Brevet FR2770054A1 — publié le 19990423

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de filtrage de signaux électriques, conçus pour éliminer les perturbations parasites superposées à la partie utile de ces signaux. La présente invention s'applique notamment, mais non exclusivement, au filtrage des signaux électriques générés par des capteurs de niveau de liquides contenus dans des réservoirs de véhicules automobiles, par exemple le niveau de carburant. On a déjà proposé de nombreux dispositifs de filtrage de signaux électriques. Cependant les dispositifs jusqu'ici proposés ne donnent pas totalement satisfaction, en particulier pour le filtrage des signaux issus de capteurs de niveaux installés sur véhicules automobiles, en raison des fortes perturbations de ces niveaux résultant des accélérations et des forces qui s'exercent sur ces véhicules et par conséquent sur les liquides qu'ils contiennent. La Demanderesse a décrit dans le document FR-A-2 715 781, un dispositif de filtrage piloté par des moyens de commande qui comprennent - des moyens de détection aptes à détecter les croisements entre le signal d'entrée et une valeur filtrée de ce signal d'entrée, - des moyens de temporisation relancés à chaque croisement décelé par les moyens de détection, - des moyens de blocage du filtre si aucun croisement n'est décelé par les moyens de détection avant la fin de la temporisation, et de déblocage du filtre lors du premier croisement décelé par les moyens de détection aprés blocage du filtre. Plus précisément encore, selon le mode de réalisation préférentiel décrit dans le document FR-A-2 715 781, les moyens de blocage sont adaptés pour modifier la constante de temps du filtre, en allongeant cette constante de temps, par exemple dans un rapport 16, à la fin de la temporisation. La présente invention a maintenant pour but de proposer de nouveaux moyens permettant d'améliorer les propriétés des dispositifs de filtrage. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif de filtrage de signaux électriques, notamment de signaux générés par des capteurs de niveau de carburant contenu dans des réservoirs de véhicules automobiles, du type comprenant un filtre principal, des moyens de détection aptes à détecter les croisements entre le signal d'entrée et une valeur filtrée de ce signal d'entrée, des moyens de temporisation relancés par les croisements décelés par les moyens de détection, et des moyens de contrôle adaptés pour modifier la constante de temps du filtre à la fin de la temporisation, caractérisé par le fait que les moyens de contrôle sont adaptés pour réduire la constante de temps du filtre à la fin de la temporisation, si celle-ci est atteinte. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de la présente invention - la constante de temps du filtre en mode lent est comprise entre 10 et 25 mn, très préférentiellement de l'ordre de 17 mn, - la constante de temps du filtre en mode rapide est comprise entre 30 s et 5 mn, très préférentiellement de l'ordre de 2 mn, - la temporisation est comprise entre 30 s et 5 mn, préférentiellement entre 1 mn et 3 mn, très préférentiellement de l'ordre de 2 mn. Ainsi comme on l'exposera plus en détail par la suite, la présente invention propose de nouveaux moyens de filtrage dans lesquels la constante de temps évolue sensiblement de façon inverse aux dispositions décrites dans le document FR-A-2 715 781. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation préférentiel d'un filtre et des moyens de commande associés conformes à la présente invention, - la figure 2 illustre schématiquement le signal issu d'un capteur de niveau de carburant et le niveau filtré en sortie du filtre conforme à l'invention, - la figure 3 illustre les mêmes signaux au cours d'une phase préliminaire de mise en service du circuit de filtrage, et - la figure 4 représente la réponse du filtre conforme à la présente invention, à un échelon de tension, selon deux variantes de réalisation conformes à la présente invention On a illustré sur la figure I annexée un circuit de filtrage conforme à la présente invention comprenant - un préfiltre 10, - un filtre principal 20, - un module de détection de croisement 30, - une temporisation 40, - un module de commande de mode 50, - un compteur de croisement 60, et - un module 70 de commande de logomètre. Le préfiltre 10 reçoit sur son entrée 12 le signal à filtrer issu d'un capteur de niveau. Il a sa sortie 14 reliée à l'entrée 22 du filtre 20. Le préfiltre 10 a pour fonction de limiter la vitesse de balayage à l'entrée du filtre principal 20 et permet de diminuer la fréquence d'échantillonnage du filtre principal 20. Sa vitesse est typiquement de l'ordre de 1 seconde sur toute la plage de fonctionnement, soit du plein au vide dans le cas d'une application à la détection d'un niveau de carburant dans un réservoir de véhicule automobile. Il limite la vitesse de montée de l'aiguille indicatrice, évite les suroscillations pour les logomêtres et évite le décrochage pour les moteurs pas à pas. Le filtre principal 20 est de préférence un filtre de premier ordre. Il possède deux constantes de temps disponibles susceptibles d'être sélectionnées alternativement selon l'état d'une sortie 52 du module de commande 50. Ces deux constantes de temps sont typiquement respectivement de 2 mn en régime rapide et 17 mn en régime lent Le filtre 20 est avantageusement un filtre numérique. Le calcul est fait par exemple sur 24 bits pour une résolution de 10 bits en entrée et sortie. Le filtre 20 