence au moins une mémoire adaptée pour pouvoir mémoriser les valeurs numériques de la tension mesurée. Ledit circuit électronique est ainsi adapté pour délivrer des signaux de détection sous forme de données numériques sur les pistes 94 et auxdites bornes du détecteur. Each detector according to this second embodiment is also advantageously characterized in that it comprises an electronic circuit comprising a charge amplifier and a drift compensation circuit enabling an enslaved detection signal to be delivered at a predetermined constant value independently of the possible untimely variations in value piezoelectric signals. In particular, advantageously and according to the invention, this electronic circuit can also be in accordance with WO 2012031964 and / or FR 2969279, as indicated above, modified to present a digital output and / or supplemented in particular by at least one module. Analog / digital conversion adapted to convert the output analog voltage into a digital signal. It further preferably comprises at least one memory adapted to store the digital values of the measured voltage. Said electronic circuit is thus adapted to deliver detection signals in the form of digital data on the tracks 94 and at said terminals of the detector.
Deux pistes 94 sont utilisées pour la transmission des signaux de détection (sous forme de données numériques représentatives d'une tension de sortie) selon un protocole de liaison série numérique, le troisième conducteur étant utilisé pour fournir l'alimentation électrique du circuit électronique. Ainsi, chaque série de bornes et les pistes 94 correspondantes font office de bus série numérique, par exemple du type UART, LIN, CAN...  Two tracks 94 are used for the transmission of the detection signals (in the form of digital data representative of an output voltage) according to a digital serial link protocol, the third conductor being used to supply the power supply of the electronic circuit. Thus, each series of terminals and the corresponding tracks 94 act as a digital serial bus, for example of the UART, LIN, CAN type ...
À l'une des extrémités longitudinales du capteur, ce dernier comporte avantageusement, comme dans le mode de réalisation précédent, un circuit électronique principal de traitement (non représenté) recevant les différents signaux de détection, et relié aux pistes 94 du dernier détecteur monté à cette extrémité longitudinale du capteur.  At one of the longitudinal ends of the sensor, the latter advantageously comprises, as in the previous embodiment, a main electronic processing circuit (not shown) receiving the different detection signals, and connected to the tracks 94 of the last detector mounted to this longitudinal end of the sensor.
Ce capteur peut être intégré dans une saignée ménagée dans voie de passage comme représenté figure 16, de la même façon que décrit ci-dessus en relation aux autres modes de réalisation.  This sensor may be integrated in a groove formed in passageway as shown in Figure 16, in the same manner as described above in relation to the other embodiments.
L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation par rapport aux modes de réalisations préférentiels décrits ci-dessus et représentés sur les figures. En particulier, le dispositif élastiquement déformable du détecteur peut être formé autrement que d'un manchon, par exemple une pluralité de lames élastiques uniformément réparties en périphérie ; chaque détecteur n'incorpore pas nécessairement un circuit électronique de traitement des signaux délivrés par l'élément sensible piézoélectrique, les charges électriques délivrées par chaque élément sensible piézoélectrique des différents détecteurs juxtaposés sur une poutre pour former un même capteur pouvant être transmises à un seul et même circuit électronique placé à l'extrémité longitudinale du capteur ; les structures d'assemblage mécanique et de connexion électrique peuvent faire l'objet de diverses variantes de réalisation remplissant les mêmes fonctions et permettant d'obtenir un détecteur extraplat. Un détecteur extraplat selon l'invention qui est extrêmement fiable, précis, précalibré, robuste et peu sensible aux perturbations extérieures peut également faire l'objet d'autres applications, notamment pour la mesure précise et fiable d'efforts de pression de valeurs élevées, éventuellement avec des composantes horizontales parasites de valeurs relativement importantes et/ou dans des environnements sévères, par exemple sur les chantiers de travaux publics, à bord d'un aéronefs ou de systèmes spatiaux, en relation avec des centres d'usinage ou autres machine-outil... The invention may be the subject of numerous variants with respect to the preferred embodiments described above and shown in the figures. In particular, the elastically deformable device of the detector may be formed other than a sleeve, for example a plurality of elastic blades uniformly distributed at the periphery; each detector does not necessarily incorporate an electronic circuit for processing the signals delivered by the piezoelectric sensitive element, the electrical charges delivered by each piezoelectric sensitive element of the different detectors juxtaposed on a beam for forming a same sensor that can be transmitted to a single electronic circuit placed at the longitudinal end of the sensor; the mechanical assembly and electrical connection structures may be the subject of various embodiments performing the same functions and to obtain a detector extra flat. A super-flat detector according to the invention which is extremely reliable, precise, precalibrated, robust and insensitive to external disturbances may also be the subject of other applications, particularly for the accurate and reliable measurement of high pressure forces, possibly with parasitic horizontal components of relatively large values and / or in harsh environments, for example on public works sites, on board an aircraft or space systems, in connection with machining centers or other machines. tool...

