Brevet FR2770291A1 — publié le 19990430

La présente invention concerne un dispositif de mesure de déplacement, destiné à au moins deux applications présentant au moins des caractéristiques de courses de déplacement différentes. On connaît déjà dans l'état de la technique, des dispositifs de mesure de déplacement qui comportent un capteur de déplacement dont la sortie délivre un signal de tension proportionnel à la mesure du déplacement et est reliée à des moyens de traitement de signal. De tels capteurs de déplacement sont par exemple constitués par des capteurs rotatifs, de type magnétique ou autres. De façon générale dans l'état de la technique, chaque dispositif de mesure est conçu pour une application particulière présentant des caractéristiques de course de déplacement et de précision spécifiques. On conçoit alors qu'il convient de développer pour chaque application souhaitée, un capteur présentant les caractéristiques souhaitées et que ceci se traduit par des coûts de développement et de fabrication relativement importants de ceux-ci. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant un dispositif de mesure de déplacement qui puisse être utilisé dans au moins deux applications présentant des caractéristiques par exemple de course de déplacement différentes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de déplacement, destiné à au moins deux applications présentant au moins des caractéristiques de courses de déplacement différentes, du type comportant un capteur de déplacement dont la sortie délivre un signal de tension proportionnel à la mesure du déplacement et est reliée à des moyens de traitement de signal, caractérisé en ce que les moyens de traitement de signal comprennent des moyens débrayables sous la commande d'un signal d'application, de limitation de la tension de sortie pleine échelle du dispositif, comportant des moyens de génération de valeurs de tensions de seuil limites haute et basse, des moyens de comparaison de la tension de sortie du capteur aux valeurs de tensions de seuil et des moyens de commutation pilotés par les moyens de comparaison pour délivrer le signal de tension de sortie du capteur si celui-ci est compris entre les valeurs de tensions de seuil limites, la valeur de tension de seuil limite basse si la tension de sortie du capteur est inférieure à cette valeur et la valeur de tension de seuil limite haute si la tension de sortie du capteur est supérieure à cette valeur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un dispositif de mesure de déplacement selon l'invention; - les Figs.2 et 3 représentent les sorties dynamiques d'un tel dispositif de mesure de déplacement pour deux applications différentes présentant des courses de déplacement différentes; - la Fig.4 représente un schéma synoptique illustrant l'implantation de moyens débrayables de limitation de la tension de sortie pleine échelle dans un dispositif de mesure selon l'invention; - la Fig.5 représente un schéma synoptique illustrant un exemple de réalisation de tels moyens; et - les Figs.6 et 7 représentent des schémas synoptiques illustrant deux modes de réalisation de ponts de résistances entrant dans la constitution d'un tel dispositif. La présente invention concerne donc un dispositif de mesure de déplacement destiné à au moins deux applications présentant au moins des caractéristiques de course de déplacement différentes. Ceci permet alors de réaliser un dispositif de mesure de déplacement utilisant des moyens communs pour au moins deux applications distinctes par exemple sur un véhicule automobile, de façon à réduire au maximum les coûts de développement et de fabrication de ces dispositifs. A titre d'exemple, on peut citer deux applications qui sont l'une, une mesure d'angle pour une application moteur, telle que par exemple une mesure d'angle papillon et l'autre, une mesure d'angle pour une application mécanique, telles que par exemple une mesure d'angle sur des moyens de suspension d'un véhicule. Bien entendu, d'autres applications peuvent être envisagées. Deux différences majeures existent entre ces deux applications. L'une de ces différences concerne la course de déplacement angulaire qui est de 90* par exemple pour l'application moteur et de 120 par exemple pour l'application mécanique. L'autre de ces différences concerne la précision demandée