Brevet FR2681990A1 — publié le 19930402

"Circuit électronique pour la génération d'un signal ayant un niveau haut et un niveau bas, et application de ce circuit" La présente invention concerne un circuit électronique conçu pour la génération d'un signal ayant un niveau haut et un niveau bas. Cette invention est plus particulièrement applicable en tant que circuit de sortie d'un capteur de rotation à effet Hall, notamment d'un capteur de vitesse équipant un véhicule automobile, mais cette application n'est nullement restrictive et l'invention peut s'appliquer, plus généralement, à tout circuit alimenté par une tension continue et incluant un étage de sortie à transistor délivrant, sur une borne de sortie, un signal par exemple sous forme d'impulsions, avec alternance d'un niveau haut et d'un niveau bas, autrement dit un signal fournissant une information logique du type "tout ou rien". Dans le cas d'application à un capteur de rotation à effet Hall, ce dernier délivre des impulsions que le circuit considéré fournit à une centrale de contrôle, les impulsions ayant une fréquence proportionnelle à la vitesse du véhicule. Le capteur à effet Hall et le circuit électronique associé sont branchés électriquement entre une source de tension continue, notamment la batterie du véhicule, et la masse. Dans une conception classique, le signal émis se présente sous la forme d'une tension de sortie possédant un niveau haut qui est égal à la tension d'alimentation, et un niveau bas qui correspond au potentiel de la masse. Quand le capteur est branché correctement et que le véhicule roule, la tension de sortie varie à une certaine fréquence et la centrale de contrôle identifie immédiatement un branchement correct. En revanche, quand le conducteur de sortie est mis accidentellement en court-circuit avec la masse ou avec la borne positive de la batterie, la tension sur ce conducteur est pratiquement la même que celle constatable lorsque le véhicule se trouve à l'arrêt. Ainsi, la centrale de contrôle ne peut pas diagnostiquer ce type de mauvais branchement. Le but de l'invention est de fournir une solution technique permettant à la centrale de contrôle de faire la différence entre la situation où le capteur est branché correctement et le véhicule à l'arrêt ou en déplacement, la situation dans laquelle le capteur est débranché, et celle où le capteur a son fil de sortie court-circuité à la masse ou à la borne positive de la batterie, à la suite d'un mauvais branchement de fils soit lors du montage initial de l'équipement sur le véhicule, soit lors d'une intervention ultérieure. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un circuit électronique pour la génération d'un signal ayant un niveau haut et un niveau bas, le circuit étant alimenté par une tension continue et étant aussi relié à la masse, et comportant une borne de sortie pour ledit signal, ce circuit étant caractérisé en ce qu'il comprend, associés à un étage de sortie à transistor, des moyens intervenant lors de la génération du niveau haut pour fournir, sur la borne de sortie, une tension de sortie inférieure d'une valeur prédéterminée à la tension d'alimentation, et d'autres moyens intervenant lors de la génération du niveau bas pour fournir, sur la même borne de sortie, une tension de sortie supérieure d'une valeur prédéterminée à la valeur zéro présente sur la borne de masse. Ainsi, la solution proposée consiste à avoir un état haut et un état bas du signal de sortie, qui sont nettement différents, respectivement, de la tension d'alimentation telle que celle de la batterie d'un véhicule, et de la valeur zéro correspondant à la masse, les écarts obtenus étant par exemple compris entre 1 et 2,5 volts. Grâce à ceci, la centrale de contrôle qui reçoit le signal de sortie du circuit peut faire la différence entre les diverses situations envisagées ci-dessus. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens intervenant lors de la génération du niveau haut pour fournir, sur la borne de sortie, une tension de sortie inférieure d'une valeur prédéterminée à la tension d'alimentation, comprennent entre l'alimentation en tension continue et la masse une diode Zener en série avec une résistance, un point situé entre la diode Zener et la résistance étant relié à la base d'un transistor, ce dernier étant en liaison avec la borne de sortie par l'intermédiaire d'une diode. Cette diode empêche la mise en avalanche de la jonction base-émetteur du dernier transistor, lorsque le transistor de l'étage de sortie est saturé, et elle améliore le comportement en température, par effet de compensation avec les autres composants, d'où une stabilité du signal de sortie en niveau haut. Selon une autre caractéristique, les moyens intervenant lors de la génération du niveau bas pour fournir, sur la borne de sortie précitée, une tension de sortie supérieure d'une valeur prédéterminée à la valeur zéro présente sur la borne de masse, comprennent entre le transistor de l'étage de sortie et la masse une diode en série avec une résistance ainsi qu'une résistance intercalée entre l'alimentation en tension continue et la diode. On obtient, par cette combinaison de composants, une bonne stabilité du signal de sortie à son niveau bas, décalé par rapport à la valeur zéro. Avantageusement, dans le cas d'application du circuit précédemment défini comme circuit de sortie d'un capteur de rotation à effet Hall, il est prévu que le circuit électronique de génération du signal ayant un niveau haut et un niveau bas, d'une part, et le capteur à effet Hall, d'autre part, possèdent des réseaux distincts d'alimentation à partir de la tension d'alimentation précitée et de protection, à base de résistances et de diodes Zener. Ainsi l'on améliore encore la stabilité des niveaux de sortie, les variations de courant consommé par le circuit électronique de génération du signal n'influençant pas la tension d'alimentation du capteur à effet Hall, et réciproquement. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce circuit électronique pour la génération d'un signal ayant un niveau haut et un niveau bas Figure 1 est un schéma détaillé d'un circuit électronique conforme à la présente invention, appliqué à un capteur de rotation à effet Hall Figure 2 est un diagramme illustrant le fonctionnement d'ensemble du circuit de la figure 1. En se référant à la figure 1, le circuit électronique objet de l'invention, désigné dans son ensemble par le repère 1, est associé à une charge extérieure 2, l'ensemble étant alimenté par une batterie non représentée, sous une tension Vb. Plus particulièrement, dans l'application ici considérée, il s'agit du circuit électronique de sortie d'un capteur de rotation à effet Hall 3 ; un premier transistor 4 appartenant à un étage de sortie est piloté sur sa base par le capteur à effet Hall 3, la sortie de ce capteur 3 oscillant entre un état haut et un état bas et la sortie du transistor 4 variant de la même manière. Le circuit 1 comporte une borne d'entrée 5 recevant la tension d'alimentation Vb, une borne de sortie 6 reliée à la charge 2, et une borne de masse 7. La tension de sortie Vs du circuit 1 se mesure entre la borne de sortie 6 et la borne de masse 7. Le but général du circuit 1 est de fournir, sur la borne de sortie 6, une tension de sortie Vs qui, lorsque la sortie est à son niveau haut, soit nettement différente de la tension de batterie Vb et qui, lorsque la sortie est à son niveau bas, soit nettement différente de zéro. par exemple, pour une tension de batterie Vb comprise entre 10 et 16 volts, le niveau haut en sortie peut etre compris entre (Vb - 1,3) et (Vb - 2,3) volts, tandis que le niveau bas en sortie peut être compris entre 1 et 2,2 volts. La base du transistor 4, déjà mentionné, est reliée au capteur à effet Hall par une résistance 8, et le collecteur de ce transistor 4 est reliée à la borne de sortie 6. Une partie de circuit 9 est prévue pour fournir, sur la borne de sortie 6, une tension inférieure à la tension de batterie Vb lorsque le transistor 4 est bloqué. La partie de circuit 9 est composée d'une diode 10, de deux diodes Zener 11 et 12, d'un transistor 13 et de deux résistances 14 et 15, branchés comme montré sur le schéma de la figure 1. La partie de circuit 9 est reliée d'une part directement au collecteur du transistor 4, et est reliée d'autre part à la borne d'entrée 5 par l'intermédiaire d'une diode 16 en série avec deux résistances 17 et 18 (qui pourraient être réunies en une résistance unique). Dans la partie de circuit 9, la diode Zener 1 1 crée entre la tension fournie par la batterie et la base du transistor 13 une chute de tension constante. La diode 10 empêche la jonction base-émetteur du transistor 13 de se mettre en avalanche quand le transistor 4 est saturé ; cette diode 10 améliore par ailleurs le comportement en température de la source de tension réalisée par la partie de circuit 9 considérée. On notera que le coefficient de température de la diode Zener Il est négatif, de même que celui des diodes 10 et 16 et celui de la chute de tension émetteur - base du transistor 13. Ainsi, les variations de toutes les tensions concernées, en fonction de la température, se font dans le même sens et se compensent de façon efficace compte tenu des branchements. Plus particulièrement, les variations de la chute de tension de la diode 16 et de la chute de tension de la diode Zener 11, qui s'ajoutent l'une à l'autre, sont compensées par les variations de la chute de tension émetteur-base du transistor 13 et de la chute de tension de la diode 10, qui s'ajoutent l'une à l'autre mais interviennent avec le signe inverse des précédentes. Une autre partie de circuit, comprenant une diode 19 et une résistance 20, relève la tension de sortie Vs au-dessus de zéro, quand le transistor 4 est saturé. La diode 19 relie l'émetteur du transistor 4 à la masse, par l'intermédiaire d'une autre résistance 21. La résistance 20, intercalée entre la borne d'entrée 5 et la diode 19, a pour rôle de maintenir un faible courant dans cette diode 19 afin que celle-ci ne se bloque jamais, même quand le transistor 4 est bloqué. Ceci améliore la stabilité du niveau bas en fonction du courant de sortie, en maintenant le point de fonctionnement de la diode 19 loin du coude de sa caractéristique u/i. L'influence des variations de température est ici négligeable et aucune compensation ne s'impose. Les plages de tension de sortie Vs obtenues à l'état "niveau haut" comme à l'état "niveau bas"' sont illustrées sur la figure 2, où elles sont indiquées respectivement par NH et NB. Toute tension Vs relevée en dehors de ces plages NH et NB est à considérer comme provenant d'un capteur mal branché ou détérioré. Sur la figure 1 apparaissent en outre d'autres composants, dont le rôle est connu