Brevet FR2692677A1 — publié le 19931224

Système de détection à capteur et procédé de mise en oeuvre d'un dispositif de vérification du fonctionnement de ce système de détection La présente invention se rapporte aux systèmes de détection à capteur commandé par un émetteur et comportant une centrale de commande électronique dont certaines broches sont adaptées à piloter un circuit de commande et dont au moins une broche dite Pl est reliée au capteur qui peut prendre grâce à une source d'alimentation Vcc soit un état passant lorsqu'il est correctement influencé par l'émetteur et pour lequel la broche Pl est amenée à un état actif autorisant la centrale de commande à piloter le circuit de commande, soit un état bloqué lorsqu'il est incorrectement influencé par l'émetteur et pour lequel la broche Pl est amenée à un état inactif interdisant à la centrale de commande de piloter ledit circuit de commande. De tels systèmes de détection, dans lesquels le capteur peut être une cellule à effet HALL, ou un récepteur infrarouge ou une bobine oscillante, sont généralement utilisés pour commander des dispositifs de sécurités, ou pour piloter des circuits de commande d'appareils électriques en fonction de la présence ou non de l'émetteur; par exemple, un capteur à25 effet HALL a déjà été utilisé dans des robots culinaires à fonctions multiples Dans l'une ou l'autre de ces utilisations, le fonctionnement du système de détection repose entièrement sur la fiabilité du capteur. Malheureusement, il s'avère que dans certains cas, ces composants présentent des anomalies au niveau de la cellule5 HALL, ou de la cellule infrarouge et/ou du transistor de sortie et viennent à prendre de façon permanente leur état passant quelque soit l'influence de l'émetteur Ainsi le système de détection devient inefficace dans toutes ses applications et notamment celles de sécurité et peut même occasionner, lorsqu'il est utilisé sur un appareil électrique tel qu'un robot culinaire, des blessures à l'usager qui est trompé sur le fonctionnement de l'appareil. L'invention a donc pour but d'éliminer ces inconvénients et de rendre fiable le fonctionnement de ces systèmes de détection. Selon l'invention, le système de détection comporte un dispositif de vérification du bon fonctionnement du capteur qui comprend un circuit de commande additionnel relié, d'une part, au capteur, et, d'autre part, à une autre broche dite Pc de la centrale de commande, ainsi que dans la centrale de commande un générateur-programmeur qui commande à intervalles de temps l'envoi sur ladite broche Pc d'un signal d'activation du circuit de commande additionnel forçant le capteur à prendre son état bloqué, et qui analyse l'état instantané correspondant de la broche Pl en fonction de l'état de la broche Pc de manière à interdire à la centrale de commande le pilotage du circuit de commande si cet état instantané est différent de l'état inactif. Grâce à ce dispositif de vérification, on est certain que quelque soit l'état de fonctionnement du capteur, détérioré ou non, la centrale de commande ne pourra pas piloter le circuit de commande, même en présence de l'émetteur ou de l'objet à détecter, aussi longtemps que la comparaison effectuée à intervalles de temps concluera à l'incompatibilité entre le signal d'activation sur la broche 3 2692677 Pc et l'état de la broche Pl subordonné au capteur qui doit prendre sous cette activation son état bloqué. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un schéma du système de détection selon la présente invention et selon une première forme de réalisation; la figure 2 est un schéma d'une seconde forme de réalisation du système de détection selon l'invention. Comme représenté aux figures 1 et 2, le système de détection est utilisé, à titre d'exemple préférentiel, avec un capteur 1 à effet HALL commandé par un émetteur à champ magnétique tel que, par exemple, celui d'un aimant 2, et adapté à piloter un circuit de commande d'un appareil électrique du type par exemple robot culinaire Un tel robot culinaire a été décrit dans la demande de brevet français N O 90 00 930 déposée le 26 janvier 1990 au nom de la Demanderesse Dans un tel robot, le capteur 1 à effet HALL est monté dans le boîtier, tandis que l'aimant 2 est monté dans le bol de travail et/ou dans le couvercle 3 dudit bol. Le circuit de commande de l'appareil comporte une centrale de commande telle que, par exemple de façon connue en soi, un microcontrôleur 4 dont certaines broches 5 sont reliées à une interface 6 de commande du moteur du robot et dont une des broches d'entrée-sortie dite Pl est reliée au capteur 1. Comme schématisé en traits interrompus, le microcontrôleur 4 du type, par exemple, 8051 de la société INTEL comporte une mémoire morte M et dans son circuit interne de branchement des broches d'entrée-sortie dites ports un équivalent