Brevet FR2638408A1 — publié le 19900504

La présente invention concerne un dispositif de commande des feux stop des véhicules automobiles et motocycles. comprenant un système électronique et un capteur d'accélération à inertie. Dans leur quasi-totalité. les véhicules automobiles ou motocycles sont équipés de feux stop alimenté par un poussoir de type pousse-coupe. ce dernier étant déclenché des qu'une pression est effectuée sur la pédale de frein. Le poussoir est directement alimenté par la batterie. via un fusible. et commande tout aussi directement les feux stop de signalisation arriéres. Ce système présente divers inconvénients dont les deux principaux sont: de ne pas donner d'information concernant l'intensité du freinage, (ce qui empêche une anticipation dans la conduite du ou des véhicules suivant l'initiateur du freinage. et donc risque de provoquer des réactions dangereuses comme une perte du contrôle du véhicule suiveur pour avoir sur-estimé le freinage (coup de frein brutal), ou au contraire un choc dû & la sous-estimation du freinage et une mauvaise anticipation). de confondre. en cas de mauvais temps ou de nuit. l'allumage des feux stop avec celui des anti-brouillards. ou des feux de position, la surbrillance n'étant pas toujours évidente å apprécier. Différents systemes ont été proposés. permettant d'attirer l'attention des véhicules suiveurs, soit par adjonction de feux supplémentaires placés & des endroits déterminés (par exemple en haut du pare-brise arrière pour être visibles par les véhicules suiveurs) soit de simples clignoteurs initiaux (allumage extinction un nombre déterminé de fois & chaque pression sur la pédale de frein); d'autres systèmes, déclenchés par la commande d'accélérateur ramenenée au repos, ou par des interrupteurs placés en série sous la pédale de frein ou encore actionnés mécaniquement par l'aiguille du compteur de vitesse présentent les deux inconvénients de ne pas être fiables dans le temps et d'être d'une grande complexité d'installation. En ce qui concerne le capteur d'accélération, de nombreux systèmes existent dont le plus connu et le plus économique est un globule de mercure se déplaçant le long d'un guide et fermant des contacts disposés le long de ce dernier (brevet français n' 2334111). Ce système présente des difficultés de mise en oeuvre, d'oxydation de contacts et d'usure et ne comporte pas d'électronique de commande et d'interprétation de mesure. La présente invention comporte deux éléments principaux: un cafteur d'accélération & inertie constitué d'un guide, d'une bille, et de capteurs photo-électriques, un système électronique d'interprétation des signaux issus du ou des capteurs photo-électriques. et de commande d'éclairage. Le dispositif capteur d'accelération est réalisé par un système & inertie constitué d'un guide comportant des parties translucides dans lequel un mobile opaque peut se déplacer librement, d'émetteurs lumineux et de capteurs photo-electriques. Le guide est constitué par un tuyau en plastique translucide, en forme de pente ascendante, le mobile est une bille en acier, roulant dans le tuyau. En disposant le long du guide en des endroits déteriinés par construction, d'un côté un photo-éretteur (une laipe ou LED) et de l'autre un photo-récepteur (photo-diode ou photo-transistor), on réalise alors une barrere lumineuse permettant , sans aucun contact électrique et avec un minimum d'éléments mécaniques en mouvement, de repérer le passage de la bille par une position donnée.Le signal issu des photo-capteurs est de type logique ou analogique et est ensuite traité par un module électronique. On a donc une mesure discrète d'inclinaison ou d'accélération. Le second élément constituant l'invention concerne le traitement électronique des signaux issus des capteurs photo-électriques et la commande d'un ou plusieurs éclairages. Ce système de traitement électronique est réalisé par (figure 3): un système de mise en forme des signaux (11) issus des photo-capteurs (10). un système de mémorisation de la dernière barrière coupée par le mobile (12). un convertisseur numérique analogique ou sommateur (13). un convertisseur tension fréquence (14) et une commande (15) d'éclairage (16) électro-mécanique ou électronique. Deux figures illustrent le dispositif capteur d'accélération: la figure 1 précise l'analyse physique du système & inertie; le figure 2 indique le placement d'une barrière lumineuse par rapport au guide et au mobile. Trois autres figures illustrent le système électronique de traitement et de commande: la figure 3 donne le synoptique du module électronique; la figure 4 donne la forme des signaux issus du convertisseur tension fréquence; la figure 5 donne le schéma électronique complet du prototype réalisé. Le système de mesure de l'accélération fonctionne