Brevet FR2604811A1 — publié le 19880408

La présente invention concerne un système de contrôle de conditions dans ou pour un véhicule et un contrôleur d'acquisition de données pour utilisation dans un tel système. Les systèmes de contrôle de conditions de véhicule sont des particularités importantes de la plupart des nouveaux véhicules de nos jours. Ils accomplissent des fonctions utiles et souvent vitales en donnant des informa- tions immédiates quant à la condition ou état de divers postes d'équipement du véhicule, allant par exemple d'une signalisation "fluide de lavage bas" aux informations plus sérieuses "fluide de freinage bas" ou "niveau d'huile bas". Cette information devient disponible au conducteur en tournant la clé de démarrage ou de contact de sorte que celui-ci est averti de la condition du véhicule avant le début d'un voyage. Ceci conduit à un environnement du véhicule plus sûr à la fois pour l'utili- sateur du véhicule et autres utilisateurs routiers, et améliore également le bon fonctionnement du véhicule puisque des défauts de tout équipement du véhicule sont indiqués avant qu'ils atteignent ainsi le niveau de danger. Les systèmes de contrôle de conditions de véhicule actuels comprennent trois unités de base, à savoir un module de contrôle central, une unité centrale de dé- sauts de lampes et un module d'affichage. Le module de contrôle central est usuellement à base de microprocesseur et toutes les informations de détecteurs d'autour du véhicule sont retournées à ce module par l'intermédiaire d'entrées parallèles. Des fonctions typiques de contrôle comprennent des défaillances de lampes pour toutes les ampoules extérieures, les portes ouvertes ou coffre ouvert, le niveau d'huile bas, la pression d'huile faible, le niveau de combustible faible, la température du moteur élevée, le niveau d'huile de la boîte de changement de vitesse bas, l'usure des plaques de frein, le niveau de fluide de freinage, la pression d'air de freinage, le niveau du réfrigérant, le frein à main en service, phares et éclairage route allumés, les indicateurs de direction, la charge de la batterie, etc. Le microprocesseur décode tous les états d'entrée pour déterminer des entrées valides et non valides ainsi que l'information de défaut détecteurs et il produit des signaux de sortie au module d'affichage. Il est important que le système de contrôle de conditions du véhicule (comprenant des transducteurs, des commutateurs, des peignes de fils, des connecteurs, du matériel électronique et des afficheurs) présente un haut degré de fiabilité. Des critères de conception sont importants pour assurer que le système puisse être installé simplement et facilement et accomplisse une fiabilité maximum. Cependant, dans le système de contrôle de conditions actuel, des problèmes inhérents existent. Tout détecteur ou commutateur autour du véhicule exige une entrée dédiée au module central de contrôle. Ceci implique de grands nombres d'entrées parallèles toutes utilisant deux connecteurs, avec des fils passant à travers trois ou quatre connexions. Ceci conduit à un peigne de câblage extrêmement complexe pour le véhicule, avec des coûts élevés et des problèmes de stabilité concomitants pour tout le câblage et les connecteurs impliqués. Ce problème est répercuté en assemblage et tend à limiter le nombre de fonctions ou de postes d'équipement qui sont contrôlés. Selon la présente invention on prévoit dans ou pour un véhicule un système de contrôle de conditions comprenant une unité de commande centrale et un certain nombre de modules d'acquisition de données éloignés, chaque module d'acquisition de données étant relié à l'unité de commande centrale par un seul fil et ayant un certain nombre d'entrées reliées ou pouvant se raccorder à des transducteurs détecteurs de conditions locaux, chaque module d'acquisition de données servant à stocker des signaux représentant les données reçues à ses entrées, l'unité de commande centrale servant à amener chaque module d'acquisition de données à tour de rôle sur le fil unique respectif, et chaque module d'acquisition de données servant également, lorsqu'incité, à transmettre ses données stockées à l'unité de commande centrale sur le fil unique respectif. Ainsi, les modules d'acquisition de données peuvent être de façon stratégique placés autour du véhicule et ac- quièrent des informations des transducteurs dans leur voisinage local, par exemple des entrées de commutateur numériques de par exemple