électrique comportant un transistor du type NPN relié, d'une part, à la masse, et, d'autre part, à une source Vcc par une résistance ainsi qu'à ladite broche Pi. Ce capteur 1 à effet HALL comporte un transistor de sortie 7 du type NPN dont le collecteur 8 est relié à la borne Pl du microcontrôleur et dont l'émetteur 9 est relié à la masse du circuit, tandis que la base 10 est alimentée via une électronique interne au capteur, par une source de courant continu Vcc Le transistor de sortie 7 peut prendre soit un état passant dit saturé lorsque le capteur est correctement influencé par le champ magnétique, c'est-à-dire dans le cas présent par la présence de l'accessoire et/ou la fermeture correcte du bol par le couvercle, et pour lequel la broche Pl est amenée à un état actif ou bas autorisant le microcontrôleur 4 à piloter le circuit de commande, soit un état bloqué lorsque le capteur n'est pas correctement influencé par le champ magnétique, c'est-à-dire en l'absence du bol et/ou du couvercle, et pour lequel la broche Pl est amenée à un état inactif ou haut interdisant au microcontrôleur 4 de piloter ledit circuit de commande La source de courant continu utilisée présente un potentiel dit haut de 5 volts et un potentiel dit bas correspondant à la masse du circuit. Selon l'invention, le système de détection comporte un dispositif de vérification du bon fonctionnement du capteur 1 à effet HALL qui comprend un circuit de commande additionnel relié, d'une part, au capteur 1, et, d'autre part, à une autre broche d'entrée-sortie dite Pc du microcontrôleur 4, ainsi qu'un générateur-programmeur associé à un programme de test installé dans la mémoire morte M dudit microcontrôleur, ledit programme de test commandant à intervalles de temps l'envoi sur ladite broche Pc d'un signal d'activation du circuit de commande additionnel 12 forçant le capteur 1 à prendre son état bloqué, et analysant l'état instantané correspondant de la broche Pl de manière à interdire au microcontrôleur le pilotage du circuit de commande si cet état instantané est différent de l'état inactif Le programme test se déroule selon des intervalles réguliers par exemple de 20 millisecondes, ou selon des intervalles aléatoires. Grâce à ce dispositif de vérification, le circuit de commande additionnel est activé par le programme test et vérifie à intervalles de temps périodiques ou aléatoires le bon fonctionnement du capteur, c'est à dire des éléments internes tels que la cellule HALL et/ou le transistor de sortie de manière à éviter toute fausse commande du circuit de commande de l'appareil électrique par le microcontrôleur. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention illustré à la figure 1, le circuit de commande additionnel 12 comprend un interrupteur électronique 13 du type à transistor PNP dont la sortie 14 dite collecteur est reliée à la masse du circuit via une résistance R ainsi qu'au capteur 1, donc, via un circuit interne au capteur, à la base 10 du transistor de sortie 7, et dont l'entrée 15 dite émetteur est reliée à la source d'alimentation continue Vcc, tandis que la base 16 est reliée par un pont diviseur à la broche Pc du microcontrôleur 4 En outre, la broche Pl du microcontrôleur est reliée à la source Vcc via une résistance 17 limitatrice de courant. Le fonctionnement va maintenant être décrit selon deux phases, une première phase correspondant au fonctionnement normal avec le capteur 1 non détérioré, et une seconde phase correspondant à un fonctionnement anormal avec le capteur 1 détérioré. Selon la première phase de fonctionnement, on suppose le couvercle 3 et/ou le bol correctement mis en place et l'aimant 2 influençant directement le capteur 1 à effet HALL. Le transistor de sortie est saturé et la broche Pl est à son état actif ou bas en étant mis à la masse Le microcontrôleur 4 est donc autorisé à piloter le fonctionnement de l'appareil par l'interface 6 et donc dans le cas du robot culinaire à mettre en marche le moteur et à commander sa vitesse. Si l'on vient à enlever le bol et/ou le couvercle 3, le capteur 1 n'étant plus influencé par l'aimant 2, le transistor de sortie 7 est bloqué et la broche Pl est alimenté via la résistance limitatrice 17 par la source Vcc et se trouve à l'état inactif ou haut Ainsi le microcontrôleur n'est pas autorisé à commander le circuit de commande de l'appareil et donc le fonctionnement du moteur. Pendant le fonctionnement de l'appareil, le programme de test envoie, par exemple, toutes les 20 millisecondes un signal d'activation qui met la broche Pc à un état haut correspondant au potentiel de 5 volts Le transistor 13 passe à son état bloqué puisque sa base 16 est alimentée, ce qui amène le transistor de sortie 7 en son état bloqué et donc la broche Pl à son état haut Le programme de test analyse l'état instantané de la broche Pi, constate