Brevet FR2438383A1 — publié le 19800430

La présente invention concerne un procédé électronique de traitement de signaux permettant d'obtenir à chaque instant une valeur analogique proportionnelle au rapport de deux grandeurs physiques variables simultanément et ramenées chacune à un signal électrique. Elle s'applique également à un dispositif permettant de mettre en oeuvre ce procédé et intégré au débitmètre d'un véhicule automoteur afin d'indiquer à son conducteur la consommation de carburant rapportée à une distance étalon. La méthode classique pour déterminer la consommation de carburant consiste à utiliser un circuit diviseur effectuant le rapport d'une donnée proportionnelle au débit (exprimée en litres/heure) par une donnée proportionnelle à la vitesse (exprimée en kilomètres/heure) et de multiplier l'ensemble par un coefficient constanti( D'une manière générale, ces données sont des tensions obtenues par intégration des signaux en provenance du capteur débit et du capteur vitesse. Ces tensions sont ensuite appliquées à un circuit diviseur fournissant une tension de sortie proportionnelle au rapport débit sur vitesse et introduite dans un appareil de lecture pour afficher le résultat. Le procédé, objet de la présente invention, permet d'utiliser directement l'information reçue par le capteur vitesse sous forme d'une fréquence et ce, sans passer par un circuit diviseur. Ce procédé permet ainsi de restreindre considérablement le nombre des composants puisqu'il autorise la conception d'un dispositif traitant directement les informations en provenance du capteur débit. Suivant l'invention, le procédé consiste à utiliser la fréquence du signal en provenance du capteur vitesse pour débloquer et bloquer successivement un intégrateur totalisant les amplitudes de l'autre signal, en provenance du capteur débit et engendrées pendant le temps fonctionnel dudit intégrateur correspondant à la période du premier signal. En effet, le signal fourni par le capteur vitesse (caractérisé par une fréquence v = k.V, V étant la vitesse du véhicule et k un coefficient constant) possède une période dé finie par TV = 1 = - et il suffit pendant ce temps Tv, k.V d'enregistrer les informations fournies sous forme d'une ampli tude variable du signal en provenance du capteur débit pour ob tenir un résultat proportionnel au débit D et au temps TV donc au produit D x Tu =du x 1 = 1 x D . k.V k V Bien évidemment, on choisira convenablement le rapport 1 dt , facteur permettant d'avoir une consommation de car k burant exprimée en litres pori kilomètres. On comprend alors que le circuit diviseur classique est devenu inutile. Selon une réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé consiste à mémoriser le résultat obtenu à la fin de chaque traitement pour entrer 11 information enregis trée dans un appareil de lecture destiné à traduire ledit résul tat. Cette mémorisation a pour objet de faciliter la remise à zéro de l'intégrateur pour entrer de nouvelles informations sans altérer la lecture du signal traité précédemment. Le procédé ci-dessus décrit sera mieux compris à la lecture de la description ci-après donnant, à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé, un mode de réalisa- tion préféré d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. La figure portée par ce dessin est une représentation schématique d'un dispositif associé à un véhicule automobile et permettant d'afficher de manière continue la consommation de carburant. On a représenté - en 1, le signal électrique fourni par le transduc teur accouplé aux moyens de mesure de la vitesse du véhicule, la fréquence de ce signal étant proportionnelle à ladite vitesse ; - en 2, le signal électrique fourni par le transduc teur accouplé aux moyens de mesure du débit de carburant consom mé, l'amplitude de ce signal étant à chaque instant proportion nelle à l'écoulement volumétrique de ce carburant - en 3, les moyens de traitement électronique de ces deux signaux permettant notamment de mettre en oeuvre le procédé décrit ; - en 4, un amplificateur de conception classique, monté en boucle fermée avec deux résistances R1 et R2 et un filtre ca pacitif C1 pour