Brevet FR2521081A1 — publié le 19830812

La présente invention concerne un dispositif de commande destiné à remplir toute une variété de fonctions de commande de véhicules automobiles, comme la commande du moteur, du dispositif de transmission, d'un dispositif de commande de vitese de croisière, etc. et un capteur destiné à être utilisé avec ce dispositif. Selon la technique antérieure, dans un dispositif de commande de véhicules automobiles de ce genre, différentes valeurs physiques sont détectées exclusivement comme des signaux électriques qui sontensuite transmis au dispositif de commande par des fils électriques. Par exemple, la Fig 1 représente schématiquement la réalisation d'un dispositif de commande de moteur de la technique antérieure. Comme cela est représenté, des valeurs physiques sont détectées électriquement, respectivement au moyen d'un capteur 1 de débit d'air, d'un capteur 2 d'eau de refroidissement, d'un capteur 3 de température d'air à l'admission, d'un capteur 4 de vitesse de rotation du moteur, d'un capteur 5 d'ouverture de papillon, et ainsi de suite, et ces valeurs sont transmises à un dispositif de commande 6 sous forme de signaux électriques.Le dispositif de commande 6 effectue des opérations arithmétiques et logiques en fonction des signaux provenant des capteurs respectifs pré- cités pour déterminer le meilleur taux de fourniture de combustible par un dispositif d'alimentation en combustible ou d'un injecteur 7 au moteur 8, afin de commander de façon correcte l'état de fonctionnement du moteur. D'une façon similaire, dans un dispositif de commande, comme un dispositif de commande de transmission, la vitesse de rotation, le couple développé et la charge appliquée au moteur sont détectés pour commander une réduction du mécanisme de changement de vitesse afin d'obtenir le meilleur rapport de transmission, oA le patinage d'un embrayage est commande pour assurer un changement de vitesse progressif. Dans un dispositif de commande de freinage, la vitesse par rapport au sol, la vitesse des roues et l'accélération sont détectées et la force de freinage est commandee en conséquence afin d'obtenir le niveau le plus correct, et d'éviter que les roues ne soient bloquées quand la pédale de frein est manoeuvrée.Dans un dispositif de commande de vitesse de croisière, la vitesse du véhicule est détectée pour assurer un fonctionnement à vitesse constante. Ces dispositifs ont en commun le fait que les valeurs physiques sont détectées électriquement et que les signaux qui en résultent sont transmis sous forme de signaux électriques en dispositifs de commande respectifs. I1 en résulte que ces dispositifs de commande sont sujets à l'influence de parasites électriques, particulièrement quand les niveaux des signaux détectés sont bas. Mais par contre, il est nécessaire que la fiabilité de ces dispositifs soit extrêmement élevée car tout mauvais fonctionnement dû à un parasite électrique peut entraîneur un accident. I1 a donc été proposé, dans le but de réduire l'influence des parasites électriques, d'utiliser des fibres optiques comme des lignes de transmission en place des fils électriques. Mais étant donné que les valeurs physiques sont détectées électriquement par les capteurs, tout parasite électromagnétique atteignant les capteurs est converti en un parasite optique et il est émis, méme si les signaux électriques sont convertis en des signaux optiques par des éléments de conversion électro-optiques. Ainsi, la solution précitée ne constitue pas une solution efficace. D'une façon générale, un capteur optique destiné à détecter optiquement une valeur physique est-avantageux par rapport à un capteur réalisé pour détecter électro-magnétiquement cette valeur physique pour développer un signal électrique correspondant à cette valeur, en ce qu'il est moins perturbé par les parasites. Par conséquent, un capteur optique serait efficace s'il était utilisé dans un environnement parasité, comme dans un véhicule automobile. Les capteurs optiques de la technique antérieure sont fréquemment du type analogique, dans lequel la transmission ou la réflexion d'un faisceau optique est principalement mesurée, et ces capteurs optiques de type analogique sont fréquemment utilisés, spécialement pour des mesures de déplacement. En outre, dans ce cas, le dispositif de mesure de valeur optique absolue est instable en raison de la dérive variable et/ou de la perte de couplage. Par conséquent, le capteur de type analogique peut être remplacé par un dispositif qui effectue une comparaison avec une valeur optique de