Brevet FR2536886A1 — publié le 19840601

DISPOSITIF D'ENREGISTREMENT DE DONNEES CONCERNANT ILE FONCTIONNEMENT)',IUNE MACHINE la présente invention concerne qn dispositif et un procédé pour enregistrer de l'information, de façon à réaliser un enregistrement détaillé du fonctionnement d'une machine, en particulier d'un véhicule à moteur, sur une certaine durée. Il est souvent souhaitable d'obtenir un enregistre- ment du fonctionnement d'une machine sur une certaine durée. Ceci est particulièrement vrai dans le cas de camions et d'au- tres véhicules à moteurs dans lequel on peut utiliser l'enre- gistrement pour déterminer les coûts de fonctionnement, pour contrôler le comportement du conducteur, et pour déterminer la nécessité d'opérations de maintenance. On a utilisé dans l'art antérieur un enregistreur graphique, habituellement accouplé à la chaîne cinématique ou à la transmission d'un véhicule, pour établir un enregistre- ment graphique de la vitesse du véhicule et de la distance parcourue On a également-enregistré la vitesse du moteur avec ce type de dispositif Cependant, l'enregistreur graphique présente un certain nombre d'inconvénients importants Le gra- phique ne permet absolument pas d'obtenir l'information d'ac- célération et de décélération, et l'information analogique présente sur le graphique ne peut être -lue que visuellement, ce qui interdit tout traitement automatique de l'information. Un autre type de dispositif de l'art antérieur con- siste en un enregistreur à bande magnétique Bien que l'infor- mation numérique présente sur la bande résultante puisse Ctre traitée automatiquement, les dispositifs de ce type, qui sont très coûteux, n'enregistrent toujours pas l'information de vitesse avec une précision suffisante pour fournir l'informa- tion d'accélération-Let de décélération. Un dispositif numérique suivant l'invention, basé sur un microprocesseur, permet d'enregistrer l'information concernant une machine (par exemple l'information de vitesse et de distance pour un véhicule à moteur), comprenant les données d'accélé- ration et de décélération, et ce dispositif comprime et enre- gistre des impulsions quantifiées qui sont générées par un transducteur, pour donner un enregistrement précis du fonc- tionnement de la machine sur une certaine durée. Dans un mode de réalisation préféré, un transducteur fixé à la transmission d'un véhicule produit un nombre d'im- pulsions par seconde qui est proportionnel à la vitesse du véhicule Un microprocesseur compte le nombre d'impulsions par seconde et le quantifie en le faisant correspondre à une plage de vitesse ou un quantum de vitesse 9 parmi seize plages ou quanta de vitesse présélectionné s Un certain nombre de tests sont ensuite effectués et font intervenir une comparaison en- tre la dernière plage et les plages immédiatement précédentes, et la décision d'enregistrer ou de ne pas enregistrer la der- nière plage est prise automatiquement sur la base de cette comparaison Par exemple, l'enregistrement est effectué sauf si la comparaison montre une condition de répétition En ou- tre, en fonction de la relation de la plage par rapport aux précédentes, les données peuvent être comprimées avec les don- nées enregistrées précédemment Les résultats sont enregistrés dans une mémoire et peuvent être rappelés et imprimés ulté- rieurement Ainsi, du fait de l'absence d'enregistrement d'une information répétitive et de la compression, un enregistrement long et continu peut être mémorisé dans une mémoire de capaci- té relativement faible, avec une précision suffisante pour préserver les changements des données de vitesse, pour permet- tire la détermination de l'information d'accélération et de dé- célération En outre, la technique de compression ne fait pas intervenir d'approximations et l'information de vitesse peut donc être reproduite avec exactitude. Un aspect-de l'invention porte sur un dispositif d'enregistrement de données concernant le fonctionnement d'une