entrer le signal issu de l'ensemble 3 dans un ap pareil de lecture 5 disposé de préférence sur le tableau de bord du véhicule. Les moyens de traitement 3 comprennent un amplificateur opérationnel 6 monté en intégrateur simple avec une résistance R3 et une capacité C3 et entrant sur son pâle négatif le signal 2 sous forme d'une tension. Ainsi dans ce montage, en prenant le cas idéal d'un amplificateur opérationnel parfait, le courant d'intensité I = UD (UD étant l'amplitude du signal électrique 2) R3 qui traverse la résistance d'entrée R3 est égal à celui qui traverse le condenseur d'intégration C3 et on peut dire que d'ou en intégrant, on obtient On comprend dès lors que la tension de sortie de l'intégrateur Us sera d'autant plus importante que le temps t de fonctionnement de celui-ci sera plus long.Aussi, en agissant sur l'amplitude UD du signal 2 d'une part et sur la durée t d'autre part, on obtient pour Us une valeur proportionnelle à la fois à l'amplitude UD et au temps t. On a donc pensé limiter le temps d'intégration du signal 2 en interposant sur l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 6 et le transducteur débit fournissant le signal 2, une porte analogique 11 dont l'ouverture et la fermeture sont commandées successivement par deux fronts montants consécutifs du signal 1 dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du véhicule fV = k.V Une porte analogique est ici définie comme ouverte lorsqu'elle se présente comme une liaison de résistance très faible. Comme la période TV = 1 de ce signal 1, correspond k V au temps écoulé entre les deux fronts montants, le temps d'ouverture de la porte 11 permettant le passage du courant prove nant du signal 2 est identique à TV et par conséquent, ce temps TV autorisant l'intégration en-amplitude du signal 2, est inversement proportionnel à la vitesse V du véhicule. il en découle que plus la vitesse du véhicule augmente, plus le temps d'intégration TV est bref et le signal de sortie US sera ainsi bien représentatif de la consommation de carburant. Ce signal US est en accord avec la relation mathématique suivante. Au commencement de la période du signal 1 correspondant au temps to, le front est montant, déclenchant presqu'immédiatement l'ouverture de la porte 11 mettant ainsi en service l'intégration des amplitudes UD du signal 2. Au bout de la durée Tv correspondant au temps to+ TV' le front est à nouveau montant, déclenchant immédiatemment la fermeture de la porte 11 ; la sortie de l'intégrateur est égale à En effet, comme le transducteur débit fournit une tension proportionnelle à l'écoulement de carburant, cette tension UD s'exprime sous la forme UD = k'.D Bien entendu, ce coefficient k' sera fonction du temps moyen d'intégration pour éviter l'écrémage en amplitude autorisé par les caractéristiques de l'intégrateur. La valeur moyenne du débit D entre t et t + TV étant par définition égale à D moyen - 1 / +TV Ty to - 1 x k x D moyen, or TV = R3.C3 TV k.V 33 1 k' x D moyen et comme R3, C3, k', k sont R3.C3 k V des constantes US = K. D moyen V Au bout du temps TV, le contenu de l'intégrateur donne donc une valeur proportionnelle au rapport D moyen et comme ce V temps TV est faible devant la constante de temps des variations de D, le résultat obtenu est une bonne valeur approchée de la consommation instantanée. On remarquera la présence d'une mémoire se présentant sous la forme d'une capacité CM et d'une seconde porte analogique 12 interposée entre ladite mémoire et la sortie de l'intégratteur En effet, à la fin du temps Tv, le front montant du signal 1 entraîne l'ouverture de la porte 12 pour transférer le signal résultant dans la capacité CM qui se décharge ensuite très lentement dans l'amplificateur 4 monté en inverseur de tension et fournissant un signal de sortie U'S se présentant sous la forme U5,=-x x US = ~ T K. D moyen =0Ç. D moyen donc la sortie de l'amplificateur est bien une tension représentative du rapport du débit mcyen sur la vitesse qui pourra ensuite être traduit par l'appareil de lecture. Il est à noter que l'ouverture de la porte 12 est ins tantanée de manière d'une part, à éviter le retour du signal US dans