référence.Mais la précision de ce capteur optique est également détériorée s'il est utilisé dans un environnement vibratoire comme dans un véhicule automobile et il ne convient donc pas pour l'utilisation dans le compartiment du moteur d'un véhicule automobile dans un but de commande du moteur. L'invention a donc été conçue en vue des considérations ci-dessus, et elle a pour objet de proposer un dispositif de commande de véhicule automobile qui est exempt de toute influence des parasites électriques. Pour atteindre cet objet, l'invention met en oeuvre des capteurs pour la mesure optique de valeurs physiques et des lignes de transmission de signaux correspondant à ces capteurs, et faites de fibres optiques. Plus particulièrement, l'invention concerne- un capteur optique qui peut mesurer numériquement une valeur physique, notamment un déplacement. -Les valeurs à mesurer ne sont pas limitées elles-memes à des déplacements, mais peuvent consister en d'autres valeurs physiques qui peuvent être converties en un déplacement, par exemple des températures comme la température de l'eau ou de l'air en fonction des déplacements d'un bimétal, la pression dans une tubulure au moyen d'un tube de Bourdon ou en fonction du déplacement d'un diaphragme, ltouverture d'un papillon en fonction de l'angle de pivotement d'un levier et le débit d'air en fonction de l'ouverture d'une ailette, si le capteur est utilisé dans un véhicule automobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la Fig. 1 représente schématiquement un exemple de dispositif de commande de véhicule automobile selon la technique antérieure, - la Fig. 2 est une coupe partielle illustrant la réalisation d'un exemple d'un capteur optique de température, - la Fig. 3 représente schématiquement un mode de réalisation de l'invention, - la Fig. 4 représente schématiquement un autre mode de réalisation de l'invention, - les Fig. 5(a) et 5(b) sont une vue en élévation et une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un capteur optique selon l'invention, - la Fig. 6 est une coupe détaillée montrant des parties essentielles de ce capteur optique, -les Fig. 7 et 8 montrent des formes d'ondes du signal de sortie du capteur optique, et - la Fig. 9 est une vue en élévation d'un autre mode de réalisation d'un capteur optique. Dans le but d'éviter les parasites électriques précités, il s'est avéré efficace de ne pas utiliser des capteurs électriques dans lesquels de nombreux parasites peuvent être mélangés. Par conséquent, les capteurs eux-mêmes sont remplacés par des capteurs optiques Comme l'un de ces capteurs optiques, il est possible d'utiliser un capteur de température dans lequel un bloc semi-conducteur 9 est intercalé entre des fibres optiques 10 et 11 et fixé par une douille de maintien 12 comme le montre la Fig. 2. Plus particulierement selon la Fig 2, si un faisceau optique approprié est introduit par la partie d'extrémité des fibres optiques 10, il est partiellement absorbé par le bloc semi-conducteur 9, mais la partie qui reste sort par la partie d'extrémité des fibres optiques 11. Etant donné que dans ce cas l'absorption du faisceau par le bloc semi-conducteur 9 est décalée vers le côté des plus grandes longueurs d'ondes quand la tempé- rature augmente, le taux d'absorption optique augmente dans son ensemble avec la température. Par conséquent, la température peut être mesurée par le pouvoir de transmission du faisceau par les fibres optiques 10, en fonction de l'intensité du faisceau qui sort par les fibres optiques 11. Différents capteurs optiques destinés à mesurer d'autres valeurs physiques ont été développés et peuvent être utilisés efficacement selon l'invention. Un capteur optique développé selon l'invention sera décrit en détail ci-après. Les Fig. 5(a) et 5(b) représentent un mode de réalisation d'un capteur de déplacement selon l'invention, appliqué dans ce cas à une mesure de pression. Dans le mode de réalisation des Fig. 5 (a) et 5(b), la référence 31 désigne un diaphragme qui se déplace sous l'effet d'une pression pour convertir le niveau de pression en un mouvement de levier 32. La référence 33 désigne une plaque de base formée avec une fente 34 dont l'ouverture est modifiée par un obturateur 35 fixé sur le levier 32. La référence 36 désigne un disque mince dans lequel des fentes 37 correspondant à la fente 34 précitée sont disposées à distances égales sur une même circonférence. La référence 38 désigne un moteur qui fait tourner le disque 36 à une vitesse constante (ou à une vitesse variable Si nécessaire). La référence 39 désigne un