de la façon suivante (se référer & la figure 1): Une bille (2) est guidée suivant la courbe y=f(x) (4); la mesure de l'accélération se fait uniquement sur l'axe Ox; en se référant aux notations de la figure 1; la bille (2) est soumise å trois forces: son poids (5). déterminé par construction, la réaction du guide (1), à peu prés perpendiculaire & la tangente de la courbe au point de contact de la bille, si les frottements sont faibles, enfin la force d'inertie (3) dûe à l'accélération à laquelle est soumise la bille. Si on considère que les variations d'accélération sont faibles (dérivée de l'accélération de faible valeur) on peut appliquer les lois de l'équilibre; on a alors les relations suivantes: f'(x)=tg(e), par définition; P = M.g ~ R.cos(e1 = Ry et M.A = R.sin(e) = Rx. Ceci nous amène à conclure que: A = tg(e). I1 est alors clair que la mesure de l'accélération n'est fonction a une constante multiplicative près. que de la forme du guide ou encore de l'équation de la courbe le repésentant. On peut donc. par construction, déterminer une forme de guide telle qu'elle corresponde & la gamme d'accélération que l'on veut Mesurer. A noter enfin qu'en modifiant la structure du guide. on peut introduire des éléments filtrants: amortissement, ajout de frottements, obturation du guide afin d'éviter des phénomènes oscillatoires de la bille dans une cuvette (aller-retour). La position de la bille détermine donc la valeur de l'accélération. I1 convient de détecter cette position pour ce faire, on a eu recours à des capteurs optiques détectant le passage de la bille par un position donnée avoir figure 2). On dispose de chaque c & é du guide un photo-émetteur (6) et un photo-récepteur (8)(émettant dans le visible ou l'infra-rouge). Quand la bille (9) passe entre ces deux éléments. elle coupe le faisceau. ce qui est détecté par le photo-récepteur (8) et transmis au système électronique de traitement de l'information. Il est à noter que les valeurs d'accélération mesurées sont des valeurs discrètes et non continues. On dispose ainsi sur le dispositif de trois barrières lumineuses correspondant à trois intensités de frinage différentes dénommées: freinage faible, freinage moyen et freinage fort. Le système électronique est directement connecté aux signaux issus des photo-capteurs (voir figure 3 et 5). Il se compose de 5 éléments: Un circuit de mise en forme des signaux (11) issus des photo-capteurs (10). polarisés par Rl, R4. R6 et dont le point commun est relié & l'entrée des porte UlA, U1B, U1C. qui transforment le signal analogique issu des photocapteurs en un signal numérique et créent un hystèrésis, évitant ainsi des basculements parasites. Les trois sorties numériques attaquent le deuxième élément du système électronique qui est le circuit de mémorisation de la dernière barrière coupée par le mobile (12). Les trois sorties sont reliées entre elles via trois diodes D7, D8. D9, dont le rappel å la masse par R7 en fait une porte logique "OU" à trois entrées. Le point commun des trois diodes et de la résistance est relié å l'entrée d'horloge (CLK) de deux bascules "D" (U2A. U2B). Seules les deux sorties du circuit de mise en forme correspondant aux deux intensités de freinage les plus importantes sont connectées directement à l'entrée "D" de chacune des deux bascules. Enfin un circuit de remise å zéro de ces deux bascules est réalisé par R8. D10, Cl, ce qui donne une constante de temps de l'ordre du centième de seconde. La diode D10 permet une décharge rapide de C1 dans le cas d'une micro-coupure d'alimentation. Les deux sorties "Q" de U2A, U2B, constituent la sortie du circuit de memorisation de la dernière barrière coupée. Cette sortie rentre alors sur le troisième élément du système électronique constitué par le cobvertisseur numérique analogique (13). Il est ici réalisé par R9, R10, Roll, R12 (il s'agit d'un convertisseur de type R/2R).La sortie de ce module attaque le quatrième élément qui est le convertisseur tension fréquence (14). Une tension moitié de la tension de l'alimentation est réalisée par R14. R15 et découplée par C10. Elle attaque l'entrée non-inverseuse de U3B. L'entrée inverseuse de U3B réalise avec R13 et C2 la fonction intégrateur dont la tension de sortie est directement proportionnelle au temps et à la- tension présente au noeud R13, R10, D11. La sortie du 'dit intégrateur (7 de U3B) attaque alors un comparateur à hystérésis réalisé autour de U3A par R16, R17: Une diode D11 reboucle le système et permet au niveau logique "1" issu du comparateur d'avoir toujours la même durée puisque le potentiel de l'intégrateur sur cette période de temps est toujours le même quelle que soit la tension issue du convertisseur numérique analogique.On retrouve alors au point commun R17, D11, des signaux de la forme décrite à la figure 4. Le temps (18) correspondant au niveau 1 est constant alors que le temps (19) est fonction de la tension présente & l'entrée du convertisseur tension fréquence. le temps (17 > correspondant & une période de ce dernier. Ces signaux attaquent alors le dernier module du circuit électronique, le s système de commande et de validation (15) d'éclairage (16). Celui-ci est constitué du transistor de commande (Q1) du relais électro-mécanique Kl. et d'une logique de validation réalisée par D12. D13. R18. U1E, D14 et R19. dont l'entrée notée "commande" sur la figure 5 permet ou non de valider la sortie du convertisseur tension fréquence. Le système électronique de commande ne se déclenche que lorsque la pédale de frein est activée. De plus une entrée est diponible sur l'invention et peut être reliée par exemple au feu anti-brouillard ou aux codes du véhicule ou tout autre commande du choix de l'utilisateur (entrée notée "commande" sur la figure 5). Les fonctionnalités du dispositif sont alors les suivantes; lorsque l'appareil est déclenché deux cas sont alors & considérer; l'entrée "commande " n'est pas activée: on voit sur la figure 5 que la sortie 10 de U1E ne pourra passer å "0" , c'est à dire autoriser la sortie du convertisseur tension fréquence. que lors d'un freinage fort (U1C à "1"). Donc rien ne se passe tant que l'appareil n'a pas détecté un freinage fort.Dés qu'un freinage de ce type est détecté, la sortie de K1 se met & osciller à une fréquence élevée. Dans le cas ou la commande est activée, le convertisseur est toujours autorisé (U1E est å "0"). C'est le cas de mauvais temps ou de conditions difficiles (brouillard. nuit, pluie. ...). Des que la pédale de frein est activée, la sortie oscille à une frequence faible tant que le freinage reste faible (ceci afin de bien différencier cet éclairage de tout autre). à une fréquence moyenne des que le freinage devient moyen et & une fréquence rapide dès que le freinage devient fort. Cet appareil et le système de mesure d'accélération est d'une réalisation extrémement aisée pour des petites séries comme des grandes; offrant un compromis prix précision optimal dans le cas qui nous intéresse. il permet en outre et sans changer les habitudes des automobilistes d'avertir en cas de danger imminent les véhicules suivant l'initiateur d'-un freinage brutal. REVENDICATIONS 1) Dispositif de commande électronique des feux stop des véhicules automobiles et motocycles venant suppléer au système classique lorsque ce dernier se déclenche, caractérisé en ce que l'alimentation des feux indicateurs de décélération (16) est commandée par le système électronique de commande (15). comportant en chaîne. un convertisseur tension fréquence (14). un convertisseur numérique analogique (13). un systéme de mémorisation (12), un circuit de mise en forme (11). et un capteur d'accélération comportant: un mobile pesant (9) capable de modifier 1a trajectoire d'un faisceau lumineux (absorption. réflexion ou déviation), un moyen de guidage du dit mobile (7), autorisant son déplacement par inertie dans au moins une direction donnée. d'un point de repos (neutre) à une position de fonctionnement et un système de capteurs photo-électriques constitué d'au moins un capteur d'intensité lumineuse (8 > . placé de façon telle qu'il détecte le passage du mobile par une position donnée. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de rappel d'une position de fonctionnement à la position de repos du mobile est élastique. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce que le moyen de guidage comporte une partie de pente ascendante, en sens inverse de l'accélération à mesurer, de façon à rappeler le mobile par inertie de la position de fonctionnement å la position neutre. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, en ce qu'il comporte plusieurs guides de courtes tailles de pentes croissantes. chacun d'eux permettant de mesurer une intensité d'accélération. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2. 3 et 4. en ce que le guide est obturé & des endroits détermines par une matière élastique ou amortissante. afin d'éviter des oscillations ou mouvement d'aller retour du mobile. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce que le capteur d'accélération comporte une ou plusieurs barriéres lumineuses capables d'être traitées par le système électronique sans modification du synoptique de ce dernier 7) Dipositif selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce que les fonctions réalisées par le synoptique, le sont par logiciel. par exemple par un micro-controlleur. 8) Dispositif selon la revendication 1 en ce que le systéme de commande est réalisé par un relais électro magnétiqùe, un transistor bipolaire. NOS de puissance. MOSFET ou Darlington, intégré ou non.