Brevet FR2669737A1 — publié le 19920529

"Dispositif pour la détection quasi sans potentiel de signaux dans des véhicules automobiles " L'invention concerne un dispositif pour la détection quasi sans potentiel de signaux dans des vé- hicules automobiles, de préférence la tension d'ali- mentation et/ou la tension au curseur d'un potentiomè- tre non alimenté par l'appareil de commande. Il est généralement courant de mettre en oeuvre dans des véhicules automobiles, des potentiomè- tres pour déterminer différents paramètres de fonc- tionnement Par exemple, la position du clapet d'é- tranglement qui constitue une mesure pour la charge du moteur à combustion interne, est déterminée à l'aide d'un potentiomètre d'un clapet d'étranglement Dans ce15 cas, ce potentiomètre de clapet d'étranglement repré- sente une résistance mécaniquement modifiable au cur- seur de laquelle est prélevée la tension du signal dé- pendant de la position du clapet d'étranglement. Habituellement, le potentiomètre de clapet d'étranglement est mis à la tension du réseau de bord avec un raccordement par l'intermédiaire d'une résis- tance de réglage, l'autre raccordement du potentiomè- tre étant à la masse Entre la sortie du curseur et la masse, on a la tension de curseur à exploiter Un dis-25 positif pour mesurer la position du clapet d'étrangle- ment qui décrit une telle disposition, est par exemple connu par le document DE-OS 37 14 697. Dans les agencements connus de potentiomè- tres ou bien les agencements de circuits d'exploita- tion correspondants, il n'est pas tenu compte de ce que, lors du fonctionnement d'un véhicule automobile, un décalage de masse important peut se produire, qui a pour conséquence, lors de l'exploitation de la tension au curseur, de produire des erreurs indésirables. Le dispositif conforme à l'invention présen- te l'avantage que grâce à la production d'une tension prédéfinie, un potentiel commun est engendré qui per- met une exploitation de la tension au curseur indépen- damment du décalage de masse. Ce dispositif est caractérisé en ce que, en supplément des signaux, le décalage de masse est dé- tecté et en ce qu'il est produit une tension prédéfi- nie, qui est mise en relation avec les signaux à dé- tecter et le décalage de masse, tandis qu'une autre mise en relation est effectuée avec les tensions ainsi obtenues, de sorte que la tension d'alimentation et la tension au curseur sont rapportées à la masse de l'ap- pareil de commande quasi sans potentiel. Des compléments avantageux et des améliora- tions du dispositif conforme à l'invention sont carac- térisés en ce que: La tension prédéfinie est au moins deux fois plus élevée que la somme des tensions de l'un des si- gnaux à détecter et le décalage maximal de masse au- quel on peut s'attendre. Le potentiomètre est un potentiomètre de clapet d'étranglement permettant de déterminer la po- sition du clapet d'étranglement, ou bien un potentio- mètre d'un moyen de mesure de la quantité d'air. La tension prédéfinie est obtenue avec un amplificateur opérationnel alimenté par la tension du réseau de bord, en ce que la tension prédéfinie est appliquée à trois amplificateurs opérationnels, tandis que respectivement à un de ces amplificateurs opéra- tionnels, est en outre appliquée la tension au cur- seur, le décalage de masse, ou bien la tension d'ali- mentation, et que les signaux de sortie des amplifica- teurs opérationnels sont appliqués à deux autres am- plificateurs opérationnels de sorte que, respective- ment, les entrées non inversées des amplificateurs opérationnels, sont reliées à la sortie de l'amplifi- cateur opérationnel. Les amplificateurs opérationnels sont bran- chés en soustracteurs. Les sorties des amplificateurs opérationnels sont reliées à un appareil de commande par l'intermé- diaire de résistances et d'un convertisseur analogi- que numérique. Des diodes de Zener sont branchées dans le sens de blocage entre l'entrée inversée des amplifica- teurs opérationnels et la masse. Des condensateurs de protection sont bran- chés entre les entrées des amplificateurs opération- nels. La tension du réseau de bord est appliquée à l'amplificateur opérationnel par l'intermédiaire d'une résistance, tandis qu'une diode de Zener et un conden- sateur sont branchés entre le raccordement de la ré- sistance le plus proche de l'amplificateur opération- nel et la masse. Un diviseur de tension branché entre une tension continue positive égale de préférence à 5 volts et la masse, est en liaison avec l'entrée non inversée de l'amplificateur opérationnel et est prévu pour le réglage de la tension prédéfinie. La figure unique montre un agencement de circuit conforme à l'invention pour la détection quasi sans potentiel de signaux, par exemple du signal du curseur d'un potentiomètre de clapet d'étranglement. L'agencement de circuit représenté sur la figure comporte un diviseur de tension avec les résis- tances Ri et R 2 et qui est branché entre plus 5 Volts et la masse Le point de jonction entre les deux ré- sistances Ri et R 2 est relié à l'entrée non inversée de l'amplificateur opérationnel OP 1, cet amplificateur opérationnel O Pl étant branché en suiveur de tension, sa sortie étant alors directement reliée à l'entrée inversée. L'alimentation en tension de l'amplifica- teur opérationnel O Pl s'effectue par l'intermédiaire d'une résistance R 3, dont l'autre côté est relié à la tension de batterie UB du véhicule Entre le raccorde- ment de la résistance R 3 et l'amplificateur opération- nel O Pl et la masse, est placée une diode de Zener Dl branchée dans le sens de blocage, ainsi qu'en parallè- le sur cette diode de Zener Dl, un condensateur Cl. La sortie de l'amplificateur opérationnel O Pl est reliée avec les entrées non inversées de trois autres amplificateurs opérationnels OP 2, OP 3 et OP 4, tandis que l'entrée inversée de l'amplificateur opéra- tionnel OP 2 est reliée par l'intermédiaire d'une ré- sistance R 4 au curseur S du potentiomètre Pl, tandis qu'entre l'entrée inversée de l'amplificateur opéra- tionnel O Pl et la masse, on a encore une diode de Ze- ner D 3 branchée dans le sens de blocage. L'entrée inversée de l'amplificateur opéra- tionnel OP 3 est reliée par l'intermédiaire d'une ré- sistance R 6 à l'un des côtés du potentiomètre Pi, tan- dis que l'entrée inversée de l'amplificateur opéra- tionnel OP 4 est reliée par l'intermédiaire d'une autre résistance R 8 à l'autre côté du potentiomètre Pl et mise à la masse par l'intermédiaire d'une diode de Ze- ner D 2 branchée dans le sens de blocage. Entre les sorties des amplificateurs opéra- tionnels OP 2, OP 3, OP 4 et les entrées inversées cor- respondantes, on a les résistances R 5, R 7 et R 9 Entre les entrées inversées et les entrées non inversées des amplificateurs opérationnels précités, on a les con- densateurs C 2, C 3 et C 4. A l'amplificateur opérationnel OP 2 ainsi qu'à l'amplificateur opérationnel OP 4, se raccordent deux autres amplificateurs opérationnels, de sorte que la sortie de l'amplificateur opérationnel OP 2 est re- liée par l'intermédiaire d'une résistance R 10 à l'en- trée inversée de l'amplificateur opérationnel OP 5 et que la sortie de l'amplificateur opérationnel OP 4 avec sa résistance R 14 est reliée à l'entrée inversée de l'amplificateur opérationnel OP 6 Les deux entrées non inversées des amplificateurs opérationnels OP 5 et OP 6 sont, d'une part, reliées entre elles, et d'autre part, reliées par l'intermédiaire d'une résistance R 12 à la sortie de l'amplificateur opérationnel OP 3, tan- dis qu'entre le point de jonction commun des amplifi- cateurs opérationnels OP 5 et OP 6 et la masse, on a une résistance R 13. Pour le rétro-couplage on a, entre les sor- ties des amplificateurs opérationnels OP 5 et OP 6 et les entrées inversées correspondantes, respectivement une résistance R 11 et R 15 Les sorties des amplifica- teurs opérationnels OP 5 et OP 6 sont raccordées, par l'intermédiaire de résistances R 17 ou bien R 16 à un ou à plusieurs convertisseurs analogiques-numériques ADW et donc, à l'appareil de commande ST. L'amplificateur opérationnel OP 6 est en ou- tre relié par l'intermédiaire de la résistance R 3 à la tension