projecteur qui projette le faisceau optique, qui a été guidé par les fibres optiques 10, de manière à couvrir toute la surface de la fente 34. Le projecteur 37 peut être une lentille concave, par exemple comme le montre la Fig. 6. De plus, la référence 40 désigne un récepteur qui est formé de manière à concentrer le faisceau optique ayant passé par le projecteur 39, par les fentes respectives 34 et 37. De même, le récepteur 34 est formé comme une lentille convexe qui introduit le faisceau concentré dans un élément optique 43 par des fibres optiques 11. Dans le mode de réalisation décrit cidessus, quand le disque 35 est entraîné par le moteur 38, un signal optique interrompu est appliqué à l'élément optique 43 par lequel est produit un signal comme le montre la Fig. 7. Dans ce cas, le rapport d'impulsions du signal pour un déplacement nul du diaphragme 31 est supposé être 50 %. Dans le cas où le diaphragme 31 est soumis à une pression telle que l'ouverture de la fente 34 est augmentée par l'obturateur 35, le signal optique qui peut passer par les fentes 34 et 37 a un rapport d'im- pulsions dépassant 50 % comme le montre la Fig. 8. Autrement dit, la variation du rapport d'impulsions est proportionnelle à la variation de l'ouverture de la fente 34. Etant donné que le rapport d'impulsions n'est pas modifié, même si la vitesse de rotation du moteur 38 varie, la mesure de la variation du rapport d'impulsions donne une mesure du déplacement, c'est-a-dire de la pression appliquée au diaphragme 31. Eventuellement, des mesures du rapport d'impulsions peuvent entre faites facilement en mesurant la période depuis l'instant de montée jusqu'à l'instant de descente d'une impulsion de sortie et la période jusqu'à l'instant de montée suivant. Dans un autre mode de réalisation représenté sur la Fig. 9, les combinaisons de la fente 34 et de l'obturateur, et du projecteur 39 et du récepteur 40 qui permettent de façon similaire à ceux mentionnés ci-dessus de convertir une valeur physique arbitraire en un déplacement et de modifier l'ou- vertur de la fente en proportion de ce déplacement, peuvent être disposées dans plusieurs positions le long d'une mme circonférence pour obtenir ainsi un ensemble de capteurs. Ce second mode de réalisation permet de mesurer de nombreux déplacements d'une façon similaire. Dans ce cas, un circuit de mesure commun peut être utilisé. Les signaux optiques détectés par les différents capteurs optiques sont transmis directement par des lignes de transmission faites de fibres optiques, à un dispositif de commande dans lequel ils sont convertis en des signaux électriques au moyen d'éléments connus de conversion photoélectrique, et ils sont traités électriquement comme dans la technique antérieure pour commander des dispositifs d'actionnement. La Fig. 3 représente schématiquement un mode de réalisation de l'invention, appliqué à un dispositif de commande de moteur. Comme le montre la figure, et plus particulièrement, des valeurs physiques respectives comme la température de l'eau de refroidissement, la température d'air à l'admission, la vitesse de rotation du moteur, le débit et l'ouverture du papillon sont détectés respectivement par des capteurs optiques 13, 14, 15, 16 et 17 et sont transmises par des fibres optiques 18 et 19 au dispositif de commande 6. Ce dispositif de commande 6 est bien connu en lui-même et il est décrit par exemple dans la demande de brevet japonais n 66631/1980.Dans le cas présent, les fibres optiques 18 constituent un passage optique par lequel le faisceau est transmis depuis le dispositif de commande 6 vers les capteurs optiques respectifs tandis que les fibres optiques 19 constituent un passage optique par lequel des signaux optiques en fonction des valeurs physiques détectées par les capteurs respectifs sont transmis au dispositif de commande 6. Dans ce cas, la transmission optique peut naturellement être assurée par une transmission à canaux multiples. La Fig. 4 représente schématiquement un autre mode de réalisation utilisant une transmission par canaux multiples. Comme le montre plus particulièrement la Fig. 4, les fibres optiques 18 qui transmettent le faisceau optique aux plusieurs capteurs sont groupées en une ligne et la distribution est faite vers les capteurs respectifs par un distributeur 20. De plus, les signaux provenant des capteurs respectifs sont transmis par un coupleur optique 21 et par. le faisceau de fibres optiques 19 vers le dispositif de commande 6. Dans les modes de réalisation ci-dessus, l'invention a été décrite dans'le cas de son application