Brevet FR2704342A1 — publié le 19941028

-- i -- INDICATEUR A AFFICHEUR MOBILE ET A SENSIBILITE REGLABLE La présente invention concerne un indicateur à afficheur mobile et à sensibilité réglable, dans lequel des moyens mémoires sont prévus pour la détermination de la sensibilité d'une chaîne d'amplification agencée pour commander la déviation de l'afficheur en fonction d'un signal représentatif d'une grandeur à afficher. Par afficheur, il faut entendre un élément dont la déviation ou la position, parmi une pluralité de positions, est fonction de la valeur de la grandeur à afficher et les afficheurs, du type à volets pivotants portant des caractères et pouvant occuper l'une de deux positions fonctionnelles prédéterminées, sont exclus de la portée de la présente demande. Un indicateur à afficheur mobile est utilisé par exemple dans un comptetours de voiture, pour afficher la vitesse de rotation du moteur. Il comporte un mouvement d'entraînement servant à faire dévier l'afficheur en fonction d'un signal de commande dont la valeur est ainsi visualisée par la déviation de l'afficheur. Comme il s'agit d'effectuer un mouvement relatif entre un élément de repérage et une échelle de valeurs, l'afficheur peut être un disque rotatif portant, en périphérie, l'échelle de valeurs passant dans une fenêtre de lecture fixe. Le plus souvent, il s'agit d'une aiguille se déplaçant, en rotation ou en translation, devant un cadran portant une échelle de valeurs pouvant comporter une zone rouge de survitesse, dans le cas d'un moteur de voiture. -2 - Selon le type de voiture, la limite correspondante varie, le moteur d'une voiture de sport pouvant atteindre, sans dommage, un régime plus élevé que celui d'une voiture ordinaire. Or, comme la plage de déviation prévue de l'indicateur d'une voiture ordinaire est déjà relativement importante, on ne peut étendre cette plage pour utiliser ce même indicateur dans une voiture de sport. Il faudrait donc pour celle- ci un indicateur d'un autre type et les séries de fabrication seraient moins grandes, donc plus coûteuses. En réalité, on utilise bien un seul type d'indicateur, mais, pour les voitures de sport, on règle, en la diminuant, la -sensibilité de l'indicateur, pour que la taille de la plage de déviation reste inchangée, l'échelle des vitesses de rotation du moteur étant corrigée en conséquence. Le mécanisme d'entraînement de l'afficheur doit être commandé par une électronique de commande qui est individualisée, c'est-à-dire dans laquelle est mémorisée la sensibilité que doit avoir la chaîne d'amplification du signal à afficher, provenant, dans l'exemple considéré, d'un capteur de vitesse de rotation. On connaît déjà des indicateurs dans lesquels une valeur numérique définissant cette sensibilité est mémorisée dans une mémoire EEPROM (mémoire effaçable électriquement) associée à un microcontrôleur qui règle, en fonction de cette sensibilité, le gain, ou sensibilité, d'un amplificateur commandant le mécanisme d'entraînement-de l'afficheur. Cependant, l'utilisation d'une mémoire EEPROM n'est pas aisée. De plus, son coût n'est pas négligeable. -3- On connaît aussi des indicateurs dans lesquels la sensibilité est définie non pas par une mémoire EEPROM mais par des niveaux logiques appliqués à un port d'entrée du microcontrôleur. Cependant, à moins d'en prévoir un très grand nombre et d'accroître en conséquence la complexité et le coût, ces niveaux logiques ne permettent qu'un choix limité de valeurs discrètes. De plus, le port d'entrée est limité par le format des données traitées par le microcontrôleur. En outre, les liaisons fournissant ces niveaux logiques sont, après mise au point d'un prototype, intégrées au masque de fabrication du microcontrôleur, si bien qu'une erreur est très coûteuse et qu'une modification, même légère, de la sensibilité, pour, par exemple, modifier le style de l'indicateur, est économiquement peu réaliste. La présente invention vise à proposer une solution satisfaisante. A cet effet, elle concerne un indicateur à afficheur mobile du type mentionné ci-dessus, caractérisé par le fait que les moyens mémoires comportent un pont diviseur dont le rapport de division détermine ladite sensibilité. On peut ainsi aisément choisir la valeur du rapport de