de batterie UB et, d'autre part, à la masse. Le mode de fonctionnement de l'agencement de circuit ainsi décrit peut être exposé comme suit: Grâce au circuit représenté à la figure, la tension d'alimentation UR et la tension au curseur US d'un potentiomètre Pl non alimenté en tension par l'appareil de commande proprement dit, peuvent être détectées indépendamment du décalage de masse UM entre la masse de l'appareil de commande et la masse du po- lo tentiomètre Comme lors de la mise en oeuvre d'un agencement de circuit dans un véhicule automobile, l'alimentation en tension des amplificateurs opéra- tionnels O Pl à OP 6 doit s'effectuer au moyen de la tension de batterie ou tension du réseau de bord UB du véhicule automobile, il est prévu de produire une ten- sion prédéfinie UV jouant le rôle de quasi potentiel. L'alimentation en tension des amplificateurs opérationnels avec la batterie ou bien la tension du réseau de bord UB est nécessaire pour empêcher une li- mitation des valeurs de mesure par les amplificateurs opérationnels O Pl à OP 6 Ceci ne serait pas garanti si les amplificateurs opérationnels précités étaient rac- cordés à une tension de + 5 Volts. La tension prédéfinie UV prenant naissance à la sortie de l'amplificateur opérationnel O Pl est ré- glée par un choix approprié des résistances Ri et R 2 de façon que le double de la tension prédéfinie UV soit supérieur ou égal à une somme de la tension à dé- tecter et du décalage de masse UM, les tensions à dé- tecter étant la tension d'alimentation UR pour le po- tentiomètre ou bien la tension au curseur US. Grâce aux diviseurs de tension Rl, R 2 ainsi que grâce à l'amplificateur opérationnel O Pl placé à la suite et branché en suiveur de tension, la tension prédéfinie UV est produite à la sortie de l'amplifica- teur opérationnel OP 1 Le niveau de cette tension pré- définie est susceptible d'être fixé par les valeurs des résistances Rl et R 2 La tension prédéfinie UV s'applique également aux entrées non inversées des am- plificateurs opérationnels OP 2 à OP 4 qui, tout comme les amplificateurs opérationnels OP 5 et OP 6 sont bran- chés en soustracteurs. Les signaux de mesure, c'est-à-dire la ten- sion d'alimentation UR pour le potentiomètre Pl, le décalage de masse UM, et la tension au curseur US, sont appliqués aux entrées inversées des amplifica- teurs opérationnels OP 4, OP 3 et OP 2, et y sont sous- traits du double de UV de la tension prédéfinie s'ap- pliquant respectivement à l'entrée non inversée. A partir du double de UV de la tension pré- définie et du décalage négatif de tension maximale survenant, on peut déterminer la tension de fonction- nement minimale admissible pour laquelle le circuit est encore apte à fonctionner Tant que la tension du réseau de bord ou bien la tension de batterie ne tombe pas au-dessous de cette tension minimale admissible de fonctionnement, un fonctionnement correct de l'agence- ment du circuit est en conséquence assuré. Grâce aux amplificateurs opérationnels OP 5 et OP 6, la tension prédéfinie UV et le décalage de masse UM sont éliminés, de sorte qu'on a à la sortie de l'amplificateur opérationnel OPS la tension au cur- seur et la sortie de l'amplificateur opérationnel OP 6 la tension d'alimentation pour le potentiomètre, rap- portées à la masse de l'appareil de commande et donc quasi sans potentiel. Comme l'agencement de circuit permet un branchement de haute valeur ohmique des amplificateurs opérationnels, une détection des valeurs de tension, par exemple de la tension au curseur US jusqu à au moins 5 millivolts est possible, sans qu'une alimenta- tion en tension négative supplémentaire soit nécessai- re Le circuit convient en conséquence particulière- ment bien pour la mise en oeuvre dans des véhicules automobiles. Par l'intermédiaire de la résistance R 3, de la diode de Zener Dl et du condensateur Cl, on obtient- un lissage de la tension d'alimentation des amplifica- teurs opérationnels, et ces éléments servent, en ou- tre, de branchements de protection. Les diodes de Zener D 2 et D 3 ainsi que les condensateurs C 2, C 3, C 4, qui sont respectivement pla- cés entre l'entrée inversée et l'entrée non inversée des amplificateurs opérationnels OP 2, OP 3 et OP 4, sont prévus en tant que branchements de protection contre des surtensions et des perturbations haute fréquence. Si l'agencement de circuit jusqu'ici décrit est raccordé par l'intermédiaire d'un ou plusieurs convertisseurs analogiques-numériques ADW à l'appareil de commande ST d'un véhicule automobile, on peut à l'aide des résistances R 16 et R 17 obtenir un amortis- sement de la tendance à l'oscillation. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour détecter des signaux dans des véhicules automobiles, de préférence la ten- sion d'alimentation et/ou la tension au curseur d'un potentiomètre non alimenté par l'appareil de commande, dispositif caractérisé en ce que, en supplément des signaux (UR, US) le décalage de masse (UM) est détecté et en ce qu'il est produit une tension prédéfinie (UV), qui est mise en relation avec les signaux à dé- tecter (UR, US) et le décalage de masse (UM), tandis qu'une autre mise en relation est effectuée avec les tensions ainsi obtenues, de sorte que la tension d'a- limentation (UR) et la tension au curseur (US) sont rapportées à la masse de l'appareil de commande quasi sans potentiel. 2. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la tension prédéfinie (UV) est au moins deux fois plus élevée que la somme des tensions de l'un des signaux à détecter (UR, US) et le décalage maximal de masse (UM) auquel on peut s'attendre. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le poten- tiomètre (Pl) est un potentiomètre de clapet d'étran- glement permettant de déterminer la position du clapet d'étranglement, ou bien un potentiomètre d'un moyen de mesure de la quantité d'air. 4. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la tension prédéfinie (UV) est ob- tenue avec un amplificateur opérationnel (OP 1) alimen- té par la tension du réseau de bord (UB), en ce que la tension prédéfinie (UV) est appliquée à trois amplifi- cateurs opérationnels (OP 2, OP 3, OP 4), tandis que res- pectivement à un de ces amplificateurs opérationnels est en outre, appliquée la tension au curseur (US), le décalage de masse (UM) ou bien la tension d'alimenta- tion (UR), et que les signaux de sortie des amplifica- teurs opérationnels (OP 2, OP 3, OP 4) sont appliqués à deux autres amplificateurs opérationnels (OP 5, OP 6) de sorte que respectivement les entrées non inversées des amplificateurs opérationnels (OP 5, OP 6) sont reliées à la sortie de l'amplificateur opérationnel (OP 3). 5. Dispositif selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que les amplificateurs opérationnels (OP 2 à OP 6) sont branchés en soustracteurs. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les sor- ties des amplificateurs opérationnels (OP 5, OP 6) sont reliées à un appareil de commande (ST) par l'intermé- diaire de résistances (R 16, R 17) et d'un convertisseur analogique-numérique (ADW). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que des diodes de Zener (D 2, D 3) sont branchées dans le sens de blo- cage entre l'entrée inversée des amplificateurs opéra- tionnels (OP 2 ou OP 4) et la masse. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que des con- densateurs de protection (C 2, C 3, C 4) sont branchés entre les entrées des amplificateurs opérationnels (OP 2, OP 3, OP 4). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la tension du réseau de bord (UB) est appliquée à l'amplificateur opérationnel (OP 1) par l'intermédiaire d'une résistan- ce (R 3), tandis qu'une diode de Zener (Dl) et un con- densateur (Ci) sont branchés entre le raccordement de la résistance (R 3) le plus proche de l'amplificateur opérationnel (O Pl) et la masse. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'un diviseur de tension (Ri, R 2) branché entre une tension continue positive égale de préférence à 5 Volts et la masse, est en liaison avec l'entrée non inversée de l'ampli- ficateur opérationnel (OP 1) et est prévu pour le ré- glage de la tension prédéfinie (UV).