des portes ou du coffre, des entrées de défaillance de lampes et des entrées analogiques représentant par exemple le niveau de combustible, la température du moteur, etc. Les données stockées sont transmises en format série sur le fil unique à l'unité centrale de commande. Cette unité de commande peut être agencée pour décoder les informations de façon connue et attaquer des afficheurs appropriés. Ces afficheurs peuvent être de types connus ou des combinaisons de types connus. Le présent système de contrôle de conditions de véhicule conduit à une réduction considérable dans le câblage et le nombre de bornes et de connecteurs exigés. Ceci assure au fabricant de véhicules plus de souplesse dans la fabrication ou conception des peignes de câble et le système est capable de faire face à un plus grand nombre de fonctions contrôlées. Le système peut également conduire à des améliorations dans la capacité de diagnostic du véhicule à la fois à la fin de la ligne de production et pour l'entretien ultérieur du véhicule. Le système assure également une plus grande fiabilité inhérente. Selon également la présente invention, on prévoit un module d'acquisition de données comprenant un certain nombre d'entrées et une borne d'entrée/sortie pour une connexion à un seul fil de communication, le module étant agencé pour stocker les données représentant des signaux reçus à ses entrées et transmettre ces données stockées par l'intermédiaire de la borne entrée/sortie en réponse à un signal d'incitation reçu à ladite borne. De préférence, chaque module d'acquisition de données est basé sur un microprocesseur simple et petit qui est seulement alimenté lorsque l'allumage du véhicule est mis en circuit et est autrement totalement inactif. Dans un mode de réalisation à décrire ci-dessous, l'unité centrale de commande envoie périodiquement un signal de "relance" tour à tour à chaque module d'acquisition de données. A la réception d'un tel signal, le module d'acquisition de données transmet ses données stockées en format série sur le fil unique à l'unité centrale de commande. Ensuite, le module d'acquisition de données met à jour toutes ses informations d'entrée pour être prêt pour le signal suivant de "relance". La protection contre le bruit est obtenue en ce que chaque module d'acquisition de données lit toutes ses entrées plusieurs fois, comparant à chaque fois le motif d'entrée au motif prévu, avant de stocker la donnée prête pour transmission à l'unité centrale de commande. Dans le mode de réalisation à décrire ci-dessous, chaque module d'acquisition de données possède un nombre d'entrées commutées (à savoir "en circuit" ou "hors circuit") et une entrée analogique: le module effectue la conversion analogique-numérique de façon simple en utilisant le microprocesseur. De plus, selon la présente invention, on prévoit un convertisseur analogique-numérique comprenant un condensateur, un moyen pour charger (ou décharger) le condensateur à travers une résistance de référence, un moyen de contrôle pour déterminer le temps pris en condensateur pour se charger (ou se décharger) à un niveau prédéterminé à travers la résistance de référence, et un moyen pour charger de façon correspondante (ou décharger) le condensateur à travers un transducteur de résistance variable lorsque relié à une entrée du convertisseur, le moyen de contrôle servant également à déterminer le temps mis par le condensateur pour se charger (ou se décharger) audit niveau prédéterminé à travers ledit transducteur et comparer les deux périodes de temps pour produire une représentation numérique de la résistance du transducteur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un système de contrôle de conditions d'un véhicule typique de l'art antérieur; - la figure 2 est un schéma d'un système de contrôle de conditions d'un véhicule selon la présente invention; - la figure 3 est unschéma d'un circuit du module d'acquisition de données utilisé dans le système de contrôle de la figure 2; - la figure 4 est un diagramme des signaux transmis sur le fil unique entre chaque module d'acquisition de données et l'unité centrale de commande du système de contrôle représenté en figure 2; et - la figure 5 (constituée des figures 5a, 5b, 5c) est un organigramme du logiciel du module d'acquisition de données de la figure 3. En se référant tout d'abord à la figure 1, il est représenté un système de contrôle de conditions d'un véhicule typique utilisé jusqu'à présent. Ce système