Brevet FR2628367A1 — publié le 19890915

L'invention concerne un système pour régler ou commander la position d'un élément, en particulier d'un élément servant à varier la température dans l'habitacle ou la portée des phares d'un véhicule automobiLe, comprenant un dispositif électrique- de réglage ou de commande possédant un circuit de réglage de position, un dis- positif électrique de positionnement commandé par le dispositif de réglage et possédant un moteur de positionnement auquel est combiné un potentiomètre de signaLisation en retour et un élément commandé dont la position peut être changée par le dispositif de positionne- ment. De teLs systèmes sont utilisés en particuLier dans les véhicules automobiles pour agir sur la température et/ou la distribution de l'air circulant dans l'habitacle d'un véhicule ou pour régler la portée de phares. Des réglages de ce type demandent des éléments commandés, comme par exemple des volets installés dans des conduits d'air ou des robinets dans des circuits d'eau de chauffage alimentés par les moteurs à combustion interne des véhicules, éléments dont la position peut être changée par des dispositifs électriques de positionnement. Surtout les systèmes de régulation de la température à l'intérieur de véhicules automobiles présentent un certain nombre de tels dispositifs de positionnement, cinq par exemple, qui peuvent être commandés indépendamment l'un de l'autre par le système de régulation du chauffage. Par le documenf DE-OS 35 10 648, on connaît un tel système, possédant un dispositif de positionnement avec un moteur de positionnement et un potentiomètre de signalisation en retour. Le compteur de positionnement peut être commandé par le dispositif de réglage ou de commande du chauffage et il sert à ajuster la position d'un élément commandé. Le potentiomètre de signalisation en retour fait partie d'un circuit de réglage de position compris dans le dispositif de réglage du chauffage, auquel le potentiomètre renvoie une tension correspondant à la position de l'éLément commandé et du moteur de positionnement. Ce système connu a cependant des inconvénients. Pour relier le dispositif de réglage du chauffage à chacun des dispositifs de positionnement, il faut quatre conducteurs. Deux conducteurs relient le moteur de positionnement au dispositif de régLage du chauffage. Deux ou trois conducteurs sont nécessaires à la liaison éLectrique entre le potentiomètre de signalisation en retour à ce dispositif, suivant que La carrosserie du véhicule est utilisée en tant que masse ou non. Le système connu devient ainsi plus coûteux parce que, surtout dans les véhicules automobiles, le nombre des lignes électriques à poser est élevé, ce qui est coûteux en matière et en temps de câblage. Le système connu est relativement lourd en raison du grand nombre de lignes de liaison nécessaires, ce qui est en contradiction avec la tendance actuelle de l'allègement pour économiser de l'énergie, notamment dans l'industrie automobile. Les conducteurs électriques, notamment ceux de la ligne de signalisation en retour allant du potentiomètre au dispositif de réglage, risquent d'être sensibles à des interférences à haute fréquence dues à d'autres parties du réseau électrique de bord du véhicule, ou à des variations de tension de ce réseau. De telles interférences ou variations peuvent entraîner des perturbations dans le positionnement de l'élément commandé du système connu et rendre celui-ci sensible aux dérangements. Le but de l'invention est de créer un système qui soit plus Léger que le système connu et qui demande moins de conducteurs de liaison, de sorte que l'installation est moins coûteuse. A cet effet, selon l'invention, le dispositif de réglage comporte un générateur de signaux qui produit un train d'impulsions pour la commande du dispositif de positionnement, le dispositif de positionnement comporte un modulateur qui produit un second train d'impulsions en fonction de la position de l'élément commandé et une ligne électrique est prévue entre le dispositif de réglage et le dispositif de positionnement pour la transmission du premier et du second train d'impulsions. Du fait que le dispositif de réglage comporte un générateur de signaux produisant un train d'impulsions pour commander