Antena de campo focalizada para transpondedor pasivo de sensor de presión de neumáticos con RFID.

Un sistema sensor pasivo de transpondedor RFID que proporciona una antena de transpondedor que sirve parauna doble función de alojamiento de un sensor de transpondedor y de aumento del área de recogida de flujomagnético del sistema sensor de transpondedor RFID,

que comprende:

un dispositivo sensor electrónico (54); y

una antena de transpondedor, que incluye una bobina eléctrica de transpondedor (48) conectada eléctricamentea dicho dispositivo sensor electrónico,

caracterizado por que dicha antena de transpondedor incluye una carcasa (24) formada de un metalmagnéticamente permeable donde está colocada dicha bobina eléctrica del transpondedor, incluyendo dichacarcasa un vástago (26) de la antena del transpondedor que tiene una porción superior (30) con un lado exterior(32) configurado para recibir un flujo magnético que entra en dicho vástago de la antena del transpondedor, eincluyendo dicha carcasa una porción configurada para concentrar y dirigir dicho flujo magnético a través dedicha bobina eléctrica del transpondedor, con lo que dicha carcasa de dicha de antena del transpondedor alojadicho dispositivo sensor electrónico y aumenta el área de recogida del flujo magnético del sistema sensor detranspondedor RFID.

Antena de campo focalizada para transpondedor pasivo de sensor de presión de neumáticos con RFID

Referencias cruzadas a solicitudes relacionadas Esta solicitud se basa en la solicitud provisional Nº 61/228.914, presentada el 27 de julio de 2009.

Antecedentes de la invención Esta invención se refiere en general a sistemas de monitorización de neumáticos de vehículos, y más particularmente se refiere a un sistema para la transmisión de potencia a un sensor de presión de neumáticos de una aeronave desde un lector RFID de baja frecuencia (LF) para la transmisión de datos entre un sensor de presión de neumáticos de aeronaves y la unidad de control. La invención se refiere más específicamente a un enlace de comunicaciones entre un sensor de presión de neumáticos en una llanta de una rueda y los componentes electrónicos de control conectados a un buje de la rueda o un lector/transpondedor de mano, especialmente adaptado para su uso en aeronaves.

Es útil en un avión monitorizar la información relativa a cada uno de los neumáticos, como la información de la presión o de la temperatura, por ejemplo, y proporcionar esta información a la cabina o al personal de servicio de neumáticos de la aerolínea. Es necesario comunicar esta información desde la llanta de la rueda a los componentes electrónicos situados en el eje de la rueda o en el lector/transpondedor de mano.

Un sistema de presión de los neumáticos conocido utiliza un par de bobinas de transformador para la comunicación entre una bobina primaria y una secundaria en el eje de la rueda. Estos transformadores son coaxiales y están colocados enfrentados entre sí. Una longitud del cable conectado al secundario del par transformadores está conectado directamente con el sensor de presión de los neumáticos que está situado en la periferia de la llanta de la rueda. Sin embargo, sería deseable proporcionar un enlace presión de los neumáticos de la aeronave para acoplar electromagnéticamente un campo magnético entre una bobina del buje de la rueda y una bobina de sensor de presión de los neumáticos que no utilice conexiones eléctricas no fiables y no utilice cables que, de otra manera, son propensos a la rotura en el ambiente duro de la rueda del avión. Por lo tanto, es deseable proporcionar un procedimiento sin contacto de comunicación entre un buje de la rueda del avión y un sensor de presión de los neumáticos situado en la llanta de la rueda que no requiera conexiones eléctricas o una longitud de cable para comunicarse entre el buje de la rueda y el sensor de presión de los neumáticos. Más específicamente, sería deseable proporcionar una comunicación inalámbrica entre un buje de rueda de avión o un lector/transpondedor de mano y un transpondedor de detección de presión de neumáticos situado en la llanta de la rueda alejado hasta seis pulgadas desde el buje de la rueda o de la antena del transpondedor.