pour chacune de ces applications, qui est sévère pour l'application moteur dans le début de la dynamique de sortie par exemple jusqu'à 10 d'angle et sévère pour l'application mécanique dans la partie intermédiaire de la dynamique de sortie, c'est-à-dire autour par exemple de 60- d'angle. Le dispositif de mesure de déplacement selon l'invention permet de réaliser ces deux mesures. A cet effet, et comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif de mesure selon l'invention comporte de fa çon classique, un capteur de déplacement désigné par la référence générale 1 sur cette figure, dont la sortie délivre un signal de tension proportionnel à la mesure du déplacement et est reliée à des moyens de traitement de signal désignés par la référence générale 2. Le capteur de déplacement peut par exemple alors être un capteur rotatif de type par exemple magnétique, tandis que les moyens de traitement raccordés à la sortie de celui-ci, sont alimentés entre une tension d'alimentation Vcc et la masse et délivrent un signal de sortie S au reste des circuits du véhicule par exemple. Comme on l'a indiqué précédemment, les deux applications présentent des courses de déplacement différentes, telles que par exemple 90 pour l'application moteur comme cela est représenté sur la figure 2, et par exemple 120* pour l'application mécanique comme cela est représenté sur la figure 3. Ces figures 2 et 3 illustrent effectivement les plages dynamiques de sortie de tension du dispositif pour ces deux applications et on fixe des valeurs extrêmes inférieure et supérieure de ces plages dynamiques égales à 5% et 90% respectivement de la tension d'alimentation Vcc du dispositif. En effet, on peut réserver des parties basse et haute de ces plages dynamiques de sortie pour constituer des plages de diagnostic de fonctionnement du dispositif de mesure. C'est ainsi par exemple que ces plages peuvent être utilisées pour détecter des dysfonctionnements tels que des courts-circuits ou des pertes de connexion du dispositif de mesure. Ces parties de plages de tension de sortie du dispositif constituant les plages de diagnostic de fonctionnement de celui-ci peuvent être comprises entre 0 et 2,5% et 95% et 100% respectivement de la tension d'alimentation Vcc du dispositif. On conçoit alors en regard de la figure 2, que pour l'application moteur, la course angulaire de déplacement est de 90 et que la tension de sortie du dispositif varie entre 5% et 90% de la tension d'alimentation Vcc de celui-ci pour délivrer l'information correspondante. On notera également que dans cette application moteur, présentant la course de déplacement la plus petite, des moyens de butée mécaniques peuvent être associés à la partie mobile du capteur pour limiter la course de déplacement angulaire de celle-ci à 90' et éviter ainsi d'atteindre les plages de diagnostic de la dynamique de sortie. Par contre, et comme on peut le voir sur la figure 3, pour l'application mécanique dans laquelle la course de déplacement angulaire est de 120', on risque alors d'atteindre ces plages de diagnostic. Pour éviter ceci, on définit des valeurs limites inférieure et supérieure Vlim basse et Vlim haute de la plage dynamique de sortie de tension du dispositif égales à 5% et 90% respectivement de la tension d'alimentation Vcc de ce lui-ci, à l'aide de tensions de seuil limites basse et haute respectivement qui correspondent à ces valeurs. Dans l'exemple de réalisation qui sera décrit plus en détail par la suite, on limite de façon électrique la plage dynamique de sortie à ces valeurs de tensions limites basse et haute, respectivement, par l'intermédiaire de moyens de limitation de la tension de sortie pleine échelle du dispositif, débrayables sous la commande d'un signal d'application, c'est-à-dire d'un signal indiquant au dispositif quelle est l'application dans laquelle il est implanté. C'est ainsi par exemple et comme on peut le voir sur la figure 4, que ces moyens débrayables de limitation de la tension de sortie pleine échelle de ce dispositif, peuvent comporter un bloc butée de tension désigné par la référence générale 3 sur cette figure, alimenté entre la tension d'alimentation Vcc et la masse et recevant un signal d'application désigné par MEC/MOT sur cette figure, pour indiquer à ce bloc que l'application est une application mécanique