le dispositif de positionnement et du fait que l'information de position est superposée à ce train d'impulsions par le dispositif de positionnement, il suffit d'un conducteur pour 3 2628367 la commande de ce dispositif de positionnement, alors qu'il fallait deux conducteurs pour commander le moteur de positionnement dans le système connu. Du fait que le dispositif de positionnement comporte un modulateur qui produit un second train d'impulsions en fonction de la position de l'élément commandé, la transmission du rétrosignal au dispositif de réglage est plus sûre que dans le système connu parce que des perturbations du train d'impulsions par des rayonnements électromagnétiques de sources étrangères, ou par des variations de la tension d'alimentation, sont plus invraisemblables que des perturbations de l'amplitude dans le système connu. Grâce à la prévision d'une ligne (conducteur) électrique permettant la transmission du premier et du second train d'impuL- sions entre le dispositif de réglage et le dispositif de position- nement, il n'est pas nécessaire de prévoir une ligne (conducteur) supplémentaire pour La signalisation en retour de la position du curseur du potentiomètre au circuit de réglage de position du dis- positif de réglage. La solution apportée par l'invention permet donc de réduire le nombre nécessaire de lignes ou conducteurs de liaison de quatre ou cinq dans le système connu à deux ou trois dans le système selon l'invention. Comparativement à l'art antérieur, l'invention apporte également l'avantage que l'installation du système, dans un véhicule automobile par exemple, est moins onéreuse. La diminution des frais qui en résulte est si importante qu'un éventuel supplément de coût pour le modulateur dans le dispositif de positionnement selon l'invention est plus que compensé en de nombreux cas. Il en est ainsi surtout lorsqu'un nombre plus ou moins élevé de dispositifs de positionnement doivent être commandés indépendamment les uns des autre.s, par exemple dans un système de régulation du chauffage d'un véhicule automobile. Le système selon l'invention apporte également l'avantage d'un gain de poids par rapport au système connu en raison de la diminution du nombre de conducteurs nécessaires. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus cLairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: - La figure 1 est le schéma fonctionnel d'un système selon l'invention, réalisé sous forme d'un système dé régulation du chauffage d'un véhicule automobile; et - les figures 2 a) à f) sont des diagrammes de tensions à différents points de mesure du schéma selon la figure 1. Sur la figure 1, une source de courant B, constituée par exemple par la batterie du véhicule, est branchée en parallèle avec un dispositif de réglage ou de commande du chauffage HS et un dispositif de positionnement ST, avec interposition à la suite du pôLe positif de la source de courant, d'un interrupteur ZS qui peut être constitué par le contacteur d'allumaee-démarrage du véhicule. Le dispositif de réglage du chauffage HS comporte un générateur de signaux SG qui délivre, en tant que signal de positionnement pour un volet d'air LK - Léquel est commandé par le dispositif de positionnement ST - un premier train d'impulsions ayant une largeur d'impulsion constante et une période variable en fonction de l'instruction de positionnement déLivrée par le dispo-. sitif de réglage HS. Ce premier train d'impulsions est envoyé au dispositif de positionnement ST à travers une résistance R5 (appelée également cinquième résistance dans ce qui va suivre) et une première ligne de liaison Ll. Le premier train d'impulsions, transmis par la ligne de commande ou ligne de signal L1, est appliqué, dans le dispositif de positionnement. ST, à la première entree d'un comparateur V dont la seconde entrée est connectée à la prise centrale d'un diviseur de tension composé d'une première résitance R1 et d'une deuxième résistance R2. Les résistances R1 et R2 ont de préférence la même valeur. Le diviseur de tension est connecté d'un côté au pôle positif - éventuellement stabilisé - de la source de tension d'alimentation B et de l'autre côté au pôle négatif de cette source. Le comparateur V est également connecté au pôle positif et au pôle négatif de la tension d'alimentation. Le signal de sortie du comparateur V est appliqué en parallèle à un modulateur M d'une logique de reconnaissance EL et à une logique d'autorisation FL. La sortie de la logique de recon- naissance EL est connectée elle-même à la logique d'autorisation FL qui, en fonction des signaux d'entrée de la logique EL et du compa- rateur V, pilote par deux lignes L2 et L3, un circuit d'attaque T, luimême connecté au pôle positif et au pôle négatif de la tension d'alimentation. La ligne L2, appelée également deuxième ligne dans ce qui va suivre, constitue une ligne de commande pour la marche à droite d'un moteur de positionnement SM. La ligne L3, appelée également troisième ligne par la suite,.sert à la commande de la marche à gauche du moteur SM. Celui-ci est relié mécaniquement, éventuellement par l'intermédiaire d'un engrenage, à un volet LK qui est installé, par exemple, dans un conduit d'air de l'installation de chauffage du véhicule. L'élément commandé peut être constitué aussi, à la place du volet d'air LK, par un robinet permettant le réglage d'un débit d'eau par exemple, robinet dont la position pourrait également être changée par le moteur SM. Au volet d'air LK est accouplé en plus, mécaniquement, un potentiomètre RP de signalisation en retour, dont la position du curseur est transmise au modulateur M. En tant que troisième signal d'entrée, ce dernier reçoit le signal de sortie d'un générateur de fréquence FG. Le modulateur M peut commander un premier interrupteur S1 et un second interrupteur S2. Ces interrupteurs sont connectés d'une part à la seconde entrée du comparateur V et d'autre part, à travers respectivement une troisième résistance R3 et une quatrième résistance R4, à la première entrée du comparateur V. Il est avan- tageux que les résistances R3 et R4 présentent la même valeur de résistance afin d'obtenir une modulation symétrique. Le montage comprenant le générateur de fréquence FG, le modulateur M, le premier interrupteur S1, le second interrupteur S2, la troisième résistance R3 et l.a quatrième résistance R4, génère un train d'impulsions qui est transmis en retour depuis le dispositif de positionnement ST et à travers la Ligne de commande ou de signal L1 au dispositif de réglage du chauffage HS. Là, ce second train d'impulsions est appliqué à travers la cinquième résistance R5 à un circuit de réglage de position LR qui est réalisé comme une partie du dispositif de réglage du chauffage. Le signal de sortie de ce circuit LR, agissant comme un dispositif d'exploitation du rétrosignaL, constitue l'un des signaux d'entrée du générateur de signaux SG. Sur la figure 2, différentes combinaisons de majuscules et de chiffres commençant par A, désignent des signaux de sortie à différents points du système selon l'invention représenté sur la figure 1. Ces signaux de sortie sont des valeurs de tension, comme cela est habituellement le cas. Ces valeurs sont indiquées en fonction du temps t. Les combinaisons de la lettre T et d'un chiffre désignent des durées, comme par exemple des largeurs d'impulsion, des intervalles entre des impulsions et des périodes. La figure 2a représente le signal de sortie ASG du générateur de signaux SG en fonction du temps t. La figure 2b représente le signal de sortie AS1, dépendant de la position du premier interrupteur S1, également en fonction du temps t, comme c'est le cas pour les signaux suivants. La figure 2c représente le signal de sortie AS2 du second interrupteur S2. La figure 2d représente le signal de sortie ASL appliqué à la première ligne de commande ou de signal L1 en tant que somme des signaux de sortie ASG, AS1 et AS2. Le signal de sortie original ASG du générateur de signaux SG est obtenu à la sortie du comparateur V par élimination par filtrage de la modulation sur la ligne de signal L1 (détection de la position moyenne d'après le seuil de tension entre R1 et R2). La figure 2d représente en plus un premier seuil de tension SW1 et un second seuil de tension SW2; le premier correspond à peu près à 5/6 de l'amplitude maximale du signal de sortie ASL sur la ligne de commande L1, tandis que le second correspond à environ 1/6 de cette amplitude maximale. La figure 2e indique la durée de l'intervalle AL2 entre les impulsions