division, par exemple par le choix approprié de l'impédance d'un ou plusieurs composants électroniques ou par le réglage de composants montés en usine. Avantageusement, il est prévu des moyens de calcul agencés pour recevoir un signal représentatif du rapport de division du pont diviseur, pour en éliminer, par division par un coefficient prédéterminé, des chiffres de poids faible estimés être incertains et pour -4 - multiplier le résultat de la division par un nombre prédéterminé représentant un pas de réglage de la sensibilité de la chaîne d'amplification. Le modèle de la sensibilité est avantageusement linéaire. On peut ainsi s'affranchir de l'incertitude liée, par exemple, au degré de précision du pont diviseur et utiliser des composants peu précis donc peu coûteux. Le nombre représentant le rapport de division est ainsi, en quelque sorte, arrondi à la valeur la plus proche qui soit réputée exacte et la sensibilité de la chaîne d'amplification a alors la valeur exacte souhaitée. Avantageusement encore, le pont diviseur est un pont résistif. On dispose ainsi de composants peu coûteux, de valeur pouvant être très précise et très stable, en particulier en température et en humidité relative, et peu sensible aux perturbations. En particulier, si le pont diviseur comporte une échelle de résistances commutables, ces résistances peuvent être systématiquement montées en usine. Il n'y a ainsi qu'un seul type d'indicateur, qui est ensuite adapté en connectant les résistances voulues, par exemple au moyen de cavaliers en série avec chacune d'elles, si elles sont montées en parallèle entre elles, ou de cavaliers les court-circuitant, si elles sont toutes en série. Avantageusement toujours, les résistances sont ajustables. On peut ainsi, sur une chaîne automatique, effectuer un réglage dynamique de la sensibilité en injectant un signal déterminé en entrée de la chaîne d'amplification -5 - et en ajustant une résistance jusqu'à obtenir la déviation prévue pour l'afficheur. L'invention sera mieux comprise à l'aide la description suivante de la forme de réalisation préférée de l'indicateur à afficheur mobile de l'invention, faite en référence à la figure unique annexée qui en est une représentation par blocs fonctionnels. L'indicateur représenté appartient, dans cet exemple, à un compte-tours d'une voiture. Il comporte un circuit de commande 1 commandant un mouvement 2 entraînant, ici, une aiguille 3, rotative dans cet exemple. Le circuit de commande 1 comporte un microcontrôleur 11 relié en entrée à une borne d'entrée 4 du circuit de commande 1, recevant un signal tachymétrique à fréquence proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur de la voiture. Le microcontrôleur 1l est relié, par une sortie 5, à l'entrée d'un amplificateur 6, lui-même relié en sortie à une entrée de commande du mouvement 2 à travers une borne de sortie 7 du circuit de commande 1. Le microcontrôleur 11 comporte un convertisseur analogique/numérique 12 recevant, sur une entrée de référence, une tension de référence Vréf aussi appliquée à une extrémité d'un pont diviseur formé, ici, de deux résistances 8 et 9 dont le point intermédiaire, à une tension Ve, est relié à une entrée de mesure du convertisseur analogique/numérique 12 et dont l'extrémité opposée est à la masse. Le sortie du convertisseur analogique/numérique 12 est reliée à un bloc de calcul 13 du microcontrôleur 11, comportant une unité arithmétique 14 et une mémoire de programme 15. -6- Un amplificateur 16 à gain programmable du microcontrôleur 11 relie la borne d'entrée 4 à la borne de sortie 5, par l'intermédiaire du bloc de calcul 13 transformant le signal tachymétrique en tension. Le gain de l'amplificateur 16 est contrôlé par un signal numérique 17 issu du bloc de calcul 13. Le fonctionnement du circuit de commande va maintenant être expliqué. Le signal tachymétrique appliqué sur la borne 4 commande le mouvement 2 à travers l'amplificateur à gain programmable 16 et l'amplificateur 6, ce dernier n'ayant ici qu'un rôle d'amplificateur de puissance à gain fixe. Le gain, ou sensibilité, de l'amplificateur 16 est réglé de la manière suivante. Le convertisseur analogique/numérique 12 utilise la tension Vréf comme tension de référence pour son étage d'entrée (non