Brevet FR2711795A1 — publié le 19950505

BANC DE RIESURE POUR DIAGNOSTIC AUTONIOBILE La présente invention a pour objet un banc de mesure pour diagnostic automobile. On connaît déjà des bancs de mesure pour diagnostic automobile, mettant en oeuvre un microprocesseur (par exemple de type PC) pilotant plusieurs prises de mesure pour réaliser un diagnostic d'ensemble sur un véhicule. De tels bancs de mesure présentent des circuits spécialisés pour chacune des mesures à effectuer sur le véhicule, et ont de ce fait une structure compliquée qui est de moins en moins adaptée à la multiplicité et à la complexité des tests à réaliser sur les véhicules automobiles. On notera en particulier que pour un véhicule automobile, les mesures à réaliser concernent des capteurs (sondes à effet Hall, sondes électromagnétiques, sondes lambda) des actionneurs (injecteurs, électrovannes par exemple de régulation de ralenti), des mesures des signaux provenant de l'allumage (bobine), des signaux de température (thermocouple) ou de pression, ou bien encore des tests de faisceaux du véhicule. La présente invention a pour objet un banc de mesure pour diagnostic automobile qui présente une structure modulaire apte à en simplifier la conception et/ou la réalisation par rapport aux bancs de mesures connus. L'invention concerne ainsi un banc de mesure pour diagnostic automobile, caractérisé en ce qu'il comporte - un élément principal comportant une unité centrale - des modules de mesure présentant chacun un circuit de mesure pour au moins un dispositif de mesure et un microprocesseur, le circuit de mesure générant des signaux de mesure - une première liaison asynchrone entre l'élément principal et chacun des modules de mesure et véhiculant les signaux de mesure entre les modules et - une deuxième liaison asynchrone entre les modules de mesure, la première liaison asynchrone présentant un premier protocole de communication permettant de mettre au moins un seul module en mode d'émission et la deuxième liaison asynchrone présentant un deuxième protocole permettant de véhiculer entre les modules des transitions d'événements générées par les modules de mesure. Cette architecture permet de simplifier le protocole de communication, en ce qu'un seul module à la fois est à même d'émettre en direction de l'unité centrale, alors que les informations logiques de synchronisation, qui intéressent le dialogue inter-module, est véhiculé par un bus reliant le microprocesseur des modules. L'unité centrale de l'élément principal comporte avantageusement un moyen de téléchargement des programmes de microprocesseurs des modules de mesure. Une telle architecture permet ainsi une standardisation des modules. Ceux-ci peuvent être ainsi au moins en partie identiques. Le premier protocole peut permettre de programmer chaque module soit en mode d'émission, soit en mode de réception, soit en mode haute impédance. Selon un mode préféré, le premier protocole comporte un moyen pour programmer un seul module en mode d'émission sur la deuxième liaison asynchrone. Le Le banc de mesure selon l'invention peut être caractérisée en ce que le circuit de mesure d'au moins un module comporte une unité de mesure présentant une entrée unique pour au moins deux dispositifs de mesure. Les dispositifs de mesure peuvent être des capteurs et/ou des actionneurs d'un véhicule automobile. L'invention concerne également une unité (ou carte) de mesure comportant: - un étage d'entrée pour au moins deux dispositifs de mesure - au moins deux étages amplificateurs disposés en parallèle et dont L'entrée est couplée à la sortie de l'étage d'entrée et dont la sortie est couplée à autant d'entrées d'un multiplexeur - ledit multiplexeur dont la sortie est couplée à l'entrée d'un circuit de filtrage - un convertisseur analogique-numérique ayant une entrée couplée à la sortie du circuit de filtrage - le multiplexeur et le circuit de filtrage étant commandés par ledit microprocesseur de manière à sélectionner une gamme de mesures en fonction du dispositif de mesure couplé à l'étage d'entrée. Selon une variante avantageuse, l'unité de mesure comporte un convertisseur numérique-analogique commandé par le microprocesseur et dont la sortie est connectée à une entrée d'un circuit de commande de tension de décalage disposé entre le circuit de filtrage et le convertisseur analogique-numérique. L'étage d'entrée peut comporter un circuit de calibrage permettant de mettre ses entrées à la masse, le circuit de calibrage étant commandé par le microprocesseur. L'unité de mesure peut également comporter un circuit de discrimination de seuil présentant une entrée couplée à la sortie du circuit de filtrage et présentant au moins une sortie produisant desdites transitions de synchronisation. Le circuit (ou carte de mesure) précité peut être incorporé dans le circuit de mesure d'au moins un module. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à lalecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en liaison avec les dessins qui représentent - la figure 1, un banc de mesure présentant une architecture selon l'invention, - la figure 2, une carte de mesure à commutation automatique pour recevoir en entrée les signaux de différents types de capteurs ou actionneurs. Selon la figure 1, un élément principal désigné par le repère général 1 consiste en un chariot de mesure présentant une unité centrale de traitement 3 à micro-ordinateur par exemple de type PC et un écran 2 de visualisation de signaux. Il est connecté par un bus série asynchrone 10 à des modules de mesure 31, 32, 33 et 34 présentant chacun un microprocesseur respectivement 21, 22, 23 et 24 et un ou plusieurs dispositifs de mesure (respectivement 25, 26, 27 et 28 reliés à des capteurs, des actionneurs, ou à des générateurs de signaux de mesure, référencés 41, 42 et 43 pour le module 31, 44 et 45 pour le module 32, 46 pour le module 33 et 47, 48, 49 et 50 pour le module 34. Un bus série asynchrone 20 relie également les microprocesseurs 21 à 24 entre eux, mais n'est pas relié à l'unité centrale 3 de l'élément principal 1. Le bus 10 peut être du type RS485 fonctionnant par exemple sous le protocole ISO 8802-30 qui est une version simplifiée du protocole CShlAICRCD à résolution de collisions déterministe. Le bus 10 permet de retransmettre les signaux de mesure entre les modules 31 à 34 et l'élément principal I et de sélectionner le mode de fonctionnement du bus 20. Le bus 20, utilisant par exemple le support physique RS485 est régi par un protocole, réduit à l'émission réception, de signaux logiques représentatifs de transitions d'événements physiques, dont la vitesse de transmission et le format ne sont pas pré-définis. Le bus 20 permet donc de diffuser à tous les modules 21 à 24 des signaux représentant des niveaux logiques ou transitions caractéristiques d'événements du véhicule et qui servent à des buts de déclenchement de mesure. Le déroulement d'un diagnostic de véhicule automobile peut alors être le suivant: Lors de la mise sous tension de l'installation, l'unité centrale 3 télé charge, via le bus 10, de manière comme en soi, les programmes des microprocesseurs 21 à 24. Pour le déroulement de la séquence de mesure, l'unité centrale ("maître") qui est capable, de par le protocole adopté, de configurer n'importe lequel des microprocesseurs 22 à 24 en l'un de trois modes sur le bus 20, à savoir le mode émission, le mode réception et le mode haute impédance (ou inactif), programme l'un des microprocesseurs ("esclaves"), par exemple celui référencé 22 et lui seul, en mode émission sur le bus 20. Ceci sélectionne le module 32, et lui seul, pour émettre des transitions qui sont envoyées sur le bus 20 à l'intention des autres modules. Le bus 20, dont le mode opératoire, une fois initialisé par l'unité centrale 3, est indépendant de celle-ci, permet de faire circuler des informations logiques entre les micro-ordinateurs 21 à 24 des modules 31 à 34. Sur détection d'une ou plusieurs transitions, un ou plusieurs des modules 31 à 34 déclenchent des mesures et les transmettent à l'unité centrale 3 par le bus 10 (mode interactif). Il existe également un mode indépendant où un ou plusieurs modules effectuent des mesures et les retransmettant à l'unité centrale 3. Un ou plusieurs modules peuvent fonctionner en mode interactif en même temps qu'un ou plusieurs autres modules fonctionnent en mode indépendant. En effet, supposons que la mesure du capteur 44 du module 32 sélectionné ne soit significative que lorsque le signal délivré par le capteur 49 du module (non sélectionné) 34 à atteint un certain seuil haut H ou bas B, et qu'il ne doit donc être envoyé sur le bus 10 que lorsque ce seuil est atteint. Dans ce cas, lorsque ledit seuil est atteint, le microprocesseur 24 envoie le signal logique (ou transition) correspondant sur