Claims

REVENDICATIONS
1/ - Détecteur piézoélectrique comprenant au moins un élément (15, 85) sensible piézoélectrique interposé dans un assemblage propre à transmettre des efforts de pression à chaque élément sensible piézoélectrique, ledit assemblage comprenant :  1 / - Piezoelectric detector comprising at least one piezoelectric sensitive element (15, 85) interposed in an assembly capable of transmitting pressure forces to each piezoelectric sensitive element, said assembly comprising:
- un plateau, dit plateau (16, 86) de roulage, présentant une face plane, dite face (17, 87) de mesure, agencée pour recevoir intégralement lesdits efforts de pression exercé selon une direction, dite direction de mesure, normale à la face (17, 87) de mesure de ce plateau de roulage,  a plateau, called a rolling platform (16, 86), having a planar face, called the measuring face (17, 87), arranged to receive integrally said pressure forces exerted in a direction, referred to as the measuring direction, normal to the measuring face (17, 87) of this rolling plate,
- un dispositif (22, 82, 83) élastiquement déformable propre à soumettre chaque élément sensible piézoélectrique à une précontrainte de compression selon ladite direction de mesure,  an elastically deformable device (22, 82, 83) capable of subjecting each piezoelectric sensitive element to a compressive prestress in said measurement direction,
caractérisé en ce que ledit dispositif (22, 82, 83) élastiquement déformable présente une hauteur selon ladite direction de mesure inférieure à sa plus grande dimension orthogonalement à ladite direction de mesure. characterized in that said elastically deformable device (22, 82, 83) has a height in said measurement direction less than its largest dimension orthogonal to said measurement direction.
21 - Détecteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit dispositif (22, 82, 83) élastiquement déformable présente une hauteur inférieure à 15mm selon ladite direction de mesure.  21 - Detector according to claim 1, characterized in that said device (22, 82, 83) elastically deformable has a height less than 15mm in said measurement direction.
3/ - Détecteur selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit dispositif (22, 82, 83) élastiquement déformable présente une hauteur selon ladite direction de mesure inférieure à la moitié de la plus grande dimension dudit plateau de roulage orthogonalement à la dite direction de mesure.  3 / - Detector according to one of claims 1 or 2 characterized in that said device (22, 82, 83) elastically deformable has a height in said measurement direction less than half the largest dimension of said rolling plate orthogonally to the said direction of measurement.
4/ - Détecteur selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ledit dispositif (22, 82, 83) élastiquement déformable comprend un manchon (22, 82) périphérique reliant le plateau (16, 86) de roulage à une semelle (21 , 81) supportant chaque élément (15, 85) sensible piézoélectrique, ledit manchon (22, 82) délimitant latéralement un espace interne recevant chaque élément (15, 85) sensible piézoélectrique, avec une précontrainte de compression selon ladite direction de mesure de chaque élément (15, 85) sensible piézoélectrique entre le plateau (16, 86) de roulage et la semelle (21 , 81). 5/ - Détecteur selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit manchon (22, 82) est formé d'un soufflet élastique étanche. 4 / - Detector according to one of claims 1 to 3 characterized in that said device (22, 82, 83) elastically deformable comprises a sleeve (22, 82) connecting the peripheral plate (16, 86) rolling to a sole (21, 81) supporting each piezoelectric sensitive element (15, 85), said sleeve (22, 82) laterally delimiting an internal space accommodating each piezoelectric sensitive element (15, 85), with compressive preload in said measurement direction of each piezoelectric sensitive element (15, 85) between the rolling plate (16, 86) and the sole plate (21, 81). 5 / - Detector according to claim 4 characterized in that said sleeve (22, 82) is formed of a sealed elastic bellows.