représenté). La tension Ve est ainsi comparée à la tension Vréf et le convertisseur analogique/numérique 12 fournit au bloc de calcul 13 un nombre n croissant de 0 à nMAX = 2N - 1, avec N: entier positif égal au nombre de bits du convertisseur analogique/numérique 12, lorsque le rapport Ve/Vréf varie de 0 à 1. Dans cet exemple N vaut 8. Pour la clarté de l'exposé, le gain de l'amplificateur 16 est supposé croître linéairement avec la valeur du signal numérique 17. Un circuit non représenté, en entrée de l'amplificateur 16, convertit le signal 17 en une tension de commande correspondante. La mémoire 15 contient un nombre p correspondant au pas de réglage du signal 17, soit 1/(2N - 1) fois la valeur 7 - maximale du signal 17, et fonction de la sensibilité du gain de l'amplificateur 16 par rapport au signal 17. Le bloc de calcul 13 lit le nombre p dans la mémoire 15 et le multiplie, au moyen de l'unité arithmétique 14, par le nombre n issu du convertisseur analogique/numérique 12, ce qui fournit le signal 17 sous forme d'un nombre égal à n x p et fixe la gain G de l'amplificateur 16, par rapport à sa valeur maximale GM, à un rapport n G Ve nMAx GM Vréf On comprendra qu'une chaîne de commande analogique partant du signal Ve pour fournir un signal 17 analogique conviendrait tout aussi bien, dans la mesure o elle aurait une précision suffisante. Dans cet exemple, les résistances 8 et 9 ont une précision de 1 % et, avec le bruit électrique et la précision du convertisseur analogique/numérique 12, il est estimé que seuls les six bits de poids fort sont exacts sur les N = 8 bits. Pour éviter de prendre en compte le "bruit" ou incertitude ci-dessus, le bloc de calcul 13 est programmé pour refuser un nombre n de 8 bits dont les deux bits de poids faible ne représenteraient pas un nombre déterminé parmi les quatre combinaisons possibles pour ces deux bits de poids faible. En d'autres termes, parmi les 2N = 256 nombres n possibles, il est défini une échelle quantifiée de 64 nombres exacts équirépartis, séparés entre eux de 4 unités, et le bloc de calcul 13 calcule une valeur arrondie du nombre n mesuré en choisissant le nombre quantifié n qui est le plus proche du nombre n mesuré, 8 - ce qui élimine ainsi toute erreur dans le calcul du signal 17. L'erreur sur le nombre n mesuré peut se manifester de manière négative et, par blocage de la retenue dans le convertisseur analogique/numérique 12, qui se propage des poids faibles vers les poids forts, cette erreur pourrait fausser la valeur des six bits de plus forts poids. Pour éviter une telle erreur sur les bits de poids fort, le bloc de calcul 13 ajoute tout d'abord, au nombre n mesuré, le bit de poids faible le plus élevé des deux, c'est-à-dire 2 unités. Cela a pour effet de décaler positivement la plage d'incertitude, initialement centrée sur la valeur exacte de n ( 2 unités), d'une amplitude sensiblement égale à la moitié de cette plage, cette dernière étant ainsi avec certitude déportée dans la zone + 0 à + 4 unités au- dessus de la valeur n exacte. Il suffit alors ensuite de forcer à zéro les deux bits de poids faible pour obtenir la valeur quantifiée estimée. Appliquée dans le système décimal, la correction d'un nombre n mesuré valant 98 avec une plage d'incertitude de 5, soit un pas de quantification de 10, alors que la valeur théorique de n est 100, amènerait à calculer 98 + 5 = 103 et à supprimer le chiffre 3 des unités pour obtenir la valeur n estimée: 100. On remarquera qu'il pourrait, au contraire, être prévu de choisir la valeur des résistances 8 et 9 pour qu'elles fournissent un nombre n un peu plus élevé que le nombre quantifié voulu, de façon que la position de la plage d'incertitude soit ainsi systématiquement biaisée et décalée positivement pour être juste au- - 9 - dessus du nombre n quantifié. Cela permettrait alors de déterminer le nombre n quantifié par simple troncature du nombre n mesuré, sans effectuer l'addition préalable, indiquée ci-dessus, des deux unités de poids faible. Dans cet exemple, le forçage à zéro des deux bits de poids faible s'effectue en fait par troncature, en faisant disparaître les positions de ces deux bits, c'est-à-dire en recalant à droite les 6 chiffres de poids fort d'une quantité D = 2 positions. Le nombre n mesuré