le bus 20 vers tous les autres modules. Le microprocesseur d'un module actif détecte cette transition et commence alors à émettre sur le bus 10 les signaux d'un capteur. Le signal logique remplit donc la fonction d'un signal de synchronisation du déclenchement pour les signaux de ce capteur. Le microprocesseur 22 peut également émettre ladite transition sur le bus 10 vers l'unité centrale 3. On notera que, étant donné que les modules 31 à 34 sont pilotés par l'unité centrale 3, il n'est pas besoin pour le microprocesseur 22 d'identifier l'origine de la transition, puisque, par définition, dans la configuration donnée seul le capteur 43 est susceptible de générer un signal logique. Selon la figure 2, une carte de mesure à commutation automatique désignée par le repère général 60 comporte une entrée différentielle unique pour différents capteurs et/ou actionneurs, par exemple pour un capteur (sonde lambda de mesure de teneur en oxygène dans un pot catalytique) et deux actionneurs (injecteur et électrovanne de régulation du ralenti). Ces sondes et actionneurs délivrent des signaux très différents quant à leur niveau (faible ou élevé), leur spectre de fréquence. Par exemple, un injecteur présente des crêtes de tension pouvant atteindre 80 V, alors qu'une sonde lambda délivre des signaux à très basse fréquence de faible niveau. La carte de mesure comprend deux résistances d'entrée R1 et R2 de valeur élevée, et un étage d'entrée à amplificateur différentiel Ag monté de manière à produire une atténuation (par exemple dans un rapport 100) (résistances R3 à R7). En série entre les résistances R1 et R2 et les résistances d'entrée respectivement R3 et R de l'amplificateur Ag est disposé un commutateur à relais C commandé par le bus interne 50 au microprocesseur SIP et qui permet, dans une position de relier en série R1 à R3 et R2 à R4 pour réaliser une mesure, et dans l'autre position, de mettre les entrées de l'amplificateur Ag à la masse pour régler la tension de décalage ("offset") globale de la carte de mesure. La sortie de l'amplificateur Ag attaque en parallèle l'entrée de trois amplificateurs A1, A2, A3 contre-réactionnés (respectivement Rg, Rl l, Rg R12 et R10, R13) pour procurer des gains étagés par exemple 1 pour A1, 10 pour A2 et 100 pour A3. La sortie des amplificateurs A1 à A3 attaque un multiplexeur MUX commandé par le bus 50 du microprocesseur MP. Ce multiplexeur peut être du type MAX 508 ou MAX 509 de la firme hlAXIM Inc. En fonction du type de capteur auquel l'entrée différentielle (El, E2) est connecté, le bus 50 peut aiguiller automatiquement la sortie de l'amplificateur le plus adapté parmi A1, A2 et A3 vers la sortie du multiplexeur MUX. Ceci peut s'effectuer soit parce que le microprocesseur MP connaît, de manière positive de quel type de capteur il s'agit, soit par une procédure automatique de détection de gamme, puis détermination automatique de la gamme de mesure par approximations successives permettant d'obtenir la dynamique la plus grande sans écrêtage du signal ("auto-ranging"). La sortie du multiplexeur NiliX attaque un circuit de filtrage F, ici du type passe-bas, dont la fréquence de coupure peut être programmée entre 2 Hz et 25 kHz par exemple, par le microprocesseur .MP par l'intermédiaire du bus 50. Le circuit F peut être par exemple du type NIAX 291 à 296 de la firme MAXIMUM Inc. La sortie du filtre F attaque une entrée d'un amplificateur différentiel A6 de gain unité (R14, R15, R16) dont l'autre entrée reçoit d'un convertisseur numérique-analogique DAC multiple commandé par le bus 50, un signal de tension de décalage ("offset") ajustable. La sortie du filtre F attaque également une entrée d'un amplificateur différentiel A4 (comparateur) et d'un amplificateur différentiels As (comparateur) dont l'autre entrée reçoit un de deux signaux de seuil générés par le convertisseur DAC commandé par le bus 50. Ceci donne en sortie de A4 un signal de seuil haut H et un signal de seuil bas B en sortie de As. Le convertisseur DAC peut être du type MAX 528 de la firme NIAXINI Inc. Une porte OU reçoit à ses entrées, les signaux H et permet de générer les transitions T. Les signaux H et L et les transitions T sont introduits dans des entrées logiques du microprocesseur MP. La carte logique de la figure 2 peut etre incorporée dans un ou plusieurs modules de la figure 1, auquel cas le microprocesseur MP est constitué par le