comprend un module de contrôle centrale 10 et une unité centrale de défaut delampes 12, le module 10 attaquant des afficheurs 14, 16. L'unité de défautde lampes contrôle l'état de l'éclairage extérieur du véhicule, représenté schématique- ment en 18. Chaque entrée à l'unité 12 est en relation avec une ampoule lumineuse particulière et contrôle la circulation du courant et la chute de tension à travers cette ligne d'entrée afin de déterminer si l'ampoule lumineuse est en circuit ou hors circuit ou est défaillante. Les états de toutes les diverses lumières sont transmis en format parallèle au module central de commande par des fils 20. L'état puvert ou fermé des diverses portes et du coffre sont entrés au module central de commande à partir des commutateurs de détection 22, et d'autres détecteurs du moteur et du véhicule sont reliés au module central par des fils 24. Les conditions de tous les postes ou groupes contrôlés de l'équipement sont affichées aux afficheurs 14, 16 et ceux-ci peuvent être du type fluorescent sous vide ou du type à cristaux liquides (par exemple 16 afficheurs) ou des lampes de signalisation incorporées dans le panneau principal d'instrument, par exemple à 14 afficheurs, ou toute combinaison de ces types d'affi- cheurs. Le système de contrôle de conditions de véhicule de l'art antérieur possède cependant les inconvénients discutés ci-dessus. En se référant maintenant à la figure 2, il est représenté un système de contrôle de conditions de véhicule selon la présente invention. Les afficheurs 14 et 16 (des types ou d'une combinaison de types décrits pour le système de la figure 1) sont attaqués par une unité centrale de commande 100. Le système comprend également quatre modules d'acquisition de données 110 placés de façon stratégique autour des véhicules, et chacun est relié à l'unité centrale de commande par une liaison à fil unique 120. Chaque module d'acquisition de données comprend un certain nombre d'entrées 125, une analogique et jusqu'à six entrées de commutation ou de défaut à lampes. Les entrées sont amenées en parallèle à chaque module d'acqui- sition de données et la position de cette dernière est choisie pour minimiser la longueur des fils d'entrée. Chaque module d'acquisition de données exige également une liaison à la masse et une alimentation de 12 volts qui est établie par le commutateur d'allumage du véhicule. L'unité centrale de commande 100 est pourvue d'une jonction de diagnostic 130 pour une connexion à un équipement externe agencé pour accomplir des fonctions de diagnostic. La figure 3 représente le circuit de chaque module d'acquisition de données et celui-ci est basé sur un microprocesseur petit et simple par exemple du type TMP 42C40P fabriqué par Toshiba. L'alimentation de ce micro- processeur est réalisée à partir de l'alimentation de 12 volts du véhicule par l'intermédiaire d'un régulateur consistant d'une résistance série R1 et d'un circuit de shunt d'une diode Zener Z1 et d'un condensateur C1. Les six entrées commutées au microprocesseur sont représentées en 125D, chacune avec une résistance série. L'entrée analogique est représentée en 125A et un convertisseur analogique- numérique est prévu entre cette borne et le microprocesseur. Ce convertisseur analogique-numérique comprend un condensateur C0 et une résistance R reliés en parallèle entre la ligne d'alimentation L1 et un point P, un transistor T1 avec son trajet collecteur- émetteur relié entre le point P et la borne d'entrée analogique 125A, et un transistor T2 avec son trajet collecteur-émetteur relié entre le point P et une résistance de référence Rref qui a son autre extrémité reliée à la masse. Les deux transistors sont commandés par des lignes respectives du microprocesseur à leurs bases, ces lignes comprenant des résistances séries, et le niveau de charge au condensateur CO est détecté par le microprocesseur sur une ligne de détection S. En utilisation, le convertisseur analogique- numérique fonctionne comme suit. Tout d'abord, les transis- tors T1 et T2 sont ouverts le condensateur CO est déchargé à travers la résistance R. Ensuite, le microprocesseur o commute T2 pour charger le condensateur C0 à travers la résistance de référence Rref et le transistor T2. Le microprocesseur temporise la période que prend le condensa- teur CO pour se charger à un niveau prédéterminé, qui est détecté par le microprocesseur sur la ligne de détection S. Ensuite, le microprocesseur ouvre le transistor T2 et