Brevet FR2296962A1 — publié le 19760730

La présente invention due à la collaboration de Monsieur C. LEICHLE est relative à un dispositif interface assurant l'élimination des parasites au sein des signaux qui sont appliqués à son entrée et plus spécialement à un dispositif interface recevant des signaux fortement parasités se présentant sous la forme d'une série d'impulsions afin de permettre l'exploitation de ces signaux dans un système de traitement numérique. Dans le texte qui suit on prendra "digitalt dans le sens de "logique". L'utilisation des techniques de comptage sur véhicule automobile pesê a chaque étape de réalisation un problème du fait de l'existence de nombreux parasites. Si la protection des circuits au niveau de la source d'alimentation est aisée, gracie au filtrage, il est bien plus délicat d'éliminer les parasites au niveau des si gnaux d'entrée. En effet, l'alimentation continue peut-être débarassée de tout signal parasite alternatif si tous les moyens sont mis en oeuvre pour y parvenir. Par contre, si un signal constitué par une série d'impulsions est transmis à un compteur, les parasites dont la nature est très voisine de celle du signal sont indisso-. ciables et faussent les indications du compteur. L'élimination des parasites est bien résolue en technique en logique par la conversion en tension de la fréquence du signal. En effet soit un signal périodique de fréquence F, de rapport cyclique 50 ffi et de valeur maximale U qui est perfurbé par des parasites très courts, de durée # et de fréquence faible égale à F au maximum. La tension engendrée à partir de 11 intégration du signal donne une tension égal å TJt tandis que le parasite provoque, dans le plus mauvais cas, une 2tension Ug. Comme 8 est en général très faible, d'autant plus faible que le filtrage électrique du signal reçu a été' correctement rta -sé, la perturbation est négligeable Dans le cas d'une technique de comptage, ce même parasite est considéré comme une impuision du signal principal et peut, dans le plus mauvais cas, provoquer-une erreur de 100 % dans la mesure. La théorie de FOURNIES montre, d'autre part, que le spectre d'un parasite, c'est-à-dire d'une impulsion courte à fréquence relativement faible, est formé d'un nombre élevé d'harmoniques dont l'amplitude est constante. Si les fréquences des parasites et du signal sont voisines, il est donc impossible d'éliminer les parasites par filtrage, si grande soit la pente à la coupure du filtre utilisé, La solution utilisée actuellement sur les véhicules est la suppression des parasites à l'origine, c'est-à-dire l'emploi de capteurs et de liaisons parfaitement blindés. Ces solutions donnent de bons résultats, mais sont toujours d'un prix élevé.D'autre part certaines mesures, telle celle relative au régime moteur, ne néces siteraient pas de capteur particulier, puisque les étincelles d'allumage ou du moins le signal rupteur, seraient utilisables dans ce but si'elles n1étaient fort parasitées. L'état de l'art ne fournit donc pas de solution en ce qui concerne ce dernier cas. La présente invention obvie à cette défectuosité. L'invention qui concerne un organe d'interface disposé -entre un capteur délivrant des signaux fortement parasités et des organes digitaux sensibles aux parasites, est caractérisée en ce qu'elle utilise une boucle à verrouillage de phase dont le signal de sortie S se verrouille à chaque instant sur le signal d'entrée E. Avantageusement le temps de réponse du système réalise un filtrage du signal E. En effet, si un parasite est présent sur le signal E, il est pris en compte par le système comme une augmentation rapide de fréquence et se trouve éliminé du fait de l'impossi- bilité quta ledit système à réagir plus rapidement qu'il ne le fait par construction. Le signal S peut alors étire utilisé comme-l'aurait été le signal E, mais de plus il est exempt de parasites. Suivant une variante de réalisation on introduit dans la boucle à verrouillage de phase un diviseur par N ce qui permet de disposer d'un signal à une fréquence N fois supérieure à celle du signal d'entrée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et qui n'est donnée qutà titre d'exemple0 A cet effet on se reportera aux dessins joints dans lesquels - La figure 1 représente un premier mode de réalisation sous forme de schéma-bloc de l'interface suivant 12 invention - La figure 2 représente la forme des signaux relevés en divers points du dispositif de la-figure 1, et, - La figure 3 représente un second mode de réalisation sous forme de schéma bloc de l'interface, suivant l'invention. Suivant le mode de réalisation de la figure 1, l'interface comporte une entrée 1 à laquelle est appliqué le signal E à traiter. A l'entrée 1 est connecté un filtre passe-bas comportant deux résistances en série 2 et 5 et deux condensateurs 3 et 4 en paral- lèle entre le conducteur d'entrée et la masse. Le filtre passe-bas est suivi par un amplificateur 6 à grande impédance dtentrée dont la sortie est reliée à un circuit différentiateur compranan t une capacité 7 en-série et une résistance 8 en parallèle. Ce circuit différentiateur est suivi d'un amplificateur 9 dont la sortie est reliée à l'entrée de remise à zéro d'une bascule bistable 10.La sortie 17 de cette bascule bistable 10 est reliée à un second fil- tre passe-bas comportant une résistance en serie 15 et un condensateur 14 relie en parallèle entre le conducteur et la masse. La sorest reliée tie de ce second filtre passe-bas à une entrée d'un oscillatetir commandé en tension 12. La sortie de cet oscillateur commandé en tension 12 est reliée d'une part à la seconde entrée 11 de la bascule bistable 10, d'autre part elle est connectée à la sortie 16 de l'in- terface par l'intermédiaire d'im amplificateur 13. Ce dispositif fonctionne comme suit, en se reportant à la fiilre 2 représentant les chronogrammes des signaux relevés aux points les plus importants