machine, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de détection destinés à générer des impulsions de machine dont le nombre par unité de temps est proportiarmel au paramètre de la machine à mesurer; des moyens logiques qui comptent les impulsions de machine pendant une période d'horloge pré- sélectionnée et qui sélectionnent un quantum parmi un certain nombre de quanta, en fonction du nombre d'impulsions comptées pendant la période d'horloge; et des moyens, par exemple une mémoire vive, destinés à enregistrer sélectivement les quanta. Un autre aspect de l'invention porte sur un procédé d'enregistrement d'information concernant le fonctionnement d'une machine, caractérisé en ce que: on génère une série d'impulsions dont le nombre-par unité de temps est proportion- nel au paramètre de la machine à mesurer; on compte la série d'impulsions reçues pendant une période d'horloge présélection- née; onsélecticune unquantum parmi plusieurs quanta possibles, sur la base du nombre d'impulsions comptées pendant une période d'hor- loge, et on enregistre sélectivement les quanta. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique d Iudispositif de l'invention, J.a figure 2 est un schéma logique-d'une partie du dispositif de la figure 1, et la figure 3 est un organigramme d'un programme des- tiné à être utilisé avec le dispositif de la figure 1. On va maintenant considérer la figure 1 sur laquelle la référence 50 désigne un dispositif d'enregistrement Un transducteur (non représenté), qui peut être un transducteur du type Yellow Jacket de la firme Mass Tech, Worcester, Massachusetts, E U A, est accouplé à la transmission d'un véhicule d'une manière bien connue dans la technique, de façon à générer des impulsions sous l'effet de la rotation de l'ar- bre de transmission Le transducteur peut également Ctre ac- couplé au câble de l'indicateur de vitesse. Les impulsions provenant du transducteur sont appli- quées à une unité logique de commande 4 Plus précisément, com- *me le montre la figure 2, la ligne d'entrée provenant du trans- ducteur correspond à une entrée d'une porte OU 11 L'autre en- trée de la porte OU 11 est branchée à un système informatique 25, représenté en pointillés sur la figure 1 Le signal de sor- tie de la porte OU 11 est appliqué à l'entrée de positionnement - d'une bascule 14 et le signal de sortie de la bascule 14 est appliqué à l'entrée EF 3 d'un microprocesseur 6 Le microproces- seur 6 est du type 1802 de RCA/H Eughes L'entrée de restauration de la bascule 14 est connectée à un décodeur 17 et le signal de restauration est fonction de N 1, N 2, N 3 et du signal de rythme TPB provenant du microprocesseur 6 Ce signal de restau- ration provenant du décodeur 17, qui est du type 4028 de Motorola, est également appliqué au système informatique 25 par la ligne "données prêtes". Une configuration similaire est établie pour une li- gne de vitesse de rotation dumoteur, qui achemine des impul- sions associées à la vitesse de rotation du moteur du véhicule. On utilise un transducteur accouplé à un câble de compte-tours pour générer ces impulsions La ligne qui achemine les impul- sions de vitesse de rotation du moteur est appliquée à une entrée de positionnement d'une bascule 13 de l'unité logique de commande 4 Le signal de sortiede la bascule 13 est appli- quéà l'entrée EF 2 du microprocesseur 6, et la bascule 13 est restaurée par un signal provenant du décodeur 17, qui est fonction de N 1, N 2, N 3 et du signal de rythme TPB provenant du microprocesseur 6. Une unité d'horloge 1 comprenant un circuit d'horloge 22 et un compteur23 applique son signal d'horloge de sortie à l'entrée de positionnement d'une troisième bascule 12 de l'uni- té de commande logique 4 La sortie de la bascule 12 est con- nectée à l'entrée EF 1 du microprocesseur 6, et la bascule 12 est restaurée par un signal provenant du décodeur 17, qui est également fonction de Nl, N 2, N 3 et du signal de rythme TPB. Un commutateur à touche 3 est constitué par un