autorise un temps de décharge du condensateur Co0 à travers la résistance Ro. Ensuite, le microprocesseur ferme le transistor T1 pour charger le condensateur CO à travers la résistance inconnue RT du transducteur qui est reliée entre la borne d'entrée analogique 125A et la masse, comme indiqué schématiquement en figure 3. De nouveau, le microprocesseur temporise la période que prend le condensateur C pour se charger au même niveau prédéterminé, comme o détecté sur la ligne de détection S. Le microprocesseur ouvre ensuite le transistor- T1 afin que le condensateur C o se décharge à travers la résistance R et le micro- processeur divise également le temps mis par le condensateur pour se charger à travers la résistance de référence par le temps mis par le condensateur pour se charger à travers la résistance inconnue du transducteur afin de produire la sortie numérique convertie. Le module d'acquisition de données comprend de plus un tampon d'entréesortie bidirectionnel comme représenté en figure 3. Comme il sera décrit ci-dessous, les données du module sont transmises en format série et ainsi appliquées (à des niveaux de 5 volts ou de 0 volt) à la base d'un transistor T3 par l'intermédiaire d'une résistance série de la sortie de données 34 du micro- processeur. Le collecteur de ce transistor T3 est relié par l'intermédiaire d'une résistance collecteur à la base d'un transistor T4 qui a son émetteur relié à la ligne de 12 volts et son collecteur relié par l'intermédiaire d'une résistance R2 à la masse (ensemble avec l'émetteur du transistor T3). Le collecteur du transistor T4 est relié par l'intermédiaire d'une résistance série à une borne 120A qui est couplée par la liaison à fil unique 120 à l'unité centrale de commande 100 du système de contrôle de condi- tions du véhicule. Les transistors T3 et T4 servent ainsi à changer la sortie de données 5 volts/O volt en niveau de 12 volts/O volt pour une transmission sur la liaison 120 à l'unité de commande. Le signal de relance pour le module d'acquisition de données est reçu sur la liaison à fil unique 120 à partir de l'unité de commande au niveau de 12 volts et la résistance R2 sert à réduire celui-ci au niveau de 5 volts pour application à l'entrée du micro- processeur par l'intermédiaire d'une autre résistance série R3. Le fonctionnement général du système.de contrôle de conditions du véhicule va être maintenant décrit en référence au diagramme de motif de données représenté en figure 4. Chaque module d'acquisition de données stocke des données représentant les signaux appliqués à ses entrées 125. L'unité centrale de commande 100 conduit, guide ou commande tour à tour les modules d'acquisition de données et en réponse à cette action, chaque module d'acquisition de données transmet ses données stockées à l'unité centrale de commande 100. Chaque module d'acquisition de données est guidé à partir de l'unité centrale de commande par un signal de "relance" de 1 ms Wu transmis sur les lignes à fil unique respectives 120. Lors de la réception de celui-ci, le module d'acquisition de données transmet un bit de départ ou de démarrage STT de 1,5 ms, transmet ensuite des bits numériques Do - D5 (représentant les entrées commutées 125D)suivis par des bits de donnée ADo-AD6 de conversion analogique-numérique et finalement un bit d'arrêt STP de 1,5 ms. Chacun des bits de donnée est d'une durée de 1 ms. Le module d'acquisition de données lit ensuite ses entrées de nouveau et met à jour son stock de données comme nécessaire et attend ensuite le signal de "relance" suivant W u Le fonctionnement du module d'acquisition de données va maintenant être décrit plus en détail en référence à l'organigramme représenté en figure 5 du logiciel utilisé par le microprocesseur 30. Le microprocesseur est inactif jusqu'à ce que la clé de contact soit tournée, à ce moment- là il est initialisé comme indiqué en 201 de l'organigramme. Le module d'acquisition de données attend ensuite à 202 un signal de "relance" Wu de l'unité centrale de commande. Lorsque ce signal est reçu, le microprocesseur fixe une base de temps de 0,5 ms comme indiqué en 203. Si le signal de "relance" Wu est encore actif au bout de 0,5 ms (comme déterminé en 204), l'étape 205 attend le front de descente du signal de "relance" et ensuite en 206 le bit de départ STT d'une durée de 1,5 ms est transmis du microprocesseur 30. Lorsque la période de 1,5 ms pour le bit de démarrage est dépassée en 207, alors en 208 une temporisation