Brevet FR2738337A1 — publié le 19970307

Procédé de filtrage d'un signal représentant le niveau de liquide d'un réservoir. La présente invention concerne le filtrage d'un signal représentant le niveau de liquide dans un réservoir. Elle trouve en particulier application dans l'affichage du niveau de combustible contenu dans le réservoir d'un véhicule à moteur. Si l'on considère une voiture à essence, les perturbations dues aux virages, pentes des voies de circulation, commandes d'accélération et de freinage et les cahots tendent à déporter globalement l'essence vers une paroi du réservoir ou simplement créent un clapot et faussent la mesure d'un capteur de niveau, mesure censée représenter le volume d'essence restant. Pour tenter d'éliminer, au moins partiellement, ces perturbations, il est connu d'effectuer un filtrage passe-bas, qui élimine les fluctuations rapides de la mesure. Cependant, si l'on peut ainsi éliminer le clapot, les perturbations de longue durée, telles que celles dues à la pente de la voie de circulation, nécessitent un filtrage de longue durée. On mesure alors les fluctuations subsistant dans le signal filtré commandant l'affichage et on accroît la durée, ou constante de temps, du filtrage passe-bas afin de ralentir encore plus l'évolution du signal filtré, donc d'en éliminer les fluctuations parasites. Cependant, on ne peut accepter que l'indicateur de niveau d'essence mette un temps excessif pour afficher un niveau correct au démarrage, lorsque la voiture n'est pas initialement à l'horizontale, par exemple lorsque la voie est en pente ou que la voiture est en devers. Il est aussi connu de filtrer le signal pour tenir compte de la forme du réservoir, c'est-a-dire de corriger le signal en fonction du niveau affiché, mais l'efficacité en est limitée et nécessite un adaptation à chaque type de réservoir. En bref, on recherchait un procédé de filtrage des perturbations longues et courtes, qui soit indépendant de la forme du réservoir et qui remplace très rapidement une valeur fausse, après un démarrage en pente ou en devers, par une valeur exacte. A cet effet, I'invention concerne un procédé de filtrage du signal d'un capteur du niveau d'un liquide dans un réservoir, dans lequel, après avoir procédé à l'estimation des perturbations du niveau du liquide, on applique au signal, avant de l'exploiter, un filtrage passe-bas avec une constante de temps dont la valeur dépend de ladite estimation, caractérisé par le fait qu'on procède à ladite estimation des perturbations par analyse du signal non filtré. Ainsi, comme c'est le signal non filtré qui sert à établir la constante de temps de filtrage, la détection d'une perturbation est quasi instantanée et on choisit 1o alors une constante de temps de filtrage accrue pour le signal filtré exploité, tandis qu'une observation du signal relativement courte, en particulier bien plus courte que toute constante de temps de filtrage, suffit pour vérifier l'absence de perturbation afin de revenir rapidement à une constante de temps plus faible. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un circuit, de filtrage du niveau de liquide dans un réservoir, pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une représentation schématique du circuit de filtrage, ) - la figure 2 représente une succession de périodes d'analyse d'un signal de niveau de liquide, et - la figure 3, formée des figures 3A à 3C, illustre l'effet du filtrage. Le circuit de filtrage 1 représenté commande un afficheur 3 en fonction du signal de mesure que lui fournit un capteur de niveau de liquide 2 associé à un réservoir 25 contenant un liquide 26, ici l'essence d'une voiture automobile. Le capteur de niveau 2, alimenté par la tension batterie + Vb, est constitué dans cet exemple d'un générateur à courant constant 21 alimentant pour l'échauffer une sonde résistive 22 plongée verticalement et fixée dans le réservoir 25. La résistance de la sonde 22 varie de façon continue avec le niveau d'essence. De ce fait, la tension aux bornes de la sonde 22 représente sans ambiguïté le niveau surveillé, selon une loi monotone connue. Le circuit de filtrage 1 est un micro-contrôleur classique de traitement de signal comportant une chaîne de traitement formée, dans l'ordre, d'un convertisseur analogique/numérique (CAN) 11 d'entrée, d'un filtre passebas 12 à constante de temps K réglable et d'un convertisseur numérique/analogique (CNA) 13 commandant l'afficheur 3. Un circuit d'analyse 14 reçoit aussi le signal issu du CAN 11 et commande le réglage de la constante de temps K du filtre 12. Le fonctionnement du circuit de filtrage 1 va maintenant être expliqué. Le concept de l'invention est d'analyser le signal brut, non filtré, Sb issu du capteur 2 pour déterminer, sur une période d'analyse relativement courte, l'importance des perturbations du signal Sb, dues aux remous de l'essence causés par les conditions de circulation. On commande ainsi immédiatement un amortissement fort (= forte constante de temps, K2) du filtre 12 dès qu'une perturbation apparaît et on repasse à un amortissement faible (K1) à la disparition de celle-ci. Plus précisément, le retour à la valeur K1 faible intervient dès que l'on s'est assuré, par vérification de l'absence d'autres perturbations sur une période suivant la perturbation considérée, qu'on disparu les conditions de circulation qui ont été la cause de la perturbation détectée. La figure 2 illustre, en fonction de temps t, le procédé d'analyse mis en oeuvre dans le circuit 14. Le signal brut Sb est analysé sur une période d'analyse TO, de 8 secondes dans cet exemple, subdivisée en 8 pas d'analyse consécutifs Pi de 1 seconde (i = entier de 0 à 7), qui sont eux-mêmes subdivisés en 8 intervalles de temps lITj de (j = entier de 0 à 7) de 0,125 s. Les deux premiers pas P0 et P1 sont aussi représentés à échelle dilatée. Le CAN 1 1 fournit une valeur numérique du signal Sb lors de chaque intervalle ITj. Pour éliminer le bruit de mesure à haute fréquence, non porteur d'information, le signal brut Sb subit ici un prétraitement consistant en un filtrage passe-bas. La fréquence de coupure est cependant suffisamment élevée pour laisser passer toute composante qui représenterait une perturbation ayant une énergie significative. Le filtrage ci-dessus avant analyse est réalisé en calculant la valeur moyenne Si du niveau d'essence dans chaque pas d'analyse Pi, c'est-à-dire en remplaçant les huit valeurs Sj d'un pas Pi par leur valeur moyenne Si, pour obtenir un signal quasi-brut. On lisse ainsi le signal brut Sb, sans cependant perdre d'information utile. La comparaison entre elles des huit valeurs moyennes Si de la période d'analyse TO permet ensuite de calculer les variations du signal quasibrut et de les comparer à un seuil. On règle alors la constante de temps K du filtre 12 à valeur minimale K1, ici 40 secondes, si ces variations ne dépassent pas un seuil prédéterminé et, sinon, on accroît la constante de temps K, pour passer ici à une valeur K2 de 6 minutes. Il serait aussi possible de régler de façon continue, et non pas discrète, la constante de temps K du filtre 12, en fonction de l'amplitude des variations du signal par rapport à une loi de seuil déterminée. Le calcul de ces variations, destiné à estimer les perturbations, peut suivre diverses lois. On peut effectuer, de façon classique, un calcul de combinaison quadratique en calculant un écart-type des huit valeurs moyennes Si par rapport à leur moyenne. Selon une autre loi, linéaire et sans combinaison globale, qui est celle utilisée ici, on compare deux à deux les valeurs moyennes de niveau successives Si pour calculer la dérivée ou pente temporelle entre elles et comparer ces pentes à un seuil. Une loi composite des deux lois ci-dessus (intégration de plusieurs résultats; dérivation du dernier résultat) présente l'avantage d'intégrer huit mesures Si, donc de filtrer encore les composantes relativement haute fréquence (première loi), tout en les prenant cependant en compte rapidement par la seconde loi afin de détecter instantanément toute perturbation d'après la pente temporelle du signal venant d'être reçu, et non par intégration des informations fournies par tous les derniers signaux reçus. Dans cet exemple, on vérifie que la pente temporelle entre deux valeurs Si ne dépasse pas un seuil et on fait avancer à chaque fois un compteur qui, atteignant la valeur 8, se bloque et commande le passage à la valeur faible K1. Toute détection d'un dépassement du seuil remet à zéro le compteur, qui commande le passage à la valeur forte K2. Pour la clarté du dessin, les périodes d'analyses TO ont été représentées juxtaposées. Dans cet exemple, on préfère cependant effectuer une analyse glissante, c'est-à- dire que la période TO concernée se décale d'un pas Pi toutes les secondes. La figure 3 illustre le résultat du filtrage et représente, en fonction du temps t, I'amplitude A du signal brut Sb (figure 3A), la valeur K1 ou K2 de la constante de temps K (figure 3B), et le signal filtré Sf appliqué à l'afficheur 3 (figure 3C). Le signal Sb comporte, entre deux plages temporelles de stabilité, une perturbation se manifestant par une descente brutale suivie d'oscillations et d'une remontée finale. La perturbation est détectée dés qu'elle se manifeste, par la variation de pente temporelle qu'elle induit entre valeurs moyennes Si, au bout de 1 seconde (TO/8). La constante de temps k du filtre 12 prend alors la valeur maximale K2 et y reste tant que persistent les oscillations. La fin de la remontée du signal Sb est détectée avec un retard TO, ici de 8 secondes, la constante de temps K reprend la valeur minimale K1, si bien que la légère dérive du signal Sf due à la perturbation, est corrigée rapidement. A titre de comparaison, on a représenté en pointillés le résultat d'un filtrage (12) qui serait commandé par rétroaction à partir de l'analyse du signal filtré. Comme on peut le constater, la commande du filtre (12) est trop tardive puisque l'information analysée servant à établir cette commande a ellemême été retardée par la traversée du filtre (12). De ce fait, la valeur K2 est établie tardivement et le début de l'impulsion est peu filtré (K1). Le même phénomène se produit en fin d'impulsion, la constante de temps K conservant trop longtemps la valeur K2 et empêchant un retour rapide à l'affichage de la valeur correcte que présente le signal Sb. REVENDICATIONS 1. Procédé de filtrage du signal d'un capteur du niveau (2) d'un liquide dans un réservoir, dans lequel, après avoir procédé à l'estimation des perturbations du niveau du liquide, on applique au signal, avant de l'exploiter, un filtrage passe- bas (12) avec une constante de temps (K) dont la valeur dépend de ladite estimation, caractérisé par le fait qu'on procède à ladite estimation des perturbations par analyse du signal non filtré. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on procède à ladite estimation des pertubations en mesurant, sur des périodes successives d'analyse, les variations correspondantes du signal du capteur et on choisit une valeur accrue (K2) de constante de temps si ces variations restent au-dessus d'un seuil prédétermine. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on effectue un filtrage passe- bas (Si) du signal non filtré (Sb) du capteur avant de l'analyser pour en mesurer les variations. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel, pour le filtrage passebas avant analyse, on découpe chaque période d'analyse (TO) en une suite de pas d'analyse (Pi) et, dans chaque pas d'analyse (Pi), on calcule une valeur moyenne (Si) du niveau du liquide. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on détermine la pente temporelle entre deux desdites valeurs moyennes (Si) de niveau successives, que l'on compare audit seuil.