Brevet FR2751752A1 — publié le 19980130

La présente invention concerne un dispositif capteur, notamment pour véhicule automobile. Un domaine préféré d'utilisation d'un tel dispositif capteur est la détection d'un débit d'air dans une ligne d'aspiration d'un moteur à combustion interne. Un dispositif capteur connu (DE 44 01 949 Ci) comprend un détecteur qui produit un signal de mesure. Le signal de mesure représente par exemple un débit d'air. Il est par ailleurs prévu un comparateur qui produit un train d'impulsions de commande. Le rapport cyclique du train d'impulsions de commande correspond au rapport d'une tension de référence à une valeur nominale de la tension de référence. Le signal de mesure - une tension mesurée - est appliqué à deux résistances montées en série qui jouent le rôle d'un diviseur de tension. Un interrupteur analogique est disposé entre le diviseur de tension et un potentiel de base. L'interrupteur analogique relie le diviseur de tension au potentiel de base ou l'en sépare, en conformité avec le train d'impulsions de commande. Par conséquent, un signal de mesure modifié, qui est modulé en largeur d'impulsion en conformité avec le rapport cyclique du train d'impulsions de commande, est appliqué à une prise de tension située entre les deux résistances. En outre, le dispositif capteur comporte un filtre qui produit un signal de mesure corrigé, par lissage et amplification du signal modifié. Un convertisseur analogique-numérique possède, comme tension de base, la tension de référence et convertit le signal de mesure modifié en un signal de mesure numérique. Le dispositif capteur connu produit un signal de mesure modifié qui suit des fluctuations de la tension de référence du convertisseur analogique-numérique. Un tel signal de mesure modifié est qualifié ci-après de ratiométrique. Par conséquent, le signal de mesure numérique est indépendant de fluctuations de la tension de référence. Le dispositif capteur connu est très complexe, étant donné qu'il comprend un générateur d'impulsions en dents de scie, l'interrupteur analogique et le filtre. Il est donc nécessaire, pour réaliser le générateur d'impulsions en dents de scie et le filtre, d'utiliser des capacités qui notamment ne peuvent pas se réaliser dans un circuit intégré. En outre, le signal de mesure corrigé ne peut pas suivre une vitesse élevée de variation du signal de mesure, étant donné qu'un lissage est effectué par le filtre. L'invention a pour but de mettre au point un dispositif capteur d'une façon telle qu'il détecte aussi d'une manière précise une grandeur de mesure variant rapidement, qu'il soit simple et qu'il produise un signal de sortie ratiométrique. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif capteur, caractérisé en ce qu'il comprend: - une première source de tension de référence qui produit une première tension de référence, - un détecteur qui produit un signal de mesure dépendant de la première tension de référence et de la grandeur devant être mesurée par le détecteur, - un premier convertisseur courant-tension qui convertit la première tension de référence en un premier courant de référence, - un second convertisseur courant- tension qui est relié d'une manière électriquement conductrice à une seconde source de tension de référence produisant une seconde tension de référence, le second convertisseur courant-tension convertissant la seconde tension de référence en un second courant de référence, - un dispositif de correction qui produit un signal de correction en fonction du signal de mesure, du premier courant de référence et du second courant de référence, et - un dispositif d'adaptation qui produit un signal de mesure corrigé au moyen d'une correction additive du signal de mesure avec le signal de correction. Le dispositif capteur conforme à l'invention se distingue par le fait qu'un signal de mesure corrigé suit d'une manière continue des fluctuations d'une seconde tension de référence et qu'il peut se réaliser d'une manière simple sur un circuit intégré. L'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la grandeur devant être mesurée par le détecteur est le débit d'air, - le détecteur est une résistance chauffante qui est dépendante de la température, - le dispositif capteur est relié d'une manière électriquement conductrice à un convertisseur analogique- numérique qui produit un signal de mesure numérique en fonction de la seconde tension de référence et du signal de mesure corrigé. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention est exposé ci-après en détail en regard du dessin schématique. La figure 1 représente un schéma de principe d'un dispositif capteur conforme à l'invention. Une première source de tension de référence 1 produit une première tension de référence UREF1 (par exemple 5 volts). Un détecteur est réalisé sous forme d'une résistance chauffante RH et est relié d'une manière électriquement conductrice à la première source de tension de référence 1. Une première résistance R1 est montée en série par rapport à la résistance chauffante RH. La résistance chauffante RH et la première résistance R1 constituent par conséquent un diviseur de tension, une tension de mesure UM, qui est prélevée entre la résistance chauffante RH et la première résistance R1, constituant un signal de mesure. La tension de mesure UM fournit une valeur pour un débit d'air dans une ligne d'aspiration d'un moteur à combustion interne. La résistance chauffante RH et la résistance R1 peuvent aussi être disposées dans une première branche d'un circuit en pont non représenté. Une résistance de température à valeur ohmique élevée est montée dans une deuxième branche du circuit en pont. Un dispositif de commande est associé au circuit en pont, ce dispositif de commande réglant un courant, qui passe dans le pont, dans un sens tendant à rendre minimale une tension diagonale du pont. Par conséquent, le signal de mesure est indépendant de la température environnante et représente le débit d'air. Le circuit en pont et le dispositif de commande qui lui est associé sont connus en soi dans des débitmètres d'air. La première source de tension de référence 1 est reliée d'une manière électriquement conductrice à un premier convertisseur courant-tension 2 qui, dans le présent exemple de mise en oeuvre, est réalisé sous forme d'une résistance de référence et qui produit un premier courant de référence IREF1. Une seconde source de tension de référence 3 est reliée d'une manière électriquement conductrice