6/ - Détecteur selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit manchon (22) est fixé au plateau (16) de roulage et à la semelle (21) à l'état élastiquement déformé en traction axiale entre le plateau (16) de roulage et la semelle(21), de façon à impartir ladite précontrainte de compression sur chaque élément (15) sensible piézoélectrique par rappel élastique du plateau (16) de roulage vers la semelle(21), chaque élément (15) sensible piézoélectrique étant ainsi comprimé élastiquement entre le plateau (16) de roulage et la semelle (21).  6 / - Detector according to one of claims 1 to 5 characterized in that said sleeve (22) is fixed to the plate (16) of rolling and the sole (21) in the elastically deformed state in axial traction between the plate (16) of rolling and the sole (21), so as to impart said compressive prestressing on each element (15) piezoelectric sensitive by elastic return of the plate (16) of rolling towards the sole (21), each element (15) piezoelectric sensitive being thus elastically compressed between the rolling plate (16) and the sole (21).
7/ - Détecteur selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit manchon (82) et au moins une partie de la semelle (81) sont formés ensemble d'une même pièce en matière synthétique issue de moulage.  7 / - Detector according to one of claims 1 to 5 characterized in that said sleeve (82) and at least a portion of the sole (81) are formed together of a single piece of synthetic material after molding.
8/ - Détecteur selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ledit dispositif (22, 82, 83) élastiquement déformable comporte une pièce (83) de pression prenant appui sur ledit dispositif élastiquement déformable et appliquée avec une contrainte de serrage contre chaque élément (85) sensible piézoélectrique de façon à exercer au moins pour partie ladite précontrainte de compression selon la direction de mesure.  8 / - Detector according to one of claims 1 to 7 characterized in that said device (22, 82, 83) elastically deformable comprises a piece (83) of pressure bearing on said elastically deformable device and applied with a clamping stress against each piezoelectric sensitive element (85) so as to exert at least part of said compression preload in the measurement direction.
91 - Détecteur selon les revendications 4 et 8 caractérisé en ce que ladite pièce (83) de pression prend appui sur ledit manchon (82) par vissage de ladite pièce (83) de pression par rapport audit manchon (82).  91 - Detector according to claims 4 and 8 characterized in that said piece (83) pressure is supported on said sleeve (82) by screwing said piece (83) of pressure relative to said sleeve (82).
10/ - Détecteur selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que le plateau (16, 86) de roulage est guidé par rapport à une semelle (21 , 81) de support de chaque élément sensible piézoélectrique de façon à interdire tout déplacement relatif du plateau (16, 86) de roulage par rapport à la semelle (21 , 81) selon les directions orthogonales à ladite direction de mesure.  10 / - Detector according to one of claims 1 to 9 characterized in that the tray (16, 86) of rolling is guided relative to a sole (21, 81) for supporting each piezoelectric sensitive element so as to prohibit any relative displacement of the bed (16, 86) of rolling relative to the sole (21, 81) in the directions orthogonal to said measuring direction.
1 1/ - Détecteur selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il comprend un logement (20) central de réception d'un circuit (18, 97) électronique relié électriquement à chaque élément (15, 85) sensible piézoélectrique et adapté pour pouvoir délivrer un signal électrique, dit signal de détection, représentatif desdits efforts de pression. 12/ - Détecteur selon l'une des revendications 1 à 1 1 caractérisé en ce que chaque élément (15, 85) sensible piézoélectrique est disposé dans ledit assemblage selon une géométrie annulaire par rapport à une face plane de support. 1 1 / - Detector according to one of claims 1 to 10 characterized in that it comprises a housing (20) central receiving an electronic circuit (18, 97) electrically connected to each element (15, 85) sensitive piezoelectric and adapted to be able to deliver an electrical signal, said detection signal, representative of said pressure forces. 12 / - Detector according to one of claims 1 to 1 1 characterized in that each element (15, 85) sensitive piezoelectric is disposed in said assembly in an annular geometry relative to a support plane face.