sur la deuxième ligne L?, c'est-à-dire sur la ligne de commande pour la rotation à droite du moteur SM. La figure 2f indique enfin la durée de l'inter- valle AL3 entre impulsions sur la troisième ligne L3, c'est- à-dire sur la ligne de commande pour la rotation à gauche du moteur sr. Le temps de circulation du courant T1 pour le moteur SM ne change pas. Ce temps, correspondant par exemple à 10 ms, est choisi de manière que le démarrage du moteur SM soit garanti. Le fonctionnement du système selon l'invention, tel que représenté sur la figure 1, sera décrit ci-après plus en détail en référence aux diagrammes de tension de la figure 2. Le générateur de signaux envoie un premier train d'impulsions selon la figure 2a par la ligne de commande ou de signal L1 au comparateur V du dispo- sitif de positionnement ST. Les impulsions positives de commande de ce premier train présentent une largeur T1 constante. Ce train peut comoorter, ce te'us en temps, une impulsion plus courte, T2, également de curée constante, qui précède une impulsion de commande T1 et est envcyée au dispositif de positionnement au cas o le sens de rotation du moteur de positionnement SM doit être inversé. L'information concernant la vitesse de rotation de ce moteur du dispositi de positionnement ST, vitesse qui est préfixée par le dispositif de réglage HS, est contenue dans la largeur ou durée de l'intervalle (T3 ou T4) entre deux impulsions qui se suivent. La figure 2a montre deux cas. Dans la partie représentée à gauche de la suite d'impuLsions visible sur la figure 2a, se trouve un premier intervalle T3 qui est plus grand qu'un second intervalle T4 contenu dans la partie représentée à droite. Le premier intervalle T3 corresoond à une plus petite vitesse de rotation du moteur SM que le second intervalle T4. Une disposition inverse est cependant possible aussi. En fonction de la position du curseur du potentiomètre de signalisation en retour RP et en fonction du signal de sortie du comparateur V, le modulateur M commande le premier interrupteur S1 ou le second interrupteur S2 avec une première fréquence préfixée par le générateur de fréquence FG. En d'autres termes, le second train d'impulsions, délivré par le modulateur M, présente une durée de période constante des impulsions de rétrosignalisation T5 et la largeur des impulsions de ce second train dépend de la position de l'élément commandé LK ou, plus précisément, de la position du curseur du potentiomètre RP. La fréquence du second train d'impulsions est nettement plus élevée que celLe du premier train d'impulsions. Ceci permet une première distinction entre les impulsions du premier et celles du second train et ce des deux côtés de la première ligne L1. De plus, en raison du choix des valeurs des résistances R1 et R2 du diviseur de tension et des résistances combinées aux interrupteurs S1 et S2, l'amplitude des impulsions du second train est inférieure à l'amplitude des impulsions du premier train, par exemple du facteur 2/3. Ceci représente une autre particularité permettant de distinguer les deux trains d'impulsions des deux côtés de la ligne de commande ou de signal L1. Si l'interrupteur S1 ou l'interrupteur S2 est fermé sous la commande du modulateur, le potentiel sur la première entrée du comparateur V et le potentiel sur la seconde entrée de ce comparateur sont égalisés à un niveau qui, en raison de la valeur des résistances R1 et R2 du diviseur de tension, correspond respectivement à environ 2/3 ou à environ 1/3 de la tension d'alimentation appliquée par la batterie B du véhicule. Il s'ensuit que, en tant que somme de la superposition du premier et du second train d'impulsions, c'est-à-dire en tant que résultat de la super- position du premier train d'impulsions et des positions des interrupteurs S1 et S2, on obtient-un signal de sortie ASL comme celui représenté sur la figure 2d. Autrement dit, chaque fois que l'un des interrupteurs (S1 ou S2) est fermé, le potentiel de la ligne de commande L1 est ramené aux deux tiers ou alors à un tiers de la tension d'alimentation ou tension de signal. Les deux valeurs de positionnement SW1 et SW2 sont comparées dans le dispositif LR d'exploitation du signal de réaction avec le signal appliqué à la ligne L1. Cette comparaison donne, en