l'état inactif ou haut de la broche Pl et conclut par comparaison avec l'état de la broche Pc que le capteur 1 à effet HALL n'est pas15 détérioré. Selon la seconde phase de fonctionnement, on suppose que le couvercle et/ou le bol ne sont pas correctement mis en place et l'aimant 2 n'influence pas directement le capteur 1 à effet HALL, mais que la cellule HALL ou le transistor de sortie 7 est détérioré ce qui correspond à un court circuit. Dans ces conditions, le transistor de sortie 7 est dans son état saturé et la broche Pl se trouve en son état bas et autorise normalement le pilotage du circuit de commande de l'appareil Cependant, comme le programme test se déroule périodiquement toutes les 20 millisecondes et envoie sur la broche Pc un signal d'activation la faisant passer en son état haut, le transistor 13 est bloqué ce qui amène le transistor de sortie 7 également en son état bloqué puisqu'il ne reçoit plus de courant sur sa base 10 et donc la broche Pl devrait être amenée à son état haut Mais du fait de la détérioration de la cellule HALL et/ou du transistor de sortie correspondant à un court-circuit, la broche Pl est reliée directement à la masse du circuit et se trouve à l'état bas Par conséquent, le programme test constate l'inégalité entre les états des broches Pc et Pl et conclut à la détérioration du capteur 1 en interdisant donc au microcontrôleur de piloter l'appareil. Selon une variante de réalisation de l'invention illustrée à la figure 2, le circuit de commande additionnel comporte outre le programme test, une bobine schématisée en 18 qui est agencée derrière le capteur 1 à effet HALL et qui est adaptée à produire un champ magnétique au moins égal à celui de l'aimant 2 et opposé à celui de l'aimant Ladite bobine 18 est reliée, d'une part, à la masse du circuit, et, d'autre part, au collecteur 19 d'un interrupteur électronique 20 du10 type transistor PNP dont la base 21 est en liaison par un pont diviseur avec la broche Pc du microcontrôleur 4 Quant à la broche Pl du microcontrôleur 4, celle-ci est reliée à la fois au collecteur 8 du transistor de sortie 7 et via une résistance 17 ' à une source de courant continu Vcc également15 reliée au capteur 1 et à l'émetteur 22 du transistor 20. Ainsi, la broche Pl est amenée à son état haut correspondant pratiquement à la tension Vcc lorsque le transistor 7 est en son état bloqué. On va maintenant décrire le fonctionnement de cette variante uniquement dans le cas o le capteur 1 à effet HALL est détérioré Dans cette réalisation, le programme test se déroulant par exemple toutes les 20 millisecondes envoie sur la broche Pc un signal d'activation la faisant passer en son état bas Le transistor 20 est saturé et la bobine 18 est alimentée créant ainsi un champ magnétique au moins égale et contraire à celui de l'aimant 2 de manière à annuler le champ de l'aimant 2 Le capteur 1 devrait, dans cette condition forcée, être bloqué et amener la broche Pl à son état inactif ou haut Mais au contraire, la broche Pi, par le court- circuit du transistor de sortie 7, est à son état actif ou bas directement relié à la masse Le programme test conclu par comparaison instantanée avec l'état de la broche Pc à la détérioration du capteur 1. Ainsi le procédé de mise en oeuvre du dispositif de vérification du bon fonctionnement du capteur consiste à envoyer sur la broche Pc du microcontrôleur 4 au moyen d'un programme de test un signal d'activation correspondant à un certain potentiel; à envoyer ce signal à un circuit de commande additionnel de manière à lui permettre de commander le capteur 1; à forcer ledit capteur à prendre son état5 bloqué; à analyser l'état instantané actif ou inactif de la broche Pi, c'est-à-dire son potentiel; à le comparer au potentiel de la broche Pc; et à conclure si l'état de la broche Pl est compatible avec l'état d'activation de la broche Pc au bon fonctionnement du capteur 1, et dans le cas10 contraire à la détérioration du capteur. Comme on le comprendra, ce dispositif de vérification du bon fonctionnement d'un capteur s'applique également à tous systèmes de sécurité comportant, par exemple, un capteur à infrarouge ou à bobine oscillante, et destinés à vérifier la présence ou la non présence d'un émetteur d'activation du capteur concerné. Revendications 1 Système de détection à capteur ( 1) commandé par un émetteur et comportant une centrale de commande électronique ( 4) dont certaines broches sont adaptées à piloter un circuit de commande et dont au moins une broche dite Pl est reliée au capteur qui peut prendre grâce à une source d'alimentation Vcc soit un état passant lorsqu'il est correctement influencé par l'émetteur et pour lequel la broche Pl est amenée à un état actif autorisant la centrale de commande à piloter le circuit de commande, soit un état bloqué lorsqu'il est incorrectement