13/ - Détecteur selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que chaque élément (15, 85) sensible piézoélectrique est formé d'une rondelle de matériau céramique piézoélectrique polycristallin.  13 / - Detector according to one of claims 1 to 12 characterized in that each element (15, 85) sensitive piezoelectric is formed of a washer of polycrystalline piezoelectric ceramic material.
14/ - Capteur de passage de véhicules roulants, comprenant une pluralité de détecteurs (14) piézoélectriques associés à un support (1 1) commun destiné à être implanté au sol en travers d'une voie de passage des véhicules, chaque détecteur (14) piézoélectrique étant adapté pour délivrer un signal électrique, dit signal de détection, représentatif de la force de pression exercée sur ce détecteur piézoélectrique par le passage d'une roue de véhicule, chaque détecteur piézoélectrique comprenant au moins un élément (15, 85) sensible piézoélectrique interposé dans un assemblage propre à soumettre chaque élément sensible piézoélectrique à une précontrainte de compression verticale et à transmettre à chaque élément sensible piézoélectrique les efforts de compression générés par le passage d'une roue de véhicule,  14 / - A sensor for moving vehicles, comprising a plurality of piezoelectric detectors (14) associated with a common support (1 1) intended to be implanted on the ground across a vehicle passageway, each detector (14) piezoelectric sensor being adapted to deliver an electrical signal, said detection signal, representative of the pressure force exerted on this piezoelectric detector by the passage of a vehicle wheel, each piezoelectric detector comprising at least one piezoelectric sensitive element (15, 85). interposed in an assembly adapted to subject each piezoelectric sensing element to vertical compression prestressing and to transmit to each piezoelectric sensing element the compressive forces generated by the passage of a vehicle wheel,
- ledit support (1 1) commun comprenant une face supérieure plane rigide, dite embase (13), portant les détecteurs (14) piézoélectriques juxtaposés les uns à côté des autres au-dessus de l'embase (13),  said common support (1 1) comprising a rigid flat top face, said base (13), carrying the piezoelectric detectors (14) juxtaposed next to one another above the base (13),
- chaque détecteur (14) piézoélectrique comprenant un plateau (16, 86) de roulage propre présentant une face (17, 87) plane supérieure agencée pour recevoir intégralement l'effort résultant du passage d'une roue de véhicule roulant au-dessus de ce plateau de roulage, et pour transmettre ces efforts à chaque élément (15, 85) sensible piézoélectrique dudit détecteur (14) piézoélectrique,  each piezoelectric detector (14) comprising a clean rolling plate (16, 86) having an upper planar face (17, 87) arranged to receive in full the force resulting from the passage of a wheel of a vehicle running above it. rolling plate, and for transmitting these forces to each piezoelectric sensitive element (15, 85) of said piezoelectric detector (14),
- ledit plateau (16, 86) de roulage de chaque détecteur (14) piézoélectrique étant distinct et distant des plateaux (16, 86) de roulage des détecteurs piézoélectriques qui le jouxtent, de sorte que chaque détecteur (14) piézoélectrique reçoit exclusivement l'effort résultant du passage d'une roue de véhicule roulant au-dessus du plateau (16, 86) de roulage de ce détecteur (14) piézoélectrique, caractérisé en ce que chaque détecteur (14) piézoélectrique est conforme à l'une des revendications 1 à 13. said rolling plate (16, 86) of each piezoelectric detector (14) being distinct and remote from the trays (16, 86) for rolling the piezoelectric detectors which are adjacent thereto, so that each piezoelectric detector (14) receives exclusively the force resulting from the passage of a wheel of a vehicle traveling above the rolling plate (16, 86) of this piezoelectric detector (14), characterized in that each piezoelectric detector (14) is according to one of claims 1 to 13.
15/ - Capteur selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit dispositif (22, 82, 83) élastiquement déformable de chaque détecteur piézoélectrique présente une hauteur totale inférieure à la longueur totale dudit plateau (16, 86) de roulage dans la direction de passage d'une roue de véhicule.  15 / - Sensor according to claim 14, characterized in that said device (22, 82, 83) elastically deformable of each piezoelectric detector has a total height less than the total length of said tray (16, 86) of rolling in the direction of passing a vehicle wheel.
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