in- terrupteur unipolaire 269 dont une borne est connectée à la masse, qui est branché en série avec un interrupteur à bouton- poussoir 27 Le commutateur à touche 3 est connecté à l'entrée de positionnement d'une quatrième bascule 15 e La sortie de la bascule 15 est connectée à l'entrée EF 4 du microprocesseur 6. La restauration de la bascule 15 est effectuée par l'intermé- diaire du décodeur 172 de la m 9 me manière que la restauration des autres bascules 122 13 et 14 Toutes les bascules sont du type 4013 de Motorolae La sortie du commutateur à touche 3 est également connectée à un sélecteur de mode de fonctionnement 2 qui, com- me le montre la figure 29 est un commutateur à trois positions. Les trois bornes de sortie de ce commutateur sont connectées à trois séparateurs 16 qui reçoivent également le signal de res- tauration pour la bascule 15 Les sorties des séparateurs 16 sont connectées à un bus de données bidirectionnel 9 Un au- tre séparateur 16 ' qui reçoit un signal d'entrée provenant du contact d'allumage du véhicule 24 est également connecté par sa sortie au bus de données 9 Tous les séparateurs sont du type 4503 de Motorola. Le bus de données 9 est connecté d'une manière bi- directionnelle entre le système informatique 25, le micropro- cesseur 6 et une mémoire vive 8 Une mémoire morte 7 peut in- troduire de l'information sur le bus 9 La mémoire morte 7 et la mémoire vive 8 sont également connectées au microproces- seur 6 par un bus d'adresse 10. Un indicateur d'état 5 est également connecté au bus de données 9 L'indicateuir d'état 5 comprend deux bascules 18, 19 et chacune d'elles reçoit un signal d'entrée provenant du bus 9 et émet un signal de sortie vers une diode électrolumi- 253 '6886 nescente correspondante 20, 21 Les bascules 18, 19 sont éga- lement connectées au décodeur 17 Les bascules sont du type 4013 de Motorola. Tous les circuits Iogiques sont du type CMOS pour atténuer les effets du bruit et d'autres perturbations exté- rieures sur le fonctionnement du circuit Toutes les entrées non représentées sur les dessins sont connectées à la masse ou à la source d'alimentation + 5 V (non représentée) pour éli- miner le bruit. Lorsque l'interrupteur unipolaire 26 du commutateur à touche 3 est fermé, on peut actionner son interrupteur à bouton-poussoir 27, ce qui positionne la bascule 15 Le micro- processeur 6 détecte le fait que la bascule 15 a été position- née et il génère, par l'intermédiaire du décodeur 17, un si- gnal destiné à restaurer la bascule 15 Simultanément, ce si- gnal de sortie valide les séparateurs 16 et 16 ' et l'informa- tion provenant du sélecteur de mode de fonctionnement 2 et du contact d'allumage du véhicule 24 est émise vers le bus de données 9 En fonction de la position du commutateur du sélec- teur de mode de fonctionnement 2 lorsque Ies séparateurs 16 sont validés, le dispositif accomplit l'une des trois fonctions suivantes: 1 Effacement de la mémoire de données 8, 2 Acquisition de données dans la mémoire de données 8, ou 3 o Emission de données à partir de la mémoire de données 8. L'état du dispositif est indiqué par les diodes électrolumi- nescentes 20, 21 de l'indicateur d'état 5. Pour effectuer un nouvel enregistrement, le disposi- tif est connecté au véhicule de la manière représentée sur la figure 1 Le système informatique n'est pas connecté dans ce mode de fonctionnement Le contenu de la mémoire est effacé et la fonction d'acquisition de données est sélectionnée le nombre d'impulsions pendant une durée donnée est directement 7 ' proportionnel à la vitesse de rotation de l'arbre de-transmis- sion et à la vitesse du véhicule Lorsque le véhicule commence à se déplacer,-les impulsions provenant du transducteur accou- plé à la transmission-du véhicule sont transmisespar la porte OU 11 pourpositionner la bascule 14 Chaque fois que le mi- croprocesseur 6 détecte que la bascule 14 a été positionnée, il génère un ordre de sortie, par l'intermédiaire du décodeur 17, pour restaurer la bascule 