microprocesseur correspondant 21, 22, 23 et/ou 24 du module correspondant. Etant donné que les modules 31 à 34 sont configurables par l'unité centrale 3, il est possible de mettre en oeuvre des modules 31 à 34 qui soient en tout ou partie identiques. La sortie de l'amplificateur A6 attaque une entrée d'un convertisseur analogique numérique ADC permettant de numériser les signaux de mesure. La sortie du convertisseur ADC est délivrée au microprocesseur MP. REVENDICATIONS 1. Banc de mesure pour diagnostic automobile, caractérisé en ce qu'il comporte - un élément principal (I) comportant une unité centrale (3) - des modules de mesure (31, 32, 33, 34) présentant chacun un circuit de mesure (25, 26, 27, 28) pour au moins un dispositif de mesure (41, 42 . 50) et un microprocesseur (21, 22, 23, 24), le circuit de mesure (25 28) générant des signaux de mesure - une première liaison asynchrone (10) entre l'élément principal (1) et chacun des modules de mesure (31, 32, 33, 34) et véhiculant les signaux de mesure entre les modules (3 1 . . 34) et - une deuxième liaison asynchrone (20) entre les modules de mesure (31 .34),. la premiére liaison asynchrone (10) présentant un premier protocole de communication permettant de mettre au moins un module en mode d'émission et la deuxième liaison asynchrone (20) présentant un deuxième protocole permettant de véhiculer entre les modules (3 1 . . 34) des transitions d'événements générées par les modules de mesure (3 1 . 34). 2. Banc de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité centrale (3) de l'élément principal (1) comporte un moyen de téléchargement des microprocesseurs des programmes des modules de mesure (3 1 34). 3. Banc de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier protocole comporte un moyen pour programmer chaque module (31 . 34) soit en mode d'émission soit en mode de réception, soit en mode haute impédance. 4. Banc de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier protocole comporte un moyen pour programmer un seul module en mode d'émission sur la deuxième liaison asynchrone (20). 5. Banc de mesure selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de mesure (25 . 28) d'au moins un module (31 . . 34) comporte une unité de mesure (60) présentant une entrée unique pour au moins deux dispositifs de mesure (41 . 50). 6. Banc de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce que les dispositifs de mesure (41 . 50) sont des capteurs et/ou des actionneurs d'un véhicule automobile. 7. Banc de mesure selon une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'unité de mesure comporte T un étage d'entrée (A) pour au moins deux dispositifs de mesure (41 50) - au moins deux étages amplificateurs (A1, A2, A3) disposés en parallèle et dont l'entrée est couplée à la sortie de l'étape d'entrée (Ag) et dont la sortie est couplée à autant d'entrées d'un multiplexeur (MUT) - ledit multiplexeur (MUX) dont la sortie est couplée à l'entrée d'un circuit de filtrage (F) - un convertisseur analogique-numérique (ADC) ayant une entrée couplée à la sortie du circuit de filtrage (F) - le multiplexeur (NIUX) et le circuit de filtrage (F) étant commandés par ledit microprocesseur (NIT) de manière à sélectionner une gamme de mesures en fonction du dispositif de mesure (41 . . 50) couplé à l'étage d'entrée 8. Banc de mesure selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'unité de mesure compte un convertisseur numérique-analogique (DAC) commandé par le microprocesseur (Nil > ) et dont la sortie est connectée à une entrée d'un circuit de commande de tension de décalage (A6) disposé entre le circuit de filtrage (F) et le convertisseur analogique-numérique (ADC). 9. Banc de mesure selon une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'étage d'entrée (Ao) de l'unité de mesure comporte un circuit de calibrage (C) permettant de mettre ses entrées à la masse, le circuit de calibrage (C) étant commandé par le microprocesseur (.NIP). 10. Banc de mesure selon une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'étage d'entrée (Ag) est un étage atténuateur. 11. Banc de mesure selon une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que l'unité de mesure (60) comprend un circuit de discrimination de seuil (A4, As) présentant une entrée couplée à la sortie du circuit de filtrage (F) et présentant au moins une sortie produisant desdites transitions de synchronisation (T).