l'intégrateur une fois celui-ci mémorisé et d'autre part, à autoriser la remise à zéro de l'intégrateur sans perturber la lecture du signal enregistré. Cette remise à zéro s'opère par une troisième porte analogique 13 dont l'ouverture est synchronisée avec la fermeture de la porte 12. Cette porte 13 étant destinée, au moyen d'une r6- sistance montée en série pour limiter le courant de décharge du condensateur C3, à mettre en court-circuit ce dernier ; la porte 11 étant bien évidemment toujours fermée. L'intégrateur est alors de nouveau pret à fonctionner. A l'instant to+ 2TV, similaire à l'instant to, le cycle opérationnel recommence. Dans la démonstration qui a précédé , l'intégrateur ne fonctionne que la moitié du temps afin de simplifier les calculs théoriques. Dans la pratique le temps d'inactivité de l'intégrateur sera réduit au maximum afin d'entrer le maximum d'informations. L'invention venant d'être exposée et son intéret démontré par un exemple détaillé, le demandeur s'en réserve l'exclusivité sans limitation autre que celle des termes des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1 - Procédé électronique de traitement de signaux permettant d'obtenir à chaque instant une valeur analogique proportionnelle au rapport de deux grandeurs physiques variables simultanément et ramenées chacune à un signal électrique représentatif de la grandeur physique correspondante, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il consiste à utiliser la fréquence d'un des signaux, représentative d'une grandeur physique, pour débloquer et bloquer successivement un intégrateur totalisant les amplitudes de l'autre signal, engendrées pendant le temps fonctionnel dudit intégrateur correspondant à la période du premier signal. 2 - Procédé électronique selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il consiste à mémoriser le résultat obtenu à la fin de chaque traitement pour entrer l'information enregistrée dans un appareil de lecture traduisant ledit résultat. 3 - Dispositif associé à un véhicule automoteur pour afficher de manière continue la consommation de carburant, com portant - des moyens de mesure de la vitesse du véhicule accouplés à un transducteur fournissant un signal électrique dont la fréquence est représentative à chaque instant de la vitesse de ce véhicule, - des moyens de mesure du débit de carburant accouplés à un transducteur fournissant un signal électrique dont l'amplitude est représentative à chaque instant du débit de carburant, - des moyens de traitement électronique de ces deux signaux permettant de mettre en oeuvre le procédé suivant les revendications 1 et 2, - et un appareil de lecture pour traduire l'information électrique issue desdits moyens de traitement, CARACTERISE PAR LE FAIT que ces derniers comprennent - d'une part, un amplificateur opérationnel fonctionnant en intégrateur dont l'entrée est connectée à la sortie du transducteur débit par l'intermédiaire d'une porte analogique commandée par le signal en provenance du transducteur vitesse, - d'autre part, une capacité branchée en sortie de l'intégrateur par l'intermédiaire d'une autre porte analogique également commandée par le signal en provenance du transducteur vitesse, ladite capacité jouant le rôle de mémoire analogique. 4 - Dispositif selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il comprend une porte analogique branchée en pa rallèle avec la capacité d'intégration permettant de remettre à zéro l'intégrateur, ladite porte étant aussi commandée par le signal en provenance du transducteur vitesse. 5 - Dispositif selon les revendications 3 et 4, CARACTERISE PAR LE FAIT que la fermeture de la porte branchée en sortie du transducteur débit est synchronisée avec l'ouverture de la porte branchée en sortie de l'intégrateur. 6 - Dispositif selon la revendication 5, CARACTERISE PAR LE FAIT que l'ouverture de la porte branchée en sortie de l'intégrateur est instantanée. 7 - Dispositif selon les revendications 4, 5 et 6, CARACTERISE PAR LE FAIT que la fermeture de la porte branchée en sortie de l'intégrateur est synchronisée avec l'ouverture de la porte disposée en parallèle avec la capacité d'intégration.