influencé par l'émetteur et pour lequel la broche Pl est amenée à un état inactif interdisant à la centrale de commande ( 4) de piloter ledit circuit de commande, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de vérification du bon fonctionnement du capteur qui comprend un circuit de commande additionnel ( 12) relié, d'une part, au capteur ( 1), et, d'autre part, à une autre broche dite Pc de la centrale de commande ( 4), ainsi que dans la centrale de commande un générateur-programmeur qui commande à intervalles de temps l'envoi sur ladite broche Pc d'un signal d'activation du circuit de commande additionnel ( 12) forçant le capteur ( 1) à prendre son état bloqué, et qui analyse l'état instantané correspondant de la broche Pl en fonction de l'état de la broche Pc de manière à interdire à la centrale de commande le pilotage du circuit de commande si cet état instantané est différent de l'état inactif. 2 Système de détection à capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la centrale de commande électronique ( 4) comporte un microcontrôleur possédant une mémoire morte interne M et la broche Pl est susceptible d'être reliée à deux potentiels différents dont l'un est subordonné au capteur, tandis que le générateur-programmeur est associé à un programme de test installé dans ladite mémoire morte M. 3 Système de détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de commande additionnel ( 12) comprend un interrupteur électronique ( 13) commandé par la broche Pc et dont la sortie ( 14) est reliée au capteur ( 1) tandis que l'entrée ( 15) est reliée à une source d'alimentation continu Vcc qui est reliée également à la broche Pl par une résistance limitatrice ( 17-17 ') de telle sorte que la broche Pl est amenée à son état inactif correspondant pratiquement à la tension de la source Vcc lorsque le capteur est en son état bloqué.10 4 Système de détection à capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur ( 1) est un capteur à effet HALL et l'émetteur est constitué par un champ magnétique. Système de détection selon les revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le capteur 1 comprend un transistor de sortie ( 7) du type NPN dont l'émetteur ( 9) est relié à la masse du circuit et dont le collecteur ( 8) est relié à la borne Pi, tandis que la base ( 10) est en liaison avec la source Vcc via l'interrupteur électronique ( 13) qui est un transistor du type PNP dont l'émetteur ( 15) dit entrée et le collecteur ( 14) dit sortie sont reliés respectivement à la source Vcc et à ladite base ( 10), et donc la base ( 16) est en liaison avec la broche Pc du microcontrôleur ( 4). 6 Système de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de commande additionnel comporte un bobine ( 18) qui est agencée derrière le capteur ( 1) à effet HALL et qui est adaptée à produire un champ magnétique opposé et au moins égal à celui qui influence correctement le capteur, ladite bobine étant reliée, d'une part, à la masse du circuit, et, d'autre part, à la sortie ( 19) d'un interrupteur électronique ( 20) qui est commandé par la broche Pc de la centrale de commande et dont l'entrée ( 22) est reliée à la source Vcc, et en ce que la broche Pl est aussi reliée à la source Vcc et est amenée à son état inactif correspondant pratiquement à ladite tension Vcc lorsque le il transistor de sortie ( 7) est en son état bloqué. 7 Système de détection selon la revendication 6, caractérisé en ce que le transistor de sortie ( 7) du capteur étant du type NPN dont l'émetteur ( 9) est relié à la masse du circuit, l'interrupteur électronique ( 20) est un transistor du type PNP dont la base( 21) est en liaison avec la borne P. du microcontrôleur et dont la sortie( 19) est constituée par le collecteur. 8 Système de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal d'activation est émis sur la broche Pc par le générateur-programmeur selon un cycle de 20 millisecondes. 9 Système de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le champ magnétique influençant normalement le capteur est créé par un aimant ( 2). Procédé de mise en oeuvre du fonctionnement du système de détection selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'on envoie sur la broche Pc du microcontrôleur ( 4) au moyen d'un programme de test un signal d'activation correspondant à un certain potentiel; on envoie ledit signal à un circuit de commande additionnel de manière à lui permettre de commander le capteur ( 1) pour lui faire prendre son état bloqué; on analyse l'état instantané actif ou inactif de la broche Pi, c'est-à-dire son potentiel; on compare au moyen du programme de test les états des broches Pc et Pl; et on conclut si l'état de la broche Pl est compatible avec l'état d'activation de la broche Pc au bon fonctionnement du capteur, et dans le cas contraire à la détérioration du capteur.