14. De façon similaire,-les impulsions provenant du transducteur de' vitesse de rotation du moteur positionnent la bascule 13, qui est ensuite restaurée par un signal d'ordre provenant dumicroprocesseur 6 par le décodeur 170 De plus, l'unité d'horloge produit les impulsions à des intervalles d'une seconde qui positionnent la bascule 12, et celle-ci est restaurée-par un signal d'ordre provenant du microprocesseur par l'intermédiaire du décodeur 17 L'intervalle des impul- sions de l'unité d'horloge 1 détermine l'intervalle de temps entre les vitesses -enregistrées, comme on le décrira ult 4- rieurement de façon plus détaillée Pour des véhicules ou des machines plus lents, on peut utiliser un intervalle plus long, de 1,5 s Pour des véhicules plus rapides sujets à des varia- tions rapides de vitesse, un intervalle de 0,5 S peut être souhaitable. La-mémoire de programme 7 contient le programme qui commande le fonctionnement du dispositif La' figure 3 montre un organigramme de ce programme Le microprocesseur 6 compte initialement le nombre d'impulsions provenant du transducteur dans le véhicule 24 Un comptage similaire peut 8 tre effectué simultanément pour les impulsions de vitesse de rotation du moteur La fonction d'in- terruption d' horloge dépend de l'intervalle de temps entre les impulsions de l'unité d'horloge 1, soit par exemple une seconde dans le mode de réalisation préféré Si,à un instant particulier (t 1), la valeur de l'intervalle (une-seoonde) n'a pas été atteinte depuis l'instant de départ (to), c'est la branche N (non) qui est suivie, pour détecter une fermeture du contact (transducteur)'associé à la transmission, générant une-impulsion S'il n'y a pas de fermeture, et donc pas d'im- pulsion,' la détection se répète à l'instant suivant (t 2) Si une fermeture est détectée, la valeur du compteur est mise à jour en étant augmentée d'une unitéS et la mise à jour se' poursuit de cette manière jusqu'à ce que l'intervalle de ltuni- té d'horloge (une seconde) ait été atteint On obtient ainsi pour l'intervalle de l'unité d'horloge un nombre d 2-impulsions qui est proportionnel à la vitesse du véhicule Ce nombre est ensuite quantifié en une valeur de vitesse parmi m valeurs de vitesse présélectionnéeso On utilisé de préférence seize de ces valeurs Les seize catégories sont présélectionnées en fonction des conditions de fonctionnement probables du véhi= cule Par exemple, pour un camion circulant essentiellement sur autoroute, la plage de vitesse de 70 à 105 km/h serait probablement la plus importante De ce fait, les plages quant tifiées ou les quanta de vitesse sont sélectionnés de façon que les vitesses inférieures ( O = 70 km/h) et les vitesses su- périeures ( 105-135 km/h) soient couvertes' par des plages de + 4,3 km/h (soit une excursion totale de 8,6 km/h) Les vi- tesses plus intéressantes sont couvertes par des plages de. + 2,9 km/h (soit 5,8 km/h au total), et les vitesses les plus intéressantes sont couvertes par des plages de + i,4 km/h (plage de 2,8 km/h) Cette dernière plage serait utilisée autour de 90 km/ho Comme le montre l'organigramme de la figure 3, une fois qu'une catégorie ou un quantum de vitesse' a été choisi, sur la base du nombre d'impulsions comptées ce quantum n'est enregistré que'si certaines conditions sont remplies Ceci a pour but d'éviter la nécessité d'effectuer un enregistrement aveuglément à chaque intervalle (une seconde dans le mode de réalisation préféré) dans des conditions de régime constant, c'est-à-dire vitesse constante, accélération constante ou dé- célération constante Par exemple, comme le montre le graphi- que d'enregistrement de la figure 3, on effectue un enregis- trement à un instant N sous la dépendance de huit conditions qui entrent dans trois catégories particulières On effectue un enregistrement à l'instant N s'il y a eu un changement uni- directionnel de vitesse, suivi par deux secondes de vitesse constante, comme le montrent les exemples 1 et 2 o On effectue également