Los conceptos de antena RFID son ampliamente conocidos en forma de bobinas con núcleo de aire y solenoides de varilla de ferrita. Esta tecnología se representa en, por ejemplo, el Manual RFID, o la patente US N. 6.839.035 (Addonisio) , en la que se consigue una extensión del rango de acoplamiento magnético con una bobina de interposición resonante sintonizada. También se conoce el documento US 2008/0042850 A1, en el que una etiqueta RFID híbrida incluye un circuito que se puede colocar dentro de un área abierta definida por una primera antena, e incluye una batería que se puede colocar dentro de otra área definida por la primera antena.

La mayoría de la técnica anterior se aplica a RFID de alta frecuencia, donde las frecuencias son demasiado altas para dirigir de manera efectiva el flujo a través de medios muy permeables (tales como altos metales de aleación de níquel) a cualquier distancia útil. Las antenas de transpondedor RFID de baja frecuencia (LF) han requerido típicamente que las bobinas de la antena estén expuestas directamente al campo magnético por la Ley de Faraday, en el que la EMF es proporcional al área de la bobina que está dentro del campo magnético cambiante. Esta práctica de bobina acoplada de campo tradicional resulta en bobinas de grandes áreas para lograr la comunicación RFID acoplada magnéticamente en grandes distancias.

Sería deseable proporcionar un sistema de transpondedor RFID de baja frecuencia para su uso en sistemas de 55 empaquetado de sensores, tales como en un sistema de sensor de presión de neumáticos o en un sistema de sensor de temperatura, por ejemplo, y para permitir el uso de una antena RFID de baja frecuencia en los sistemas de empaquetado de sensores que se había convertido en el estándar de la industria antes de la tecnología RFID, sin alterar el legado del factor de forma de esos sensores. Sería deseable diseñar las propiedades magnéticas de tales sistemas de empaquetado de sensores para gestionar las impedancias de la trayectoria de flujo magnético para concentrar y dirigir el flujo magnético a través de una bobina interna de una antena de transpondedor, y entonces permitir que el flujo vuelva desde la superficie externa de la bobina de la antena del transpondedor a la antena del lector.

Existe la necesidad de incorporar antenas RFID dentro de paquetes de sensores que de otro modo no serían 65 adecuados para su uso en un área expuesta de un tren de aterrizaje de aviones, debido al tamaño, la forma y los asuntos ambientales que se aplican a las bobinas de antena con grandes secciones transversales.

También sería deseable proporcionar una extensión del rango para un sistema de sensor de transpondedor RFID de baja frecuencia mediante la formación de la forma de un campo magnético a partir de una antena del lector de este sistema de sensor de transpondedor RFID de baja frecuencia, y estableciendo un emparejamiento de patrón de campo eficiente entre el lector y las trayectorias de flujo de la antena del transpondedor. Sería también deseable utilizar y optimizar las posibilidades de dirigir el flujo que existe en la banda de frecuencias RFID de LF.

También sería deseable proporcionar un sistema de sensor de transpondedor RFID de baja frecuencia en el que una carcasa del conjunto del transpondedor de sensor esté configurada para utilizar características ambientales y estructurales del metal para servir también una función magnética que aumente de manera efectiva el área de recogida de flujo de la bobina, permitiendo el uso de bobinas de transpondedor de sensor más pequeñas. Sería deseable que el flujo magnético de una antena de transpondedor RFID de LF se recoja mediante un metal magnéticamente permeable en el exterior de la carcasa del sensor, y después se concentre y se dirija mediante una porción del mismo metal magnéticamente permeable de la carcasa del sensor a través del centro de una bobina de cable eléctrico, incluso cuando la bobina está situada dentro de la carcasa del sensor. La presente invención satisface estas y otras necesidades.

El documento US 2009/102.731 divulga una estructura de antena para un sistema de monitorización de presión de tiempo en la que un transmisor de monitorización de presión de tiempo se acopla con una válvula, de manera que una bobina espiral pueda estar conectada eléctricamente a un cuerpo conductor de la válvula para obtener una frecuencia de resonancia específica.