MEC, comme par exemple pour la suspension ou moteur MOT, comme par exemple pour l'angle papillon. Un tel bloc est alors interposé par exemple entre un premier amplificateur 4 et un second amplificateur 5 des moyens de traitement, raccordés en série à la sortie du capteur. Ces amplificateurs sont référencés sur une tension de référence Vref non nulle, comprise entre la masse et la tension d'alimentation du dispositif, et qui comme cela sera décrit plus en détail par la suite, permet de réaliser une calibration du capteur. On conçoit alors que le bloc butée de tension reçoit en entrée un signal Vin issu du capteur et passant à travers le premier amplificateur 4 des moyens de traitement et délivre un signal Vout, qui après passage dans le second amplificateur 5, constitue le signal de sortie S des moyens de traitement. En fait, et comme cela sera décrit plus en détail par la suite, ce second amplificateur 5 des moyens de trai tement peut être soit un amplificateur suiveur de tension, soit un amplificateur de gain non unitaire. Ces amplificateurs seront décrits plus en détail par la suite. Si l'on se reporte maintenant à la figure 5, qui décrit plus en détail un schéma synoptique d'un exemple de réalisation de ce bloc butée de tension 3, on peut constater que celui-ci comporte des moyens de génération des valeurs de tensions de seuil limites haute et basse, Vseuil haut et Vseuil bas, qui sont désignés par la référence générale 6 sur cette figure et qui sont par exemple constitués par un pont de résistances qui sera décrit plus en détail par la suite. Ce pont de résistances est alimenté entre la tension d'alimentation Vcc du dispositif et la masse et délivre les valeurs de tensions de seuil Vseuil haut et Vseuil bas. Le bloc butée de tension comportent également des moyens de comparaison, désignés par la référence générale 7 sur cette figure 5, de la tension de sortie du capteur, c'est-à-dire de la tension Vin, aux valeurs de tensions de seuil délivrées par le pont 6. C'est ainsi par exemple que ces moyens de comparaison comportent deux comparateurs désignés par la référence générale 8 et 9 respectivement, recevant chacun sur une entrée, le signal de sortie du capteur Vin et sur une autre entrée, l'un, c'est-à-dire le comparateur 9, la valeur de tension de seuil limite basse et l'autre, c'est-à-dire le comparateur 8, la valeur de tension de seuil limite haute. Les sorties de ces comparateurs 8 et 9 sont reliées à une unité logique combinatoire désignée par la référence générale 10 sur cette figure, recevant le signal d'application MEC/MOT et qui est adaptée pour piloter le fonctionnement de trois commutateurs respectivement 11,12 et 13, dont les sorties sont raccordées en commun et délivrent le signal de sortie Vout du bloc butée de tension. Ces commutateurs sont par exemple des commutateurs à semi-conducteur. L'un de ces commutateurs, c'est-à-dire par exemple le commutateur 11, reçoit le signal Vin issu du capteur, un autre de ces commutateurs, c ' est-à-dire par exemple le commutateur 12 reçoit la valeur de tension de seuil limite haute, tandis qu'un autre commutateur, c'est-à-dire par exemple le commutateur 13, reçoit la tension de seuil limite basse. On conçoit alors que dans ce bloc butée de tension, le signal Vin issu du capteur est comparé aux valeurs de tensions de seuil limites haute et basse et que le résultat de ces comparaisons est entré dans l'unité logique combinatoire qui, en fonction du signal d'application permettant de valider/invalider son fonctionnement, contrôle le fonctionnement des commutateurs 11,12 et 13. Si l'unité logique combinatoire n'est pas activée, le commutateur 11 est fermé pour délivrer en sortie du bloc butée de tension, le signal de sortie du capteur. Si l'unité logique combinatoire est activée, indiquant alors que le capteur est implanté sur une application mécanique par exemple du véhicule, les commutateurs 11,12 et 13 sont alors pilotés par cette unité en fonction du niveau de la tension de sortie du capteur Vin. En effet, si la tension de sortie du capteur est comprise entre les valeurs de tensions de seuil limites haute et basse, l'unité logique combinatoire pilote à la fermeture le commutateur 11 pour délivrer en sortie du bloc butée de tension, ce signal Vin. Par contre, si la tension de sortie du capteur est inférieure à la valeur de