du dispositif : le signal E appliqué à l'entrée 1 de l'interface provoque apyres filtrage et amplification l'apparition d'un signal rectangulaire Et tel que celui représenté à la première ligne de la figure 2. Après différentiation et nou velue amplification le signal E' donne naissance au signal I représenté à la seconde ligne de la figure 2.Ce signal I constitué par une série d'impulsions distantes dans le temps sert de remise à zéro pour-la bascule bistabie 10 qui reçoit par ailleurs sur son entrée horloge 11 un sien ai du type représenta à la troisième ligne de 1 figure 2. Le signal P apparaissant à la sortie 17 de la bascule 10 est représenté à la quatrième ligne de la figure 2. Sa valeur movenneest proportielle à la phase des deux signaux apparaissant sur les deux entres de la bascule bistable 10. La tension issue du filtre passe-bas 14-15 est donc bien proportionnelle à la phase des deux signaux I et 11 (lignes 2 et 3 de la figure 2) puisque ce filtre 14 - 15 est alimenté par le signal P (4ème ligne de la figure 2). L'oscillateur commandé en tension 12, alimenté par lm signal proportionnel au déphasage du signa3 qu'il engendre (S, 11, ligne 3 de la figure 2) et le signal d'entrée correspondant, contribue alors au verrouillage de la boucle 10, 17, 15, 12, 11 sur le signal d'entrée et le signal S en 16 qui est proportionnel ati signal F de sortie de l'oscillateur 12 est l'image du signal d'entrée, Le temps de réponse de la boucle 10, 17, 15, 72, 11 est fixé pnr celui du filtre tiasse-bas 14, 15 et l'immunité aux parasites est due nrincipaiemen au condensateur 14 qui sert en quelque sorte de "mémoire de fréquence" et permet le fonctionnement correct du dispositif. La figure 3 illustre une variante de réalisation selon laquelle le rétro-couplage entre la sortie de l'oseillateur commanJé en tension 12 et la bascule bistable 10 incorpore un diviseur de fréquence 18 par N Si bien qu'alors le signal de sortie S est relié au signal entrée par ia relation : S = N.E. en fréquence et non en tension. Pour 3e' reste le fonctionnement du dispositif de la figure 3 est identique à celui de la figure lo La fréquence du signal de sortie étant alors N fois supérieure à celle du signal d'entrée neut faciliter le traitement du signal de sortie. L'interface suivant l'invention peut-etre place par exemple entre le rupteur d'une bobine d'allumage qui fournit un signal proportionnel à la vitesse de rotation du moteur associé, mais forte ment parasite et un comnteur permettant l'affichage du régime moteur sous forme numérique. Dans le premier mode de réalisation la fréquence du signal de sortie S suit celle du signal à 3'entrée E avec un retard # correspondant au tempe de réponse de l'interface. Ce retard # peut-être rendu négligeable vis-à-vis des vitesses de variation de la vitesse moteur sur tn véhicule, ce qui rend le système capable de fournir une mesure précise. Les avantages d'un tel système sont de deux ordres : d'une part il realise l'immunité contre les parasites tout en utilisent des capteur rustiques et sans cablage sophistiqué qui introduirait des frais importants, bien supérieurs à ceux correspondant au prix de l'interface objet de l'invention ion et qui se résume à un simple circuit électronique dont le colt peut-être faible. La fiabilité d'un tel système est-elle aussi bien meilleure que celle d'un quelconcue blindage sujet à des efforts mqcaniques ou à de la corrosion. Tous les circuits employas dans l'interface de l'invention sont connus du technicien. Ils ne nécessitent donc pas dlexplica- tion supplémentaire. Il y a encore lieu de remarquer que tout ou partie de cet interface peut-être réalisé en circuits intégrés soit directement disponibles dans le commerce, soit exécutés à la demande L'interface de ltinvention est applicable à tous les systèmes digitaux utilisant le régime moteur ou la vitesse de rotation d'un arbre sur un véhicule, à des fins dlaffichage (tableau de bord) au de traitement (calculateur pour la carburation, 1' allu- mage ou l'anti-blocage de roue, par exemple). L'invention s'applique encore à tous les domaines où llon dispose de signaux fortement parasités dont les variations de fréquence sont connues. - REVENDICATIONS 10) Dispositif interface permettant l'exploitation dans un système de traitement digital d'un signal constitué d'une série d'impulsions fortement parasitées, caractérisé en ce qu'il comporte une boucle à verrouillage de phase (70, 15, 14, 12, 11) comprenant un comparateur de phase (7, 8, 9, 10), un premier filtre passe-bas (14, 15) et un oscillateur commandé en tension (12). 2') Dispositif interface suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans la connexion de rétro-couplage entre la sortie de l'oscillateur commandé en tension (12) et la seconde entrée (11) du comparateur de phase (7, 8, 9, 10) est inséré un diviseur de fréquence (18). 3t) Dispositif interface suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier filtre passe-bas (14, 15) comporte au moins un condensateur (14) en parallèle constituant une "mémoire de fréquence1, du dispositif. 4.) Dispositif interface suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le comparateur de phase (7, 8, 9, 10) comprend une première entrée connectée à l'entrée du dispositif (1) par l'intermédiaire d'un second filtre passe-bas (2, 5). 5') Dispositif interface suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le comparateur de phase comprend un circuit différentiateur (7,8), un amplificateur (9) et une bascule bistable (10) connectés en série. 6') Dispositif interface suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le second filtre passe-bas (2-5) est suivi d'un étage amplificateur (6). 7m) Dispositif interface suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sortie de ltoscillateur commandé en tension (12) est reliée à la sortie (16) du dispositif par l'intermédiaire d'un étage amplificateur (13)e