à un second convertisseur courant-tension 4 qui, dans le présent exemple de mise en oeuvre, est réalisé sous forme d'une résistance de référence et qui produit un second courant de référence IREF2- Un dispositif de correction 5 est pourvu d'un circuit diviseur 51 et d'un circuit multiplicateur 52. Par ses entrées, le circuit diviseur 51 est relié d'une manière électriquement conductrice au premier convertisseur courant-tension 2 et au second convertisseur courant- tension 4. Le circuit diviseur 51 produit un courant Iv qui correspond au quotient (IREF1/IREF2) du second courant de référence IREF2 et du premier courant de référence IREF1- Le circuit multiplicateur 52 est relié d'une manière électriquement conductrice à une prise de tension, qui est située sur la résistance de chauffage RH et sur laquelle la tension de mesure UM est appliquée, et à la sortie du circuit diviseur 51. Le circuit multiplicateur 52 contient une source de courant commandée en tension, non représentée, qui produit un courant de mesure IM correspondant à la tension de mesure UM. A sa sortie, le circuit multiplicateur 52 produit un courant de correction IK qui correspond au produit du courant de mesure IM et du courant Iv. Le circuit diviseur 51 et le circuit multiplicateur 52 sont avantageusement réalisés sous forme de circuits à miroir de courant et de deux ou quatre multiplicateurs à quadrant et peuvent par conséquent être facilement réalisés dans un circuit intégré. Le dispositif d'adaptation 6 comporte un amplificateur non inverseur qui comprend un amplificateur opérationnel OP, une résistance R2 et une résistance R3. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel OP est reliée à la prise de tension. La tension de mesure UM lui est donc appliquée. L'amplificateur non inverseur est relié au circuit multiplicateur 52 entre la résistance R2 et la résistance R3. Le courant de correction IK est appliqué par le circuit multiplicateur 52 dans le sens indiqué. On obtient donc, comme signal de mesure corrigé, une tension de mesure corrigée UMK donnée par la relation suivante: UMK =U(JM 1+ +IK -R2 MK M (R3) Le dispositif de correction 16 comporte de préférence, à sa sortie, un amplificateur de courant dont le gain est préfixé de façon que le relèvement maximal de la tension de mesure corrigée UMK qui est dû au courant de correction IK corresponde à la fluctuation maximale de la seconde tension de référence UREF2. Etant donné que le courant de correction IK effectue une correction additive de la tension de mesure corrigée, des dispersions du courant de correction IK ne se font ressentir que faiblement. Ainsi, le circuit multiplicateur 52 et le circuit diviseur 51 peuvent être réalisés d'une manière simple. Le dispositif capteur peut être relié d'une manière électriquement conductrice à un convertisseur analogique- numérique 7 auquel la seconde source de tension de référence 3 est associée. Le convertisseur analogique- numérique 7 produit un signal de mesure numérique, qui est une tension de mesure numérique UMD, en fonction de la seconde tension de référence UREF2 et de la tension de mesure corrigée UMK. Dans une forme de mise en oeuvre de l'invention, la tension de mesure numérique UMD est appliquée à une commande de moteur qui calcule, en fonction de la tension de mesure numérique UMD, un instant d'injection et une durée d'injection pour une valve d'injection. Il importe peu pour l'invention que le convertisseur analogique-numérique et la seconde source de tension de référence qui lui est associée constituent un ensemble unitaire structurel avec les autres éléments du dispositif capteur. Le convertisseur analogique- numérique et la seconde source de signal de référence peuvent donc faire aussi partie d'une commande de moteur. L'invention ne se limite pas aux formes de mise en oeuvre ici représentées. C'est ainsi que le courant IV peut représenter aussi une autre relation fonctionnelle entre le premier et le second courants de référence. Par exemple, dans une autre forme de mise en oeuvre de l'invention, le courant IV résulte d'une différence entre les premier et second courants de référence IEF1, IEF2- En alternative à la tension de mesure UM, la tension de mesure corrigée UMK peut aussi être appliquée au circuit multiplicateur 52 à la façon d'une réaction. L'invention ne se limite pas non plus à la réalisation décrite du détecteur. C'est ainsi que la grandeur physique devant être mesurée par le détecteur peut aussi être une température, une pression ou une déformation. Le détecteur est alors par exemple réalisé sous forme d'une résistance dépendant de la température, sous forme d'un élément piézorésistif, sous forme d'un capteur de pression ou sous forme d'une résistance de jauge de contrainte. REVENDICATIONS 1. Dispositif capteur, caractérisé en ce qu'il comprend: - une première source de tension de référence (1) qui produit une première tension de référence (UREF1), - un détecteur qui produit un signal de mesure dépendant de la première tension de référence (UREF1) et de la grandeur devant être mesurée par le détecteur, - un premier convertisseur couranttension (2) qui convertit la première tension de référence (UREF1) en un premier courant de référence (IREF1), - un second convertisseur couranttension (4) qui est relié d'une manière électriquement conductrice à une seconde source de tension de référence (3) produisant une seconde tension de référence (UREF2), le second convertisseur courant-tension (4) convertissant la seconde tension de référence (UREF2) en un second courant de référence (IREF2), - un dispositif de correction (5) qui produit un signal de correction en fonction du signal de mesure, du premier courant de référence (IREF1) et du second courant de référence (IMF2), et - un dispositif d'adaptation (6) qui produit un signal de mesure corrigé au moyen d'une correction additive du signal de mesure avec le signal de correction. 2. Dispositif capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur devant être mesurée par le détecteur est le débit d'air. 3. Dispositif capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le détecteur est une résistance chauffante (RH) qui est dépendante de la température. 4. Dispositif capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est relié d'une manière électriquement conductrice à un convertisseur analogique- numérique (7) qui produit un signal de mesure numérique en fonction de la seconde tension de référence (UREF2) et du signal de mesure corrigé.