Sumario de la invención Brevemente y en términos generales, la presente invención proporciona un sistema pasivo de sensor de transpondedor RFID, que incluye una antena de transpondedor de campo focalizado que tiene una varilla de antena de transpondedor magnéticamente muy permeable, y una antena de lector con una bobina eléctrica del lector que genera un campo magnético que tiene un flujo magnético que se extiende desde la antena del lector al conjunto de sensor. La bobina eléctrica del transpondedor de sensor y la bobina eléctrica del lector están acopladas mediante el campo magnético, de modo que la información puede ser transferida a y desde el conjunto de sensor a través del campo magnético, mediante el cual están acopladas la bobina eléctrica del transpondedor y la bobina eléctrica del lector.

Mediante la presente invención, la EMF en la bobina del transpondedor de sensor se consigue utilizando bobinas más pequeñas que están configuradas para usar sus características ambientales y estructurales del metal de la carcasa para servir también una segunda función magnética que aumenta de manera efectiva el área de recogida del flujo de la bobina. El flujo magnético desde una antena de transpondedor RFID de LF puede recogerse mediante un metal magnéticamente permeable en el exterior de la carcasa del sensor, y cuyo flujo se concentra y se dirige a continuación mediante una... [Seguir leyendo]

1. Un sistema sensor pasivo de transpondedor RFID que proporciona una antena de transpondedor que sirve para una doble función de alojamiento de un sensor de transpondedor y de aumento del área de recogida de flujo 5 magnético del sistema sensor de transpondedor RFID, que comprende:

un dispositivo sensor electrónico (54) ; y una antena de transpondedor, que incluye una bobina eléctrica de transpondedor (48) conectada eléctricamente a dicho dispositivo sensor electrónico,

caracterizado por que dicha antena de transpondedor incluye una carcasa (24) formada de un metal magnéticamente permeable donde está colocada dicha bobina eléctrica del transpondedor, incluyendo dicha carcasa un vástago (26) de la antena del transpondedor que tiene una porción superior (30) con un lado exterior

(32) configurado para recibir un flujo magnético que entra en dicho vástago de la antena del transpondedor, e incluyendo dicha carcasa una porción configurada para concentrar y dirigir dicho flujo magnético a través de dicha bobina eléctrica del transpondedor, con lo que dicha carcasa de dicha de antena del transpondedor aloja dicho dispositivo sensor electrónico y aumenta el área de recogida del flujo magnético del sistema sensor de transpondedor RFID.

2. El sistema sensor pasivo de transpondedor RFID de la reivindicación 1, donde dicho dispositivo sensor electrónico 20 (54) está dispuesto en dicha cavidad (24) .

3. El sistema sensor pasivo de transpondedor RFID de la reivindicación 1, donde dicho dispositivo sensor electrónico (54) comprende un dispositivo sensor de presión electrónico, dicho conjunto sensor incluye un paso de sensor de presión de aire interior (55) , y dicho dispositivo sensor de presión electrónico está conectado a través de dicho paso 25 de sensor de la presión del aire interior para detectar la presión del aire.

4. El sistema sensor pasivo de transpondedor RFID de la reivindicación 1, que comprende además una antena de lector (56) que tiene un borde exterior, incluyendo dicha antena del lector una bobina eléctrica (58) del lector para generar un campo magnético que incluye dicho flujo magnético, extendiéndose dicho flujo magnético desde la borde exterior de la antena del lector a la antena del transpondedor, estando dicha bobina eléctrica (48) del transpondedor y dicha bobina eléctrica del lector acopladas mediante dicho campo magnético, con lo que la información puede transferirse a y desde el conjunto sensor a través de dicho campo magnético, con lo que dicha bobina eléctrica del transpondedor y dicha bobina eléctrica del lector están acopladas.