à un dispositif de commande de véhicule automobile. Mais il est naturel que l'invention ne soit pas limitée à ces utilisations et puisse stap- pliquer avec des effets similaires à différents dispositifs de commande. Comme cela a été expliqué ci-dessus, et selon l'invention, étant donné que la détection des valeurs physiques voulues et la transmission des signaux détectés vers le dispositif de commande peuvent se faire sans utiliser d'électrité, il est possible d'éviter de façon remarquable tout mauvais fonctionnement résultant de parasites électriques. Plus particulièrement, une valeur physique peut être convertie en un déplacement et la période de transmission optique par une fente peut être mo- difiée en augmentant ou en diminuant l'ouverture de la fente en fonction de ce déplacement, de sorte que l'invention peut apporter un avantage en ce que la valeur physique peut être mesurée exactement en mesurant la période de transmission sans être perturbée par des vibrations ou des bruits. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de véhicule automobile, comprenant au moins un capteur et une ligne de transmission de signaux pour ledit capteur, dans lequel des états de fonctionnement de parties d'un véhicule automobile peuvent être contrôlés en fonction du signal détecté par ledit capteur, dispositif caractérisé en ce que ledit au moins un capteur (13-17)consiste en un capteur qui mesure optiquement une valeur physique, ladite ligne de transmission de signaux(18, 19)dudit capteur consistant en des fibres optiques. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs capteurs optiques (13-17), l'un au moins desdits capteurs étant un capteur de mesure de déplacement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'un au moins desdits capteurs consiste en un capteur (13) de mesure de température. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (6) destiné à convertir la sortie optique dudit au moins un capteur en une sortie électrique, et un dispositif de commande fonctionnant en réponse à ladite sortie électrique pour traiter ladite sortie et délivrer des signaux de commande, ledit dispositif de conversion étant disposé à une extrémité de ladite ligne de transmission de signaux opposée audit capteur. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs desdits capteurs optiques (13-17) et un dispositif de commande (6) pour recevoir les sorties desdits capteurs, chaque capteur comprenant une ligne de transmission de signaux (18, 19) aboutissant audit dispositif de commande. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs desdits capteurs optiques (13 - 17) comprenant chacun une ligne de transmission de signaux (18, 19) un dispositif de commande (9) recevant les sorties desdits capteurs par une seule liqne de transmission et un coupleur optiaue (21) étant prévu pour coupler les liqnes de transmission desdits capteurs. 7, Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur comporte une fente (34) formée dans la surface d'une plaque de base (33), un obturateur (35) destiné à modifier l'ouverture de ladite fente en réponse à son déplacement, un disque tournant (36) formé avec au moins'une fente (37) correspondant à la fente de ladite plaque de base, un dispositif (39) destiné à projeter un faisceau par la fente dudit disque, par la fente de ladite plaque de base, et un récepteur (40) destiné à recevoir le faisceau ayant passé par la fente dudit disque pour produire un signal pulé, le rapport d'impulsions dudit signal pulsé étant proportionnel audit déplacement dudit obturateur. .8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la fente (34) formée dans ladite plaque de base (33) et ledit obturateur (35) sont prévus chacun à plusieurs exemplaires le lona de la circonférence suivant laquelle la fente dudit disque tourne, de manière que plusieurs déplacements puissent être mesurés simultanément. 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit capteur de mesure de déplacement comporte une fente (34) formée dans la surface d'une plaque de base (33), un obturateur (35) destiné à modifier l'ouverture de ladite fente en réponse à son déplacement, un disque tournant (36) formé avec au moins une fente correspondant la fente de ladite plaque de base, un dispositif (39) destiné à projeter un faisceau par la fente dudit disque, par la fente de ladite pla Bue de base et un récepteur (40) destiné à recevoir le faisceau ayant passé par la fente dudit disque Dour produire un signal pulsé, le rapport d'impulsions dudit signal pulsé étant proprotionnel audit déplacement dudit obturateur.