Brevet FR2654519A1 — publié le 19910517

La présente invention a pour objet un dispositif de test et éventuellement de calibrage automatiques de circuits électriques à processeur, permettant de vérifier le bon fonctionnement de circuits électriques destinés à fournir chacun au moins un signal de sortie de commande, numérique ou analogique, dont les caractéristiques sont une fonction définie de signaux d'entrée. L'invention trouve une application particulièrement importante en fin de chaîne de fabrication, où les différents circuits électriques à processeur d'un appareil ou d'une machine doivent être soumis à une vérification et éventuellement à un calibrage de mise au point avant entrée en service ou commercialisation. Il est dans ce cas important que le dispositif de test ait une conception très souple, de façon à autoriser la mise en oeuvre de stratégies adaptées à chacun de plusieurs circuits électriques différents, qu'on qualifiera par la suite d'application, appartenant à un même appareil ou à une même machine à vérifier. Le dispositif doit également être aisément adaptable à des modifications des circuits électriques à vérifier. Enfin la durée de test par le dispositif doit être compatible avec la cadence de fabrication et cependant rester d'un coût acceptable. Les appareils de test professionnels actuellement disponibles sur le marché ne répondent que très imparfaitement aux exigences ci-dessus. Ceux qui utilisent un calculateur sont de prix élevé et leur programmation doit être revue pour chaque nouvelle application. Les plus courants sont constitués par un système de mesure obligeant les circuits d'application à exécuter une séquence figée d'opérations qui met successivement en oeuvre toutes les entrées et sorties et analysant les événements. Ces systèmes sont lents et manquent de souplesse. L'invention vise à fournir un dispositif de test et de calibrage répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il autorise une vérification et éventuellement un calibrage rapide de plusieurs circuits d'application différents, peut être adapté rapidement à de nouveaux circuits, et est moins coûteux que les dispositifs antérieurs. Dans ce but l'invention propose notamment un dispositif de test et de calibrage automatiques comportant un calculateur numérique hôte de gestion, par instructions élémentaires, d'une interface d'application ayant, pour chaque circuit électrique d'application à vérifier, une carte spécifique reliée au circuit d'application correspondant, chaque carte comportant un micro-processeur d'application programmé pour réaliser une séquence de test et éventuellement de calibrage adaptée au circuit d'application respectif et étant mise en fonction à son tour par le calculateur hôte, la liaison entre ce dernier, l'interface et les circuits d'application étant assurée par un bus de liaison.Ce bus peut notamment utiliser un mode de liaison série, par exemple RS 232, pour laquelle les circuits intégrés sont disponibles sur le marché et qui est bien adapté à l'emploi d'un calculateur hôte du type ordinateur personnel. C'est l'ordinateur hôte qui interprète les résultats de la séquence d'essai et élabore éventuellement les données de calibrage à écrire en mémoire non-volatile du circuit d'application. Lorsque le dispositif suivant l'invention est mis en oeuvre, le mode de fonctionnement de l'ensemble constitué par un circuit d'application et la carte correspondante est comparable à celui d'un automate programmable fontionnant sous la dépendance du calculateur hôte. La sélection entre les cartes à micro-processeur d'application s'effectue par un protocole de communication de type classique. Le logiciel de gestion est de préférence écrit en un langage évolué, tel que turbo-pascal dans le cas d'un calculateur hôte constitué par un ordinateur personnel IBM ou compatible. On décrira maintenant, à titre d'exemple, un dispositif de test utilisable en particulier pour effectuer la vérification et le calibrage automatique de circuits électriques d'application utilisés dans les véhicules automobiles. Les seuls circuits électriques qui seront envisagés sont constitués par l'étage d'allumage du moteur et l'étage capteur d'angle destiné à mesurer la vitesse du moteur et à détecter une impulsion de synchronisation. Mais le dispositif pourrait sans difficulté être également adapté au test et au calibrage d'autres circuits d'application, par exemple d'injection mono-point ou multi-points.La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels - la figure 1 est un schéma synoptique d'ensemble du dispositif de test - la figure 2 est un schéma de principe d'un circuit de test et de calibrage de l'étage d'allumage, utilisable dans l'interface du dispositif de la figure 1 - la figure 3 est un chronogramme de fonctionnement de la carte de la figure 2 - la figure 4, similaire à la figure 2, est un schéma de principe d'un étage de mesure de vitesse - la figure 5, similaire à la figure 3, est un chronogramme de fonctionnement de la carte et de l'étage de la figure 4. Le dispositif dont l'architecture de principe est montrée en figure 1 est destiné au test et au calibrage de circuits d'application 10, 12, etc. Il comporte un calculateur 14, qui sera généralement de type ordinateur personnel, pouvant être programmé en langage évolué, muni de son clavier 16 d'entrée manuelle de données ou d'instructions et une interface 18. L'interface 18 communique avec l'ourdi nateur par une liaison de type normalisé, généralement une liaison série de type RS 232. Cette liaison communique avec un bus interne 26 de l'interface. Cette dernière contient des cartes 22, 24,... affectées chacune à un des circuits d'application 10, 12... Le terme "carte" doit être pris dans un sens général : dans la pratique, les différents éléments associés à un même circuit d'application 10 peuvent être répartis physiquement entre plusieurs cartes de circuit imprimé.La liaison entre l'interface et les circuits d'application est réalisée par des connecteurs 20, dont chacun relie un circuit d'application particulier d'une part au bus interne 26 de l'interface, d'autre part à la carte respective 22. Chacune des cartes contient un micro-processeur muni de ses éléments annexes, notamment de la mémoire de programme de base de travail et d'une mémoire programmable, généralement non-volatile, définissant les fonctions à réaliser par la carte. On décrira maintenant, de façon plus précise, deux exemples de cartes destinées à tester et calibrer l'une l'étage d'allumage électronique d'un moteur à combustion interne, l'autre l'étage capteur d'angle de l'arbre du moteur. La carte 22 schématisée en figure 2 est destinée à tester et à calibrer un circuit d'application 10 constitué par un étage d'allumage ayant une constitution quelconque, par exemple celle décrite dans la demande de brevet fran çais n0 89 14592 de la demanderesse. Ce circuit d'application est schématisé sous forme d'un amplificateur différentiel 28 monté en comparateur et d'un micro-processeur 32. Le comparateur reçoit, lors du fonctionnement normal, des impulsions de commande d'allumage par l'intermédiaire d'un transistor de commande 30. Lorsque la tension appliquée à ventrée du comparateur dépasse une valeur de référence Vs, le comparateur fournit une impulsion d'interruption au micro-processeur 32 de commande d'allumage. Ce microprocesseur est muni des composants périphériques habituels, tels que notamment une mémoire morte contenant le programme de base et une mémoire vive de travail, non représentées, et d'une mémoire non-volatile 34 à écriture et effacement électrique, dont le rôle apparaîtra plus loin. La carte 22 a dans ce cas pour rôle de mesurer le gain de l'étage 10, puis de mémoriser, dans la mémoire 34, une valeur de correction qui permet de compenser les dispersions entre les caractéristiques des composants utilisés pour constituer les étages d'allumage successifs testés. Pour cela, la carte 22 comporte un micro-processeur 36 constitué de façon à générer une rampe numérique à réception d'un ordre provenant, par le bus 26, du calculateur hôte 14. La rampe numérique est appliquée à un générateur de courant 38, fournissant par exemple un courant de 1 A par volt appliqué. Le courant de sortie du générateur est transformé en tension de commande par le montage constitué du transistor 30 et d'une résistance 40, avant d'être appliqué à l'entrée du comparateur 28. Lorsque la tension de seuil effective Vs est dépassée, le micro-processeur 32 envoie, par le connecteur respectif 20 et le bus interne 26, une impulsion de détection au micro-processeur 36 de la carte 22. Du fait de la présence de composants capacitifs, la réponse du circuit d'application 10 change suivant la pente de la rampe appliquée. Pour permettre un calibrage, on mesure la réponse du circuit 10 à des rampes de pentes différentes. Pour cela, le micro-processeur 36 est programmé de façon que le courant I de sortie du générateur 38 ait l'allure montrée en figure 3. Le générateur 38 est commandé de façon à créer deux rampes immédiatement successives, chacune d'une valeur 1m à une valeur IM, (1m et IM ayant le même écart par rapport au courant de seuil Is correspondant à Vs). Le micro-processeur 36 calcule, à partir des créneaux reçus du micro-processeur 32, à la suite des impulsions d'interruption, la durée T de l'intervalle de temps entre deux basculements successifs.La première rampe a une pente suffisamment faible pour fournir le seuil statique de basculement du comparateur 28. La seconde rampe est au contraire suffisamment raide pour que les capacités du circuit aient une influence. En désignant par 1 et a2 l'inverse des pentes des deux rampes, c'est-à-dire dt/dI pour les deux rampes, le courant Is de seuil de détection est donné par l'expression s = (T-(1M. l) + (Im 2) ] / ( 2 1 (1) Le rapport entre le courant Is ainsi déterminé et le courant théorique pour laquelle la détection est souhaitée permet de déterminer le gain de l'étage. Celui-ci peut alors être ajusté par écriture d'une valeur appropriée en mémoire non-volatile 34. La figure 4 montre la constitution de principe d'un étage capteur d'angle de moteur. L'étage d'entrée de cet étage capteur est généralement constitué par un détecteur inductif 40 devant lequel circulent les dents de la roue portée par l'arbre du moteur. Le détecteur fournit un signal d'allure sinusoidale dont la fréquence et l'amplitude varient en fonction du régime du moteur. Un point singulier, constitué par exemple par un trou, est ménagé dans la couronne et provoque l'émission d'une impulsion particulière, de grande amplitude, par le détecteur 40. L'étage capteur proprement dit a notamment pour fonction de filtrer le signal d'entrée pour éliminer les parasites haute fréquence, et notamment les parasites d'allumage de forte puissance instantanée mais d'énergie faible, et éviter les perturbations dues au bruit de fond sur la détection des passages par zéro du signal fourni par le détecteur 40. Pour cela, l'étage 24 comprend un intégrateur 42 qui reçoit les signaux provenant du détecteur et un comparateur 44, fournissant un signal de sortie lorsque la tension appliquée à son entrée dépasse un seuil Vs. La so tie du comparateur 44 attaque le micro-processeur 46 de l'étage 24 pour provoquer des interruptions et l'émission, par le micro-processeur 46, de créneaux vers le bus interne 26. La carte 12 de test et de calibrage de l'étage 24 est prévue pour appliquer, à l'intégrateur 42, une séquence de signaux du genre montré schématiquement en figure 5. La fonction des différents créneaux représentés est la suivante. Le créneau bipolaire 48 a une double fonction : il constitue d'une part un top de synchronisation, d'autre part un signal bref, de haute puissance et de durée T1. Le créneau bipolaire 50 de durée brève T2, comparable à T1, a une énergie normalement insuffisante pour provoquer la détection par intégration, puis basculement du comparateur 44. Le créneau bipolaire 52 a une valeur de crête faible, avantageusement égale à celle du créneau 52, mais une durée T3 suffisamment longue pour que l'énergie appliquée à l'intégrateur 42 provoque une détection (le rôle de ce créneau étant de vérifier la fonction d'intégration). Le créneau 54, de durée longue T4, constitue une impulsion d'énergie élevée, mais ayant une valeur crête inférieure au seuil de détection normal, choisie pour éviter la détection intempestive de passages à zéro dus simplement à des parasites. Enfin, l'impulsion 56, qui fait suite à une période de remise à zéro de l'intégrateur, de durée T5, est une impulsion de haute énergie, de valeur crête juste au-dessus du seuil de détection Vs. Cette séquence est fournie par une programmation appropriée du micro-processeur 58 de la carte 12, qui attaque un convertisseur numérique-analogique 60. La séquence montrée en figure 5 permet de vérifier toutes les caractéristiques de l'étage capteur d'angle les impulsions 48, 50 et 52 permettent de vérifier les caractéristiques de l'intégrateur 42 et notamment l'énergie nécessaire pour activer le comparateur 44. Les créneaux 54 et 56 permettent de vérifier que la valeur de seuil Vs est la valeur théorique, choisie pour écarter l'influence des parasites sur la détection des passages par zéro sans pour autant atteindre une valeur qui se traduirait par une erreur systématique. En réponse aux impulsions fournies par le comparateur 44, le micro-processeur 46 fournit des créneaux indiquant la présence éventuelle du basculement et leur instant. Ces informations sont traitées par le calculateur 14 qui, par le bus interne 26 et le connecteur 20 appropriés, écrit les termes de correction éventuellement nécessaires en mémoire non-volatile 62 du micro-processeur 46. REVENDICATIONS 1. Dispositif de test et de calibrage automatiques de circuits électriques à processeur destinés à fournir chacun au moins un signal de sortie de commande dont les caractéristiques sont une fonction définie de signaux d'entrée, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur numérique hôte (14) de gestion, par instructions élémentaires, d'une interface d'application (18) ayant, pour chaque circuit électrique d'application (10,12) à vérifier, une carte spécifique (22,24) reliée au circuit d'application correspondant, chaque carte comportant un micro-processeur (32,46) d'application programmé pour réaliser une séquence de test et éventuellement de calibrage adaptée au circuit d'application respectif et étant mise en fonction à son tour par le calculateur hôte (14), la liaison entre ce dernier, l'interface et les circuits d'application étant assurée par un bus de liaison. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bus utilise une liaison série de type RS 232. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, l'une des cartes spécifiques étant destinée au test d'un circuit d'application constitué par un étage d'allumage pour moteur à explosion ayant un comparateur (28) destiné à recevoir des impulsions de commande d'allumage et un micro-processeur (32) de calcul recevant des signaux d'interruption du comparateur, ladite carte spécifique comprend un micro-processeur (36) de génération de rampes numériques ayant des pentes prédéterminées et différentes, un générateur de courant (38) commandé par le micro-processeur, le micro-processeur (36) étant programmé pour déterminer le seuil de basculement du comparateur à partir des intervalles de temps entre basculements pour des rampes successives de pentes différentes. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le calculateur numérique (14) ou le micro-processeur (36) de la carte est programmé pour calculer et écrire, dans une mémoire (34) non-volatile du dit étage, une valeur de correction compensant les dispersions entre les caractéristiques des composants utilisés pour constituer les étages d'allumage successifs testés. 5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, l'une des cartes spécifiques étant destinée au test d'un circuit d'application constitué par un étage capteur d'angle (24) ayant un intégrateur (42) et un comparateur (44) fournissant un signal de sortie lorsque la tension appliquée à son entrée dépasse un seuil, et un micro-processeur (46) pour provoquer des interruptions, ladite carte (12) de test et de calibrage de l'étage (24) est prévue pour appliquer, au comparateur (44) une séquence de signaux constituée de créneaux de durée et d'amplitude différentes. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en que les créneaux comportent au moins : un créneau bipolaire (48) bref, un signal bref de haute puissance, un créneau bipolaire (50) bref,d'énergie normalement insuffisante pour provoquer la détection par intégration, puis basculement du comparateur (44) ; un créneau bipolaire (52) ayant une valeur de crête faible, une durée T3 suffisante pour que l'énergie appliquée à l'intégrateur (42) provoque une détection ; un créneau (54) de valeur crête inférieure au seuil de détection normal, et une impulsion (56), de valeur crête juste au-dessus du seuil de détection.