5. Un sistema de monitorización pasiva de neumáticos de transpondedor RFID que proporciona una antena de transpondedor que sirve para una doble función de alojar un sensor de transpondedor y de aumentar el área de recogida de flujo magnético del sistema sensor de transpondedor RFID, que comprende:

un conjunto sensor, que incluye un dispositivo sensor electrónico (54) y una antena de transpondedor sensor,

incluyendo dicha antena de transpondedor sensor una bobina eléctrica de transpondedor eléctricamente conectada a dicho dispositivo sensor electrónico, caracterizado por que dicha antena de transpondedor incluye una carcasa (24) formada de un metal magnéticamente permeable donde está dispuesta dicha bobina eléctrica del transpondedor, incluyendo dicha carcasa un vástago (26) de antena del transpondedor que tiene una porción superior (30) con un lado exterior

configurado para recibir un flujo magnético que entra en dicho vástago de la antena del transpondedor, e incluyendo dicha carcasa una porción configurada para concentrar y dirigir dicho flujo magnético a través de dicha bobina eléctrica del transpondedor, comprendiendo además dicho sistema de monitorización pasiva de neumáticos de transpondedor RFID:

una antena de lector (56) que tiene un borde exterior, incluyendo dicha antena de lector una bobina eléctrica (58) del lector para generar un campo magnético que proporciona dicho flujo magnético, extendiéndose dicho flujo magnético desde el borde exterior de la antena del lector al conjunto sensor, estando dicha bobina eléctrica del transpondedor y dicha bobina eléctrica del lector acopladas mediante dicho campo magnético, con lo que la información puede transferirse a y desde el conjunto sensor a través de dicho campo magnético,

con lo que dicha bobina eléctrica del transpondedor y dicha bobina eléctrica del lector están acopladas, con lo que dicha carcasa de dicha antena del transpondedor aloja dicho dispositivo sensor electrónico y aumenta un área de recogida del flujo magnético del sistema sensor de transpondedor RFID.

6. El sistema de monitorización pasiva de neumáticos de transpondedor RFID de la reivindicación 1 o la 60 reivindicación 5, donde dicha carcasa (24) comprende una superficie de retorno de flujo.

7. El sistema de monitorización pasiva de neumáticos de transpondedor RFID de la reivindicación 1 o la reivindicación 5, donde dicho vástago (26) de la antena del transpondedor comprende una plataforma de apilado exterior.

8. El sistema de monitorización pasiva de neumáticos de transpondedor RFID de la reivindicación 7, donde dicha antena del transpondedor comprende una retenedor (44) del carrete de la bobina de baja pérdida no permeable dispuesto dentro de dicha carcasa, y dicho vástago (26) de la antena del transpondedor incluye una superficie de retorno de flujo separada de dicha plataforma de apilado exterior mediante dicho retenedor del carrete de la bobina de baja pérdida no permeable.

9. El sistema de monitorización pasiva de neumáticos de transpondedor RFID de la reivindicación 8 cuando depende de las reivindicaciones 5 y 7, donde dicha bobina eléctrica (48) del transpondedor está dispuesta dentro de un espacio interior en dicho retenedor del carrete de la bobina.

10. El sistema de monitorización pasiva de neumáticos de transpondedor RFID de la reivindicación 5, donde dicho dispositivo sensor electrónico (54) comprende un dispositivo electrónico sensor de presión de aire de los neumáticos, dicho conjunto de sensor incluye un paso de sensor de presión de aire interior (55) , y dicho dispositivo electrónico sensor de la presión de aire de los neumáticos está conectado a través de dicho paso de sensor de presión de aire interior para detectar la presión de aire de los neumáticos.

11. El sistema de monitorización pasiva de neumáticos de transpondedor RFID de cualquiera de la reivindicación 4 o la reivindicación 10, donde dicha antena del lector comprende un brazo de extensión de lector.

12. El sistema de monitorización pasiva de neumáticos de transpondedor RFID de la reivindicación 10, donde dicho brazo de extensión del lector está formado de una estructura de metal magnéticamente permeable.

13. El sistema de monitorización pasiva de neumáticos de transpondedor RFID de la reivindicación 5, donde dicha antena del transpondedor comprende un sistema de transpondedor RFID de baja frecuencia. 25

14. El sistema sensor pasivo de transpondedor RFID de la reivindicación 6, donde dicha superficie de retorno de flujo está separada de dicha porción superior (30) de dicho vástago (26) de la antena del transpondedor.