en soi La diode 16 déjà citée, située immédiatement après la borne d'entrée 5, protège l'ensemble du circuit 1 contre le branchement de l'alimentation en inverse. Une diode Zener 22, en série avec une résistance 23, et une diode ordinaire 24 , associée aux résistances 17 et 18, écrètent toute tension d'alimentation supérieure à 16 volts environ, par exemple, et protègent ainsi l'ensemble du circuit 1 et le capteur à effet Hall 3 en particulier contre les parasites haute tension présents dans les réseaux électriques des automobiles. Les deux réseaux 22,23 et 17,18,24 pourraient être réduits à un seul, qui alimenterait simultanément le capteur à effet Hall 3 et la partie de circuit 9, mais en séparant la fonction de protection en deux réseaux distincts, on améliore la stabilité des niveaux de sortie, puisque les variations du courant consommé par la partie de circuit 9 n'influent pas sur la tension d'alimentation du capteur 3, et vice-versa. La diode 24 écrète toute surtension parasite induite sur la borne de sortie 6 en particulier par couplage capacitif et elle protège les transistors 4 et 13. Une diode 25, associée à la borne de masse 7, protège l'ensemble du circuit 1 contre une éventuelle inversion entre cette borne 7 et la borne de sortie 6. Enfin, la résistance 21 qui est de faible valeur et un dernier transistor 26 limitent le courant de sortie, en cas de court-circuit. Plus particulièrement, si à la suite d'une fausse manoeuvre ou d'une défaillance du câblage, la borne de sortie 6 est en court-circuit avec la tension d'alimentation Vb, un courant important circule dans le transistor 4 ; celui-ci peut donc être détruit s'il est en conduction. Grâce à la résistance 21, une tension est développée par le courant de court-circuit, qui met en conduction le transistor 26, lequel "bloque" alors le transistor 4, ou plutôt limite le courant de collecteur de ce transistor 4 à une valeur non dangereuse. Selon les utilisations envisagées, dans le domaine automobile, la charge 2 peut être un calculateur d'injection, d'allumage, de direction, de suspension, etc. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce circuit électronique pour la génération d'un signal ayant un niveau haut et un niveau bas, qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. Ainsi, certains composants ou groupes de composants du circuit sont remplaçables par des moyens équivalents, réalisant les mêmes fonctions, et ce circuit est aussi utilisable pour des applications autres que les capteurs de vitesse à effet Hall, mais dans lesquelles intervient toujours la génération d'un signal de sortie ayant un niveau haut et un niveau bas. REVENDICATIONS 1. Circuit électronique pour la génération d'un signal ayant un niveau haut et un niveau bas, le circuit (1) étant alimenté par une tension continue (Vb) et étant aussi relié (en 7) à la masse, et comportant une borne de sortie (6) pour ledit signal, caractérisé en ce qu'il comprend, associés à un étage de sortie à transistor (4), des moyens (9) intervenant lors de la génération du niveau haut pour fournir, sur la borne de sortie (6), une tension de sortie (Vs) inférieure d'une valeur prédéterminée à la tension d'alimentation (Vb), et d'autres moyens (19,20,21) intervenant lors de la génération du niveau bas pour fournir, sur la même borne de sortie (6), une tension de sortie (Vs) supérieure d'une valeur prédéterminée à la valeur zéro présente sur la borne de masse (7). 2. Circuit électronique pour la génération d'un signal ayant un niveau haut et un niveau bas, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (9) intervenant lors de la génération du niveau haut pour fournir, sur la borne de sortie (6), une tension de sortie (Vs) inférieure d'une valeur prédéterminée à la tension d'alimentation (Vb), comprennent entre l'alimentation en tension continue (Vb) et la masse une diode Zener (11) en série avec une résistance (15), un point situé entre la diode Zener (11) et la résistance (15) étant relié à la base d'un transistor (13), ce dernier étant en liaison avec la borne de sortie (6) par l'intermédiaire d'une diode (10). 3. Circuit électronique pour la génération d'un signal ayant un niveau haut et un niveau bas, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens intervenant lors de la génération du niveau bas pour fournir, sur la borne de sortie (6) précitée, une tension de sortie (Vs) supérieure d'une valeur prédéterminée à la valeur zéro présente sur la borne de masse (7), comprennent entre le transistor (4) de l'étage de sortie et la masse une diode (19) en série avec une résistance (21), ainsi qu'une résistance (20) intercalée entre l'alimentation en tension continue (Vb) et la diode (19). 4. Circuit électronique pour la génération d'un signal ayant un niveau haut et un niveau bas, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par son application comme circuit de sortie (1) d'un capteur de rotation à effet Hall (3), notamment d'un capteur de vitesse équipant un véhicule automobile. 5. Application selon la revendication 4, caractérisée en ce que le circuit électronique de génération (1) du signal ayant un niveau haut et un niveau bas, d'une part, et le capteur à effet Hall (3), d'autre part, possèdent des réseaux distincts d'alimentation à partir de la tension d'alimentation précitée (Vb) et de protection, à base de résistances et de diodes Zener (17,18,.12 ; 22,23).