assure de préférence la fonction de filtrage suivante FILT(t) = FILT(t- 1) + (1/C) [NIV(t) - FILT(t i )j dans laquelle FILT est la valeur filtrée sur 24 bits disponible sur la sortie 24 du filtre 20, C détermine la constante de temps imposée par le module 50, NIV est le niveau non filtré sur l'entrée 22. Avec une vitesse d'échantillonnage de 62,5 ms imposée par un signal d'horloge H appliqué sur une entrée 26 du filtre 20, on obtient, selon l'état de la sortie 52 du module 50, les constantes de temps suivantes Mode lent : Ticnt = 214 * 62,5 ms = 1024 s soit environ 17 mn Mode rapide : Trap = 211 * 62,5 ms = 128 s soit environ 2 mn. Le filtre 20 peut comprendre - un soustracteur qui calcule NIV(t) - FILT(t-1) en retranchant du signal disponible en entrée, la valeur du signal disponible sur la sortie d'un registre, laquelle sortie correspond également à la sortie des moyens de filtrage 20, - un diviseur qui divise le signal de sortie du soustracteur par la constante de temps C, - un additionneur qui additionne la valeur FILT(t-i) (prélevée sur la sortie du registre) au signal issu du diviseur, et enfin - le registre précité de valeur filtrée. Celui-ci est cadencé par le signal d'horloge H appliqué sur l'entrée 26. La valeur filtrée FILT(t) disponible sur la sortie de l'additionneur rafraîchit ainsi périodiquement la valeur mémorisée dans le registre. Pour changer la constante de temps du filtre 20, le module de commande 50 modifie les paramètres du diviseur précité. Le module de détection de croisement 30 a pour fonction de détecter les croisements entre le signal d'entrée (plus précisément entre le signal préfiltré issu du préfiltre 10) et le signal filtré délivré par le filtre principal 20. Pour cela le module 30 compare les signaux respectivement NIV disponible sur l'entrée 22 du filtre 20 et FILT délivré à la sortie de ce filtre 20. De préférence la détection de croisement est effectuée en surveillant le signe de l'écart FILT-NIV entre deux mesures. Le module de commande 50 a pour fonction de contrôler la temporisation 40 et le module de comptage 60 en fonction de la sortie du comparateur 30 et de piloter la constante de temps du filtre 20, par sa sortie 52, en fonction de l'état de la temporisation 40. La temporisation 40 est conçue typiquement pour assurer un décompte de l'ordre de 2 mn. Elle est réinitialisée par le module 50, par un signal appliqué par ce dernier sur une ligne 54, selon les croisements détectés par le comparateur 30. La temporisation 40 est de préférence remise à zéro à chaque détection de croisement. De préférence les moyens de temporisation 40 sont formés d'un décompteur lequel est chargé à une valeur prédéterminée représentative de la temporisation recherchée à chaque croisement décelé par les moyens de détection 30. Le contenu du compteur est alors décrémenté au rythme d'un signal d'horloge. La temporisation 40 signale l'atteinte du décompte à 2 mn, sans remise à zéro, sur une ligne 42 reliée au module de commande 50. Lorsque la fin de la temporisation (2 mn) est ainsi atteinte, le module de commande 50 impose au filtre 20, de passer du régime lent (constante de temps de l'ordre de 17 mn) à un régime rapide (constante de temps de l'ordre de 2 mn), par sa ligne de commande 52. De préférence le module de commande 50 n'autorise un retour en mode lent pour le filtre 20, que lorsque plusieurs, typiquement 2, croisements sont intervenus. Ceux-ci sont comptabilisés dans le module de comptage 60. Sur la figure 2 on a représenté un signal NIV présentant une forte pente descendante à l'instant t1 et une forte pente ascendante à l'instant t2. Pendant la période T3 le filtre 20 est en mode lent. Le signal filtré FILT décroît progressivement pour se rapprocher du signal d'entrée. Cependant aucun croisement n'étant détecté pendant le temps de temporisation de 2 mn consécutif à l'instant t1, le filtre 20 est placé en mode rapide à l'instant tio. Le signal filtré rejoint alors rapidement le signal d'entrée pendant la période T4. Après détection de deux croisements entre les signaux NIV et FILT, le filtre 20 est ramené en régime lent à l'instant t12 pendant une période T5 (il se rapproche alors lentement du signal d'entrée), puis commuté à nouveau, en mode rapide à l'instant t20 aucun croisement n ayant été détecté pendant 2 mn (il se rapproche alors plus rapidement du signal d'entrée). Le module de comptage 60 est également utilisé de préférence pour comptabiliser les croisements lors de la phase initiale de mise en service du circuit de filtrage. En effet de préférence lors de cette phase initiale de mise en service comme illustré sur la figure 3, - après une étape préliminaire accélérée TO dans laquelle le filtre 20 est rendu transparent (ou courtcircuité), seul le préfiltre 10 étant alors actif -, la valeur d'entrée est affichée et le filtre 20 est de préférence placé automatiquement en régime rapide (constante de temps de l'ordre de 2 mn) pendant une phase T1 tant qu'un nombre déterminé (par exemple 16, voire 8) de croisements n'est pas détecté par le module 30 et comptabilisé par le module 60 après cet affichage initial de la valeur d'entrée. Le filtre 20 est placé en mode lent à la fin de cette phase T1. Cette séquence particulière permet de traiter les cas de démarrage en pente ou en dévers. Cette phase préliminaire de mise en service, y compris la phase accélérée TO est pilotée par le module de commande 50. En résumé, le circuit de filtrage conforme à la présente invention présente trois modes de fonctionnement 1) Mