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WO2009043983A1 - Bouteille de gaz equipee d'un capteur radiofrequence - Google Patents

Bouteille de gaz equipee d'un capteur radiofrequence Download PDF

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WO2009043983A1
WO2009043983A1 PCT/FR2008/000998 FR2008000998W WO2009043983A1 WO 2009043983 A1 WO2009043983 A1 WO 2009043983A1 FR 2008000998 W FR2008000998 W FR 2008000998W WO 2009043983 A1 WO2009043983 A1 WO 2009043983A1
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bottle
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transceiver
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Thomas Lavaud
Jean-Clair Pradier
Bernard Baldini
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Dassault Aviation SA
Safran Landing Systems SAS
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Dassault Aviation SA
Messier Bugatti SA
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    • F17C2270/0186—Applications for fluid transport or storage in the air or in space
    • F17C2270/0189—Planes

Definitions

  • the invention relates to a gas cylinder equipped with a radiofrequency sensor.
  • Gas cylinders such as oxygen cylinders used in aviation generally have a pressure gauge to indicate the pressure inside the cylinder.
  • the manometer continuously indicates the pressure of the bottle and is generally used during filling operations of the oxygen cylinder, when the aircraft is off.
  • the pressure is also measured by a pressure sensor integrated in an oxygen controller which further comprises a temperature sensor with which the controller calculates the autonomy of the bottle.
  • a thin or capillary tube extends between the bottle and the pressure sensor of the oxygen controller. It is therefore necessary to have the oxygen controller near the bottle.
  • the subject of the invention is a gas cylinder which makes it possible to eliminate the drawbacks associated with the capillary and the constraint of installing the controller near the bottle.
  • a gas cylinder equipped with at least one sensor for measuring at least one characteristic of the gas, the sensor being disposed directly on the bottle and comprising, according to the invention, radiofrequency means for interacting remotely by electromagnetic wave with a remote transceiver in order to receive from it an energy electrically and supply in return a signal representative of a measured value of the characteristic of the gas.
  • the senor receives the electrical energy required for its operation over the air.
  • This type of sensor can operate with a very low energy, so that the intensity of the current flowing in the sensor itself remains very low.
  • the non-contact pressure sensor thus allows the removal of the capillary and the associated installation difficulties, while ensuring that the intensity of the current flowing in the sensor remains low.
  • the senor can be interrogated periodically using a portable communication box adapted to communicate remotely with the sensor when the aircraft is off, so that if the sensor is a pressure sensor, the pressure gauge can be removed.
  • the device of the invention differs from known devices in which the sensor disposed on the teille communicates data to a remote receiver.
  • the sensor is connected by a wire to a remote power source.
  • the sensor is then connected to a power source, which implies an electrical connection and therefore a connector to be disconnected and reconnected during a bottle change.
  • the energy source of the battery or battery type, is embedded on the bottle.
  • the sensor of the invention is associated with no source of clean energy. It performs the measurement and returns a corresponding signal in response to the receipt of an electromagnetic pulse sent by the transceiver, which is converted into current allowing the sensor to perform this measurement.
  • FIG. 1 is a perspective view of an oxygen cylinder mounted in an aircraft, provided with a capillary according to the prior art
  • Figure 2 is an enlarged partial view of an oxygen cylinder provided with a radio frequency pressure sensor according to a particular embodiment of the invention.
  • a bottle 1 of gas is installed in a structure 2, here an aircraft structure. It may for example be an oxygen supply bottle of the pilot and / or passengers.
  • Bottle 1 has a neck which is provided with two connectors 3 for connection of oxygen transport pipes 4. The manometer fitted to the bottle has not been shown for clarity.
  • the bottle 1 has a connector 5 to which a thin tube 6, called capillary, is connected.
  • the other end of the capillary 6 is connected to a pressure sensor integrated in a not shown oxygen controller.
  • This figure shows the complex path of the capillary 6 between the pipes 4, which makes its installation difficult, especially since the capillary 6 is fragile.
  • the replacement of the bottle 1 for example when it has to be tested again, requires disconnecting the capillary 6 and reconnecting it to the connector 5 of a new bottle, which is a delicate operation.
  • FIG. 2 In Figure 2 is illustrated a bottle 10 according to the invention.
  • the bottle 10 has connectors 30 similar to the connectors 3 of FIG. 1.
  • the bottle is equipped with a radiofrequency pressure sensor 50 placed directly on the bottle 10 here at substantially the same location as the connector 5. which received the capillary 6 on the bottle of Figure 1.
  • a transceiver 51 is disposed opposite the radio frequency pressure sensor 50 to interact with the radiofrequency sensor by electromagnetic waves, so without contact.
  • the transceiver 51 is fixedly mounted on the structure 2 of the aircraft and is connected by electric wire or bus to a controller 100, which can thus be remote from the bottle 10.
  • the transceiver 51 is here provided with an inductive element which extends opposite but without contact with an inductive element of the same type belonging to the radiofrequency pressure sensor 50.
  • an inductive element of the transceiver 51 When a current flows in the inductive element of the transceiver 51, the latter radiates by emitting an electromagnetic wave which is sensed by the inductive element of the radiofrequency pressure sensor 50, which transforms this wave into an induced current. Electrical energy is thus transferred by radio to the radio frequency pressure sensor 50.
  • the sensor therefore requires no source of clean energy.
  • the inductive element of the sensor 50 is electrically connected to an electronic member responsive to the oxygen pressure prevailing in the bottle 10.
  • the intensity of the induced current thus depends directly on the pressure prevailing in the bottle 50.
  • the current Inductive circulating in the inductive element of the sensor radiates in turn an electromagnetic wave whose electromagnetic characteristics and depend on the pressure. This wave is picked up by the inductive element of the transceiver 51 and therefore affects the current flowing in the inductive element of the transceiver 51.
  • a measurement of the pressure prevailing in the bottle 10 is thus obtained.
  • the bottle portable communication device comprising an inductive radiating element for remote communication with the sensor.
  • the pressure sensor can thus be used as a pressure gauge during filling operations of the bottle, so that it is unnecessary to equip the bottle with a manometer; -
  • the controller who constantly monitors or periodically the filling state of the bottle when the aircraft is powered can be removed from the bottle.
  • the senor is a pressure sensor
  • the bottle can be equipped with several sensors, for example a pressure sensor and a temperature sensor, which can advantageously interact with the same transceiver.
  • inductive technology has been reported for communication between the sensor and the transceiver
  • other technologies such as high frequency antennas may be used.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
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Abstract

L'invention concerne une bouteille de gaz équipée d'un capteur pour mesurer au moins une caractéristique du gaz. Selon l'invention, le capteur (50) comporte des moyens pour interagir par onde électromagnétique avec un émetteur-récepteur (51) en vue de recevoir de celui-ci une énergie électrique et fournir en retour un signal représentatif d'une valeur mesurée de la caractéristique du gaz.

Description

Bouteille de gaz équipée d' un capteur radiofréquence .
L'invention concerne une bouteille de gaz équipée d'un capteur radiofréquence .
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Les bouteilles de gaz telles que les bouteilles d'oxygène utilisées en aéronautique sont généralement pourvues d'un manomètre pour indiquer la pression à l'in- térieur de la bouteille. Le manomètre indique en permanence la pression de la bouteille et est généralement utilisé lors des opérations de remplissage de la bouteille d'oxygène, lorsque l'aéronef est hors tension.
La pression est également mesurée par un capteur de pression intégré dans un contrôleur d'oxygène qui comporte en outre un capteur de température grâce auxquels le contrôleur calcule l'autonomie de la bouteille. Un tube fin ou capillaire s'étend entre la bouteille et le capteur de pression du contrôleur d'oxygène. Il convient dès lors de disposer le contrôleur d'oxygène à proximité de la bouteille.
Une attention particulière doit être portée à l'installation du capillaire. En effet, l'installation de ce capillaire est très délicate, en raison de sa fragili- té. En outre, le remplacement de la bouteille impose de manipuler le capillaire, ce qui se révèle également délicat .
OBJET DE L'INVENTION
L'invention a pour objet une bouteille de gaz permettant de supprimer les inconvénients liés au capillaire et à la contrainte d'installer le contrôleur à proximité de la bouteille.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, on propose une bouteille de gaz équipée d'au moins un capteur pour mesurer au moins une caractéristique du gaz, le capteur étant disposé directement sur la bouteille et comportant selon 1 ' invention des moyens radiofréquence pour interagir à distance par onde électromagnétique avec un émet- teur-récepteur distant en vue de recevoir de celui-ci une énergie électrique et fournir en retour un signal représentatif d'une valeur mesurée de la caractéristique du gaz .
Ainsi, le capteur reçoit l'énergie électrique né- cessaire à son fonctionnement par voie hertzienne. Ce type de capteur peut fonctionner avec une énergie très faible, de sorte que l'intensité du courant circulant dans le capteur reste elle même très faible. Le capteur de pression sans contact permet donc la suppression du capillaire et les difficultés d'installation associées, tout en garantissant que l'intensité du courant circulant dans le capteur reste faible.
Ainsi, aucun branchement électrique ou fluidique n'est à réaliser entre le capteur et le contrôleur, ce qui permet d'éloigner le contrôleur de la bouteille. Seul l'émetteur-récepteur, auquel est relié le contrôleur, doit être disposé à proximité de la bouteille, sans pour autant être relié à celle-ci. L'installation de la bouteille se trouve ainsi grandement simplifiée. Qui plus est, le capteur ne comporte aucune source locale d'énergie du type pile ou batterie.
En outre, lors des opérations de remplissage de la bouteille, le capteur peut être interrogé périodiquement à l'aide d'un boîtier de communication portatif adapté à dialoguer à distance avec le capteur lorsque l'aéronef est hors tension, de sorte que si le capteur est un capteur de pression, le manomètre peut être supprimé .
Le dispositif de l'invention diffère de disposi- tifs connus^ dans lesquels le capteur disposé sur la bou- teille communique des données à un receveur distant. Dans certains de ces dispositifs connus, illustrés notamment par les documents US2003/0071736, DE 203 01168, le capteur est connecté par un fil à une source de puissance distante. Le capteur est alors relié à une source d'énergie, ce qui implique une connexion électrique et donc un connecteur à débrancher et rebrancher lors d' un changement de bouteille.
Dans d'autres dispositifs connus illustrés notam- ment par les documents DE 201 16268 ou EP 0 860 648, la source d'énergie, du type batterie ou pile, est embarquée sur la bouteille.
Le capteur de l'invention n'est associé à aucune source d'énergie propre. Il effectue la mesure et renvoie un signal correspondant en réponse à la réception d'une impulsion électromagnétique envoyée par l'émetteur- récepteur, qui est transformée en courant permettant au capteur d'effectuer cette mesure.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en référence aux figures des dessins annexés parmi lesquelles :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une bouteille d'oxygène montée dans un aéronef, munie d'un capillaire selon l'art antérieur ; la figure 2 est une vue partielle agrandie d'une bouteille d'oxygène pourvue d'un capteur de pression radiofréquence selon un mode particulier de mise en œuvre de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Comme illustré à la figure 1, une bouteille 1 de gaz conforme à l'art antérieur est installée dans une structure 2, ici, une structure d'aéronef. Il peut par exemple s'agir d'une bouteille d'alimentation en oxygène du pilote et/ou des passagers. La bouteille 1 comporte un col qui est pourvu de deux raccords 3 permettant la connexion de tuyaux 4 de transport de l'oxygène. Le manomètre équipant la bouteille n'a pas été représenté, pour plus de clarté. La bouteille 1 comporte un raccord 5 auquel un tube fin 6, appelé capillaire, est relié. L'autre extrémité du capillaire 6 est reliée à un capteur de pression intégré dans un contrôleur d'oxygène non représenté. On distingue sur cette figure le trajet complexe du capil- laire 6 entre les tuyaux 4, ce qui rend son installation difficile, d'autant plus que le capillaire 6 est fragile. En outre, le remplacement de la bouteille 1, par exemple lorsqu'elle doit être éprouvée de nouveau, nécessite de débrancher le capillaire 6 et de le rebrancher sur le raccord 5 d'une nouvelle bouteille, ce qui est une opération délicate.
A la figure 2 est illustrée une bouteille 10 conforme à l'invention. La bouteille 10 comporte des raccords 30, similaires aux raccords 3 de la figure 1. Selon l'invention, la bouteille est équipée d'un capteur de pression radiofréquence 50, disposé directement sur la bouteille 10 ici sensiblement au même emplacement que le raccord 5 qui recevait le capillaire 6 sur la bouteille de la figure 1. Un émetteur-récepteur 51 est disposé en regard du capteur de pression radiofréquence 50 pour interagir avec le capteur radiofréquence par ondes électromagnétiques, donc sans contact. L'émetteur-récepteur 51 est monté fixe sur la structure 2 de l'aéronef et est relié par fil électrique ou par bus à un contrôleur 100, qui peut ainsi être éloigné de la bouteille 10.
Selon une technologie électromagnétique classique, l'émetteur-récepteur 51 est ici pourvu d'un élément inductif, qui s'étend en regard mais sans contact d'un élément inductif du même type appartenant au capteur de pression radiofréquence 50. Lorsqu'un courant circule dans l'élément inductif de l'émetteur-récepteur 51, ce dernier rayonne en émettant une onde électromagnétique qui est captée par l'élément inductif du capteur de pression radiofréquence 50, qui transforme cette onde en courant induit. De l'énergie électrique est ainsi transférée par voie hertzienne au capteur de pression radiofréquence 50. Le capteur ne nécessite donc aucune source d'énergie propre.
L'élément inductif du capteur 50 est électrique- ment relié à un organe électronique sensible à la pression de l'oxygène régnant dans la bouteille 10. L'intensité du courant induit dépend ainsi directement de la pression régnant dans la bouteille 50. Le courant induit circulant dans l'élément inductif du capteur rayonne à son tour une onde électromagnétique dont les caractéristiques électromagnétiques dépendent ainsi de la pression. Cette onde est captée par l'élément inductif de l'émetteur-récepteur 51 et affecte donc le courant circulant dans l'élément inductif de l'émetteur-récepteur 51. En mesurant par exemple la tension aux bornes de l'élément inductif de l'émetteur-récepteur 51, on obtient ainsi une mesure de la pression régnant dans la bouteille 10.
L'utilisation d'un capteur sans contact dans le cadre de la mesure des pressions des bouteilles de gaz présente plusieurs avantages:
- un tel capteur fonctionne avec de très faibles courants. Les risques de produire une étincelle dangereuse sont ainsi naturellement écartés;
- l'utilisation d'un capteur sans contact simpli- fie notablement la mise en place de la bouteille dans la structure de l'aéronef. Il suffit de raccorder les tuyaux de transport d'oxygène aux raccords 30, toute liaison de capillaire étant supprimée;
- il est possible de recueillir les mesures du capteur en approchant de la bouteille un boîtier de com- munication portatif comportant un élément inductif rayonnant, pour dialoguer à distance avec le capteur. Ainsi, notamment lorsque l'aéronef est hors tension, il est possible de connaître la pression régnant dans la bouteille, sans avoir à brancher ou débrancher de fil électrique. Le capteur de pression peut ainsi être utilisé comme manomètre lors des opérations de remplissage de la bouteille, de sorte qu'il est inutile d'équiper la bouteille d'un manomètre ; - enfin, le contrôleur qui surveille en permanence ou périodiquement l'état de remplissage de la bouteille lorsque l'aéronef est sous tension peut être éloigné de la bouteille.
L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais bien au contraire englobe toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications.
En particulier, bien que l'on ait indiqué ici que le capteur est un capteur de pression, on pourra bien sûr mesurer d'autres caractéristiques du gaz contenu dans la bouteille, comme par exemple sa température. On pourra équiper la bouteille de plusieurs capteurs, par exemple un capteur de pression et un capteur de température, pouvant avantageusement dialoguer avec le même émetteur- récepteur.
En outre, bien que l'on ait indiqué que l'on faisait appel à la technologie inductive pour la communication entre le capteur et l'émetteur-récepteur, on pourra utiliser d'autres technologies, comme les antennes haute- fréquence.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bouteille de gaz équipée d'au moins un capteur (50) pour mesurer au moins une caractéristique du gaz, caractérisée en ce que le capteur est monté directement sur la bouteille (10) et comporte des moyens radiofré- quence pour interagir à distance par onde électromagnétique avec un émetteur-récepteur (51) distant en vue de recevoir de celui-ci une énergie électrique et fournir en retour un signal représentatif d'une valeur mesurée de la caractéristique du gaz.
2. Bouteille de gaz selon la revendication 1, dans lequel le capteur (50) est adapté à pouvoir dialoguer avec un boîtier de communication portatif destiné à être approché de la bouteille pour lire la valeur mesurée de la caractéristique du gaz.
3. Structure (2) de réception d'une bouteille de gaz selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle porte un émetteur-récepteur (51) s' étendant au voisinage d'une portion de la bouteille (10) qui porte le capteur (50) pour interagir à distance avec le capteur lorsque la bouteille est reçue sur la structure .
4. Structure selon la revendication 3, dans Ia- quelle l'émetteur-récepteur (51) est relié à un contrôleur (100) distant pour traiter les informations reçues du capteur.
PCT/FR2008/000998 2007-07-12 2008-07-09 Bouteille de gaz equipee d'un capteur radiofrequence Ceased WO2009043983A1 (fr)

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