tension de seuil limite basse, l'unité logique combinatoire est adaptée pour piloter à la fermeture le commutateur 13 pour délivrer cette valeur de seuil limite basse en sortie du bloc butée de tension. Enfin, si la tension de sortie du capteur est supérieure à la valeur de tension de seuil limite haute, l'unité logique combinatoire est adaptée pour piloter à la fermeture le commutateur 12 et délivrer en sortie du bloc butée de tension, cette valeur. Ceci permet alors d'obtenir la plage dynamique de sortie de tension du dispositif telle qu'illustrée sur la figure 3, dans laquelle les valeurs limites basse et haute correspondent respectivement à 5% et 90% de la tension d'alimentation du dispositif et donc aux valeurs extrêmes inférieure et supérieure de la plage dynamique de sortie de tension du dispositif, afin de limiter la tension de sortie pleine échelle du dispositif, dans l'application. Comme on l'a indiqué précédemment, le second amplificateur 5 décrit en regard de la figure 4 peut être un amplificateur suiveur de tension. Dans ce cas, le pont de résistances 6 décrit en regard de la figure 5, peut être constitué par un pont classique de résistances tel qu'illustré sur la figure 6, dans laquelle on peut constater que ce pont comporte par exemple trois résistances en série 14,15 et 16, connectées entre la tension d'alimentation Vcc du dispositif et la masse. Dans ce cas, les valeurs de tensions de seuil limites haute et basse sont délivrées de part et d'autre de la résistance intermédiaire de ce pont, c'est-à-dire de part et d'autre de la résistance 15. Le gain du premier amplificateur 4 peut alors être réglable pour calibrer le capteur. Le second amplificateur 5 peut être un amplificateur de gain unitaire. Le pont de résistances 6 peut également être un pont de résistances référencé comme celui illustré sur la figure 7, dans laquelle on peut constater que ce pont comporte quatre résistances en série, respectivement 17,18,19 et 20, recevant entre les deux résistances intermédiaires 18,19, la tension de référence Vref. Les valeurs de tensions de seuil limites sont alors délivrées respectivement entre les première et seconde et les troisième et quatrième résistances du pont. Dans ces deux cas, le gain de l'amplificateur 4 et/ou la tension de référence Vref sont réglables pour permettre un calibrage du capteur. On conçoit alors que le dispositif de mesure de déplacement selon l'invention présente un certain nombre d'avantages car il permet d'utiliser une base commune, c'est-à-dire un seul capteur et des moyens de traitement uniques pour des applications différentes, présentant par exemple des courses de déplacement différentes. En fonction d'un signal d'application entré dans les moyens de traitement, ceux-ci sont alors adaptés pour limiter de façon électrique la tension de sortie pleine échelle du dispositif en comparant la tension de sortie du capteur à des valeurs de tensions de seuil limites haute et basse. De plus, un tel dispositif peut être calibré en fonction de l'application en réglant certains paramètres de celui-ci, tels que par exemple le gain d'amplification et/ou la tension de référence de ce dispositif. I1 va de soi bien entendu que différents modes de réalisation de ce dispositif peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de déplacement, destiné à au moins deux applications présentant au moins des caractéristiques de courses de déplacement différentes, du type comportant un capteur de déplacement (1) dont la sortie délivre un signal de tension (Vin) proportionnel à la mesure du déplacement et est reliée à des moyens de traitement de signal (2), caractérisé en ce que les moyens de traitement de signal comprennent des moyens (3) débrayables sous la commande d'un signal d'application (MEC/MOT), de limitation de la tension de sortie pleine échelle du dispositif, comportant des moyens (6) de génération de valeurs de tensions de seuil limites haute et basse, des moyens (7,10) de comparaison de la tension de sortie du capteur (Vin) aux valeurs de tensions de seuil (Vseuil bas, Vseuil haut) et des moyens de commutation (11,12,13) pilotés par les moyens de comparaison pour délivrer le signal de tension de sortie du capteur (Vin) si celui-ci est compris entre les valeurs de tensions de seuil limites, la valeur de tension de seuil limite basse (Vseuil bas) si la tension de sortie du capteur est inférieure à cette valeur et la valeur de tension de seuil limite haute (Vseuil haut) si la tension de sortie du capteur est supérieure à cette valeur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens débrayables de limitation (3) sont interposés entre un premier amplificateur (4) et un second amplificateur (5) des moyens de traitement, raccordés en série à la sortie du capteur (1). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les amplificateurs (4,5) sont référencés sur une tension de référence non nulle (Vref), comprise entre la masse et la tension d'alimentation (Vcc) du dispositif. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (6) de génération des valeurs de tensions de seuil comprennent un pont de résistances. 5. Dispositif selon les revendications 2 ou 3 et 4, caractérisé en ce que le second amplificateur (5) est un amplificateur suiveur de tension. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pont de résistances comporte trois résistances (14,15,16) en série entre la tension d'alimentation (Vcc) du dispositif et la masse, les valeurs de tensions limites étant délivrées de part et d'autre de la résistance intermédiaire (15) de ce pont. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le gain du premier amplificateur (4) est réglable pour calibrer le capteur. 8. Dispositif selon les revendications 2 ou 3 et 4, caractérisé en ce que le second amplificateur (5) est un amplificateur de gain unitaire. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le pont de résistances comporte quatre résistances (17,18,19,20) en série entre la tension d'alimentation (Vcc) du dispositif et la masse et recevant entre les deux résistances intermédiaires (18,19), la tension de référence (Vref), les valeurs de tensions de seuil limites étant délivrées respectivement entre les première et seconde et les troisième et quatrième résistances du pont. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le gain du premier amplificateur (4) et/ou la tension de référence (Vref) sont réglables pour calibrer le capteur. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de comparaison comportent deux comparateurs (8,9) recevant chacun sur une entrée, le signal de sortie du capteur (Vin) et sur une autre entrée, l'un, la valeur de tension de seuil limite basse (Vseuil bas) et l'autre la valeur de tension de seuil limite haute (Vseuil haut), en ce que les sorties de ces comparateurs (8,9) sont reliées à des entrées d'une unité logique combinatoire (10) de pilotage du fonctionnement de trois commutateurs (11,12,13) dont les sorties sont raccordées en commun et dont les entrées reçoivent pour le premier commutateur (11), le signal de tension (Vin) de sortie du capteur, pour le deuxième commutateur (13), la valeur de tension limite basse et pour le troisième commutateur (12), la valeur de tension limite haute et en ce que l'unité logi que combinatoire (10) reçoit le signal d'application (MEC/MOT) pour valider/invalider son fonctionnement. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les commutateurs (11,12,13) comprennent des commutateurs à semi-conducteur. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les valeurs extrêmes inférieure et supérieure de la plage dynamique de sortie de tension du dispositif sont égales à 5% et 90% respectivement, de la tension d'alimentation (Vcc) de celui-ci. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les valeurs de tensions de seuil limites basse et haute (Vseuil bas, Vseuil haut) respectivement, sont égales à 5% et 90% de la tension d'alimentation (Vcc) du dispositif. 15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que les portions de la plage de tension de sortie du dispositif comprises entre O et 2,5% et 95% et 100% respectivement de la tension d'alimentation (Vcc) du dispositif, correspondent à des plages de diagnostic de fonctionnement de celui-ci. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de déplacement (1) est un capteur rotatif. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le capteur (1) est un capteur magnétique. 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie mobile du capteur (1) est associée à des butées mécaniques de limitation de sa course de déplacement dans l'application présentant la course de déplacement la plus petite.