un enregistrement s'il y a deux secondes de vitesse constante, suivie par unchangement de vitesse, comme dans les exemples 3 et 4 Enfin, des inversions du sens de varia- tion de la vitesse dans les deux ou trois dernières secondes, comme dans les exemples 5-8, entraînent un enregistrement à l'instant n On peut ajouter une condition d'enregistrement supplémentaire (non représentée)o Dans ce cas, pour disposer d'une référence périodique, on peut effectuer un enregistre- ment après un nombre prédéterminé d'intervalles de temps à une vitesse constante Dans le cas contraire, une vitesse constante continue (pendant 3 secondes ou plus) ne donnerait lieu à aucun enregistrement jusqu'à ce que l'un des change- ments identifiés se produise O L'opération suivante consiste à déterminer si l'in- formation enregistrée peut être comprimée, et ceci dépend de la relation entre les données enregistrées successives Le critère de compression est indiqué par les équations Vr 1 = Vr q et Vr 2 = Vr,1 q Vr représente la dernière vitesse enregistrée et q représente les quanta de vitesse ou les plages de vitesse adjacents (si- tués immédiatement au-dessus et au-dessous) au quantum cor- respondant à la dernière vitesse enregistrée Vr Si l'avant- dernière vitesse enregistrée Vr_ 1 est dans l'un ou l'autre des quanta situés au-dessus ou au-dessous de celui de la dernière vitesse enregistrée Vr, et si la même relation exis- te entre l'avant-dernière vitesse enregistrée Vr-1 et la vi- tesse enregistrée immédiatement précédente Vr 2, les vitesses Vr et Vr_ 1 sont comprimées en un seul enregistrement, ce qui économise la moitié de l'espace de mémoire qui serait au- trement nécessaire pour enregistrer les deux Pour permettre la reproduction de la relation exacte des vitesses comprimées, un registre séparé mémorise uneinformation de configuration, c'est-à-dire une information qui indique si Vr 1 correspond au quantum de vitesse situé audessus ou au-dessous de celui de V La séquence se répète ensuite pour l'intervalle de temps suivant On notera que la quantification, les décisions d'enregistrement et la compression se déroulent évidemment beaucoup plus rapidement que les fermetures de contact, m 9 me à la vitesse la plus élevée. L'information concernant la vitesse de rotation du moteur est obtenue et enregistrée de la même manière. Ces techniques d'enregistrement et de compression permettent ainsi d'effectuer-un enregistrement continu de plu- sieurs jours avec une mémoire de taille modérée, Lorsqu'on désire disposer des données enregistrées, on commute le sélecteur de mode de fonctionnement 2 sur le mode de sortie de données, et l'information est émise par le bus de données 9 vers le système informatique 25, pour ana- lyse et/ou impression. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et repré- sentés, sans sortir du cadre de l'invention. 1 1 2 536 887 AUCUNE DEMANDE N'EST PUBLIEE SOUS CE NUMERO cc u_ REVENDICATIONS 1 Dispositif d'enregistrement de données concernant le fonctionnement d'une machine ( 24), caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de détection destinés à générer des im- pulsions de machine dont le nombre par unité de temps est pro- portionnel au paramètre de la machine à mesurer; des moyens logiques ( 4) qui comptent les impulsions de machine pendant une période d'horloge présélectionnée et qui sélectionnent un quantum parmi un certain nombre de quanta, en fonction du nom- bre d'impulsions comptées pendant la période d'horloge; et des moyens, par exemple une mémoire vive ( 8), destinés à en- registrer sélectivement les quantao 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens logiques ( 4) comprennent une première bascule ( 14) et un microprocesseur ( 6), et cette bascule est positionnée par chaque impulsion provenant des moyens de dé- tection, ce qui fait qu'elle émet son signal de sortie vers le microprocesseur qui restaure la bascule par un signal de com- mande 3 Dispositif selon larevendication 2, caractérisé en ce que le signal de commande est généré par-un décodeur ( 17) connecté au microprocesseur ( 6). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens logiques ( 4) comprennent une seconde bascule ( 12), la seconde bascule est positionnée par des impulsions d'horloge provenant d'une unité d'horloge ( 1), l'intervalle des impulsions d'horloge est cons- tant, la seconde bascule ( 12) émet un signal de sortie vers le microprocesseur ( 6) et elle est restaurée par le microproces- seur, ce qui fait que l'intervalle des impulsions d'horloge est la période d'horloge présélectionnée pour compter les im- pulsions de machine Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité d'horloge ( 1) comprend un circuit d'horloge ( 22) qui attaque un compteur ( 25) qui produit les impulsions : 2 d'horloge. 6 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens logiques ( 4) comprennent une troisième bascule ( 13) qui est positionnée par des impulsions de vitesse de rotation qui proviennent de seconds moyens de détection, le signal de sortie de la troisième bascule est appliqué au micro- processeur ( 6) et cette bascule est restaurée par un signal de commande provenant du microprocesseur, grâce à quoi les impul- sions de vitesse de rotation sont comptées pendant la période d'horloge présélectionnée. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'enregistrement sélectif ( 8) n'enregistrent un quantum donné que s'il y a eu un changement non uniforme du paramètre de la machine pendant les trois dernières périodes d 9 horlogeo 8 Dispositif selon la revendication 79, caractérisé en ce que les moyens d'enregistrement sélectif ( 8) enregistrent également un quantum à un intervalle sélectionné supérieur à trois périodes d'horloge si le paramètre de la machine est uni- forme ou s'il y a un changement uniforme du paramètre sur l'in- tervalle 'sélectionné 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'enregistrement sélectif'( 8) compriment deux quanta séquentiels en un seul quan- tum enregistré si les deux quanta séquentiels sont liés, par exemple si le premier des deux quanta est adjacent au second et si le quantum immédiatement précédent est adjacent au premier quantum. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce que le paramètre de la machine à enregistrer estla vitesse, et les quanta sont des quanta de vitesse. 11 Procédé d'enregistrement d'information concernant le fonctionnement d'une machine, caractérisé en ce que: on génère une série d'impulsions dont le nombre par unité de temps est proportionnel au paramètre de la machine à mesurer; on compte la série d'impulsions reçues pendant une période d'horloge prés électionnée;on sélectbonneun quantumparmi plusieurs quanta possibles, sur la base du nombre d'impulsions comptées pendant une période d'horloge, et on enregistre sélectivement les quanta. 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on compare le quantum présent avec au moins unquantum précédent pour déterminer s'il y a eu un changement du paramè- tre de la machine, avant d'enregistrer le quantum. 13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'enregistrement sélectif comprend l'enregistrement du quantum seulement si la comparaison montre qu'il y a eu un chan- gement non uniforme du paramètre de la machine au cours des trois dernières périodes d'horloge. 14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'enregistrement sélectif comprend également l Penregis- trement d'un quantum à un intervalle sélectionné supérieur à trois périodes d'horloge, si le paramètre de la machine est uniforme ou s'il y a une variation uniforme du paramètre sur l'intervalle sélectionnéo Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on compare deux quanta séquentiels et on les comprime en un seul quantum pour l'enregistrement, si ces quanta sont suf- fisamment liés, par exemple si le premier des deux quanta est adjacent au second et si le quantum immédiatement précédent est adjacent au premier quantum.