de 1 ms est fixée pour diriger la transmission des données Do-D5 et ADo-AD6 en 209, ensuite en 210 la base de temps ou temporisation est rétablie à 1,5 ms et le bit d'arrêt STP est transmis en 211. L'étape 212 détermine l'expiration de la période de 1,5 ms et ceci complète la sortie de données. En 213, des bases de temps de 1 et 16 ms sont fixées promptement pour le départ de la routine d'entrée de données. En 214, le microprocesseur enregistre les états d'entrée Do-D5, qui sont les signaux aux entrées 125D. Après un retard de 1 ms, ceux-ci sont de nouveau enregistrés en 215 et comparés aux lectures prévues: si elles sont identiques, alors après un autre retard de 1 ms, les entrées sont de nouveau enregistrées en 216 et comparées de nouveau aux lectures prévues. Ces procédures sont poursuivies une fois de plus en 217, 218: si toutes les quatre lectures sont trouvées identiques, alors les données stockées pour Do-D5 sont remises à jour. Si à n'importe quelle des étapes de comparaison une diffé- rence est trouvée entre les deux jeux consécutifs de données, alors le programme retourne au départ 214 de la routine d'entrée de données. Ainsi, un degré d'immunité au bruit est réalisé. Une période de temps totale maximum de 16 ms est autorisée pour cette partie de la routine. Ensuite, en 220, une base de temps est démarrée pour commencer la conversion analogique - numérique. En 221, le transistor T2 est fermé pour charger le condensateur CO à travers la résistance connue Rref. En 222, la ligne de détection S est contrôlée pour détecter le moment o la charge du condensateur Co0 atteint le niveau prédéterminé. Si le condensateur n'atteint pas ce niveau prédéterminé de charge dans une certaine période de temps (233), alors aucune conversion analogiquenumérique n'est effectuée et le programme retourne au "départ" (224).Si l'on détecte que le condensateur CO atteint le niveau prédéterminé de charge dans la période maximum autorisée, alors en 225 la base de temps est arrêtée et le temps pris (FXTIME) est stocké. En 226, le transistor T2 est ouvert et on donne le temps mis par le condensateur Co pour se décharger à travers la résistance Ro. En 227, le convertisseur analogique- numérique est redémarré et en 228 le transistor TI est fermé pour charger le condensateur C0 à travers la résistance inconnue RT du transducteur. En 229, la ligne de détection S est contrôlée pour détecter le moment o la charge du condensateur CO atteint le niveau prédéter- miné: de nouveau, si elle n'atteint pas ce niveau dans une période de temps autorisée ou permise (230), aucune conversion analogique-numérique n'est effectuée et le programme retourne au "départ" via 224. Si cependant le condensateur CO atteint son niveau prédéterminé de charge dans la période permise, alors en 231 la base de temps est arrêtée et le temps pris ou mis (LDTIME) est stocké. Finalement, en 232, le microprocesseur divise FXTIME par LDTIME pour produire la donnée numérique convertie de 7 bits (ADo-AD6), qui est stockée. Ensuite, en 233, le programme retourne à son "départ" pour attendre le signal de "relance" suivant W de l'unité centrale de commande 100. u Le système de contrôle de conditions du véhicule qui a été décrit en référence aux figures 2 à 5 accomplit une simplification considérable du câblage exigé entre les divers transducteurs et commutateurs de détection et l'unité centrale de commande. Ceci réalise des économies à l'égard des peignes de câble et des connecteurs et également conduit à une plus grande fiabilité et à un potentiel de contrôle d'un plus grand nombre de postes de l'équipement du véhicule. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Système de contrôle de conditions pour un véhicule, du type comprenant une unité centrale de commande (100) et un certain nombre de transducteurs de détection de conditions situés à distance reliés à l'unité centrale de commande, laquelle sert à contrôler des sorties des transducteurs, caractérisé par un certain nombre de modules d'acquisition de données éloignés (110), chacun relié à l'unité centrale de commande (100) par un seul fil (120) et ayant un certain nombre d'entrées (125) reliées aux transducteurs de détection de conditions positionnés locale- ment à ce module, chaque module d'acquisition de données servant à stocker des données représentant des signaux reçus à ses entrées (125), l'unité centrale de commande (100) servant à amener tour à tour les modules d'acquisition de données (110) sur les fils uniques respectifs (120), et chaque module d'acquisition des données (110) servant également, lorsque incité, à transmettre ses données stokées à l'unité centrale de commande (100) sur les fils uniques respectifs (120). 2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque module d'acquisition de données (110) est agencé pour lire ses entrées (125) des transducteurs de détection locaux de conditions, après chaque transmission de ses données stockées, et remet à jour ses données stockées promptement pour son signal d'incitation suivant (Wu) de l'unité centrale de commande (100). 3.- Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque module d'acquisition de données (110) est agencé pour lire ses entrées (125) plus d'une fois après chaque transmission de ses données stockées, comparant à chaque fois le motif d'entrée au motif prévu, avant de remettre à jour ses données stockées. 4.- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque module d'acquisition de données (110) est agencé pour remettre à jour ses données stockées seulement si les motifs d'entrée consécutifs sont identiques. 5.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque module d'acquisi- tion de données (110) comprend une entrée analogique (125A) reliée à un convertisseur analogique-numérique, lequel comprend un condensateur (Co), le module d'acquisition de données servant à amener la charge ou la décharge du condensateur à travers, tour à tour, une résistance de référence (Rref) et un transducteur de résistance variable (RT) lorsque relié à ladite entrée analogique, lequel module sert également à comparer les périodes de temps mises par le condensateur pour se charger ou se décharger à un niveau prédéterminé à travers la résistance de référence et le transducteur, respectivement, afin de produire une représentation numérique de la résistance du transducteur. 6.- Module d'acquisition de données ayant un certain nombre d'entrées de signaux (125), caractérisé en ce qu'une borne d'entrée/sortie est prévue pour une connexion à un fil unique de communidation (120), le module étant agencé pour stocker des données représentant des signaux reçus à ses entrées (125) et transmettre ces données stockées par l'intermédiaire de la borne d'entrée/sortie en réponse à un signal d'incitation reçu à ladite borne. 7.- Module d'acquisition de données selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module est agencé pour lire ses entrées (125) après chaque trans- mission de ses données stockées, et remettre à jour ces données stockées promptement pour son signal d'incitation reçu suivant (W). u 8.- Module selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est agencé pour lire ses entrées (125) plus d'une fois après chaque transmission précitée, et à chaque période de lecture pour comparer le motif d'entrée au motif d'entrée prévu, avant de remettre à jour les données stockées. 9. - Module selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'une de ses entrées (125A) est une entrée analogique reliée à un convertisseur analogique-numérique, lequel comprend un condensateur (CO0) et en ce que ledit module (110) sert à amener la charge ou décharge du condensateur à travers, tour à tour, une résistance de référence (Rref) et un transudcteur de résistance variable (RT) lorsque relié à ladite entrée analogique, ledit module servant également à comparer les périodes de temps mises au condensateur pour se charger ou se décharger à un niveau prédéterminé à travers respectivement la résistance de référence et le transducteur afin de produire une représentation numérique de la résistance du transducteur. 10.- Convertisseur analogique-numérique, utilisé en combinaison avec le système selon la revendication,,caractérisé par un condensateur (Co), un circuit pour charger le condensateur à travers une résistance de référence (Rref), une unité de commande (30) pour déterminer le temps mis au condensateur pour se charger à un niveau prédéterminé à travers la résistance de référence (Rref), et un circuit pour charger de façon correspondante le condensazeur à travers un transducteur de résistance variable (RT) lorsque relié à une entrée (125A) du convertisseur, l'unité de commande servant également à déterminer le temps mis au condensateur (C) pour se charger au niveau prédéterminé o à travers le transducteur et pour comparer les deux périodes de temps pour produire une représentation numérique de la résistance du transducteur.