est ainsi divisé par un facteur 2D = 4. Pour compenser l'effet de cette division, le nombre p représentant l'amplitude de la tension correspondant au pas de réglage du signal 17 a été préalablement multiplié par 2D = 4. Le forçage a zéro, indiqué précédemment, des deux bits de poids faible est équivalent à la division par 2D = 4 suivie d'une multiplication-par 2D = 4. Comme l'incertitude ci-dessus peut être variable, et être déterminée par le microcontrôleur 11, par exemple en fonction du nombre n ou de la précision, indiquée par l'utilisateur, des résistances 8 et 9, il pourrait être prévu d'effectuer une troncature sur un nombre déterminé mais variable de bits de poids faible, nombre croissant avec cette incertitude. Dans ce cas, si l'on effectuait encore un recalage correspondant vers la droite, le nombre p correspondant aurait une valeur fixe, sans aucune multiplication préalable, et il serait ensuite multiplié, c'est-à-dire décalé vers la gauche d'autant de positions que l'aurait été, vers la droite, le nombre n. D'une façon générale, le gain G est de la forme: -10G = (2D x p) x n + B 2D B étant une constante, mémorisée dans la mémoire 15, qui est éventuellement ajoutée, dans l'unité arithmétique 14, au signal 17 pour décaler la position de repos de l'aiguille 3. On remarquera que les opérations ci-dessus sont 1O facilitées si D est un nombre entier comme dans cet exemple, mais que cette condition n'est pas nécessaire. Il est possible de réaliser les résistances 8 et 9 sous la forme d'un potentiomètre unique dont le curseur fournit la tension Ve. On peut aussi prévoir, pour chaque résistance 8-9, une échelle de résistances en parallèle ou en série que l'on met individuellement en service, pour régler la résistance équivalente, par mise en place de cavaliers respectivement en série et en parallèle avec leur résistance associée. De même, on peut prévoir des résistances ajustables, telles que pavés rapportés, résistances sérigraphiées ou encre résistive, pouvant être ajustées par une machine de réglage dynamique du gain de l'indicateur. Une autre possibilité est d'utiliser d'autres types de composants à la place d'au moins l'une des résistances 8 et 9, par exemple un condensateur ou une inductance, et de fournir une tension Vréf qui soit alternative. Dans ce cas o les éléments, ou l'assemblage d'éléments, 8 et 9 présenteraient des impédances de natures différentes, la modification de la fréquence du signal Vréf permettrait de fixer le rapport d'atténuation Ve/Vréf sans modifier les éléments 8-9. -11- On comprendra que l'invention peut aussi être appliquée à un indicateur ayant un afficheur mobile autre que l'aiguille 3, par exemple un indicateur à aiguille ou à tout autre pointeur qui est mobile en rotation, translation ou autre. De même, ce peut être un cadran, portant une échelle de valeurs, qui se déplace par rapport à un repère. -12- REVENDICATIONS 1. Indicateur à afficheur mobile (3) et à sensibilité réglable, dans lequel des moyens mémoires (8, 9) sont prévus pour la détermination de la sensibilité d'une chaîne d'amplification (16) agencée pour commander la déviation de l'afficheur en fonction d'un signal (4) représentatif d'une grandeur à afficher, caractérisé par le fait que les moyens mémoires comportent un pont diviseur (8, 9) dont le rapport de division détermine ladite sensibilité. 2. Indicateur selon la revendication 1, dans lequel il est prévu des moyens de calcul (13) agencés pour recevoir un signal représentatif du rapport de division (n) du pont diviseur (8, 9), pour en éliminer, par division par un coefficient prédéterminé, des chiffres de poids faible estimés être incertains et pour multiplier le résultat de la division par un nombre prédéterminé (p) représentant un pas de réglage de la sensibilité de la chaîne d'amplification (16). 3. Indicateur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le pont diviseur est un pont résistif (8, 9). 4. Indicateur selon la revendication 3, dans lequel le pont diviseur (8, 9) comporte une échelle de résistances commutables. 5. Indicateur selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel les résistances (8, 9) sont ajustables. 6. Indicateur selon la revendication 4, dans lequel le pont diviseur (8, 9) comporte un potentiomètre.