raison de la périodicité des trains d'impulsions, des intervalles de temps qui sont représentatifs de la position de l'élément commandé LK ou, plus précisément, de la position du curseur du potentiomètre RP. Cette information relative à la position de l'élément commandé LK est envoyée au générateur de signaux SG, lequel modifie alors le premier train d'impulsions de manière que le moteur SM soit commandé en vue de l'amenée de 9 2628367 l'élément LK à la position prévue. Ce processus se répète de façon continue. Le système selon l'invention utilise deux interrupteurs (S1 et S2) afin d'empêcher l'inversion du second train d'impulsions OS lors du changement du niveau de tension du premier train d'impulsions. Il en résulterait en effet une rétroinformation fausse sur la position de l'élément commandé LK. Ainsi que cela ressort de la figure 2e, le circuit d'attaque T, donc aussi le moteur de positionnement SM, sont d'abord commandés, par la deuxième ligne L2, en v.ue d'une rotation à droite du moteur. Ensuite, comme on peut le voir sur la figure 24, le moteur SM est amené par le circuit d'attaque T et la troisième ligne L3 à tourner à gauche sous l'effet de l'impulsion T2 d'inversion du sens de rotation. Pour la rotation à droite, le moteur SM est alimenté moins longtemps, de sorte qu'il tourne moins vite que pendant sa rotation à gauche, du fait que l'intervalle T3 entre les impulsions est plus long que l'intervalle T4. La logique de reconnaissance EL exploite uniquement la courte impulsion T2 pour le sens de rotation du moteur de position- nement SM. Ceci est possible parce que la position moyenne sans modulation est détectée à la sortie du comparateur V, donc aussi à l'entrée de la logique de reconnaissance EL. La logique d'autorisa- tion FL assure uniquement la combinaison de la durée de commande du moteur SM - préfixée par le comparateur V - avec le sens de rota- tion de ce moteur, sens qui est préfixé par la logique de recon- naissance EL. Ainsi qu'il ressort de ce qui précède, la Iogique d'autorisation FL est reliée à la sortie du comparateur V et à une sortie de la logique de reconnaissance EL et elle commande le cir- cuit d'attaque T, par les lignes L2 et L3, en fonction des signaux reçus à son entrée. On dispose de beaucoup de liberté dans le choix des fré- quences de récurrence des impulsions du premier et du second train, ainsi que dans le choix des amplitudes des impulsions, à condition que les amplitudes et les fréquences se distinguent suffisamment pour que les dispositifs électriques puissent déterminer clairement de quel train d'impulsions il s'agit. IL est cependant très avanta- 2628367 geux de choisir une fréquence si éLevée pour le second train qu'iL n'est pas nécessaire de prévoir un circuit de synchronisation pour L'exptoitation du rétrosignal (LR). Ainsi, iL suffit de déterminer La valeur arythmétique moyenne du rapport impulsion/période de la modulation pour l'information relative à la valeur réelle. IL est également avantageux de maintenir La largeur de l'impulsion T2 relative au sens du positionnement si faible que 'le moteur SM ne peut pas réagir à cette impulsion en raison de son inertie. Comme fréquence la plus haute du premier train d'impulsions, on peut choisir une valeur de 100 Hz par exemple, pour des impulsions d'une largeur constante de 10 ms. Comme fréquence pour le second train, orn peut choisir une fréquence supérieure à 1 kHz. Du fait que le signal de positionnement du premier train d'impulsions, pour la commande du moteur SM, comme Le rétrosignal du second train d'impulsions pour la signalisation en retour de La pcsition de l'élément commandé LK au dispositif de réglage HS, sont envoyés par une seule ligne de commande et de signal L1, Le nombre des Licnes ou conducteurs de liaison entre Le dispositif de réglage HS et le dispositif de positionnement ST est considérablement diminué comparativement à l'art antérieur. Selon un mode de réali- sation avantageux, les parties du système ou certaines parties du système, notamment le générateur de signaux SG et/ou le modulateur M et/ou le comparateur V et/ou la logique de reconnaissance EL et/ ou la logique d'autorisation FL, font partie d'un microcaLculateur ou de circuits intégrés spécifiques à des clients particuliers, surtout pour la fabrication en grandes séries. REVENDICATIONS 1. Système pour régler ou commander la position d'.un éLé- ment, en particulier d'un élément servant à varier la température dans' 'habitacLe ou la portée des phares d'un véhicule automobile, comprenant un dispositif électrique de réglage ou de commande pos- sédant un circuit de réglage de position, un dispositif électrique de positionnement commandé par le dispositif de régLage et possé- dant un moteur de positionnement auquel est combiné un potentio- mètre de signalisation en retour et un élément commandé dont la position peut être changée par le dispositif- de positionnement, caractérisé en ce que le dispositif de réglage (HS) comporte un générateur de signaux (SG) qui produit un train d'impulsions pour la commande du dispositif de positionnement (ST), que le dispositif de Docsitionnement (ST) comporte un modulateur (M) qui produit un secono train d'impulsions en fonction de la position de l'élément commandé (LK) et qu'une ligne électrioue (L1) est prévue entre le dispositif de réaglage (HS) et le dispositif de postionnement (ST) pour La transmission du.Dremier et du second train d'impulsions. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions du oremier train d'impulsions ont une largeur constante. 3. Systeère selon la revendication 1, caractérisé en ce que la periode du premier train d'impulsions est variable en fonc- tion de l'action du dispositif de réglage (HS). 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier train d'impulsions peut comporter une impulsion sup- plémentaire (T2) qui précède une impulsion normale (T1) du train et est relativement courte par rapport à celle-ci, pour la commande du sens de positionnement du dispositif de positionnement (ST). 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second train d'impulsions possède une période constante. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur des impulsions du second train d'impulsions est variable en fonction de la position de l'élément commandé (LK). 7. Système selon la *revendication 1, caractérisé en ce que le second train d'impulsions possède une fréquence plus élevée que le premier train d'impulsions. 8. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplitude des impulsions du second train d'impulsions est inférieure à cettlle du premier train d'impulsions. 9. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement (ST) comporte un générateur de fréquence (FG) pour commander le modulateur (M). 10. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement (ST) comporte un comparateur (V), à la première entrée duquel est appliqué le premier train d'impulsions modulé par le second train d'impulsions et dont la seconde entrée est connectée à la prise centrale d'un diviseur de tension (R1 et R2) lui-même connecté au pôle positif et au pôle négatif de la tension d'alimentation. 11. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les résistances (R1, R2) du diviseur de tension ont la même valeur. 12. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que le modulateur (M) comporte deux interrupteurs (S1 et S2) qui sont connectés d'un côté à la seconde entrée du comparateur (V) et de l'autre côté, à travers une troisième résistance (R3) et une quatrième résistance (R4), à la première entrée de ce comparateur (V). 13. Système selon les revendications 4 et 9, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement (ST) comporte une logique de reconnaissance (EL) connectée à une sortie du comparateur (V) en vue de la reconnaissance de la courte impulsion (T2) pour la commande du sens de positionnement. 14. Système selon les revendications 9 et 12, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement (ST) comporte une logique d'autorisation (FL) connectée à la sortie du comparateur (V) et à une sortie de la logique de reconnaissance (EL) et qui, en fonction des signaux reçus à son entrée, commande un circuit d'attaque (T) par une deuxième ligne (L2) et une troisième ligne (L3). 15. Système selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur de signaux (SG) et/ou le modulateur (M) et/ou le comparateur (V) et/ou la logique de reconnaissance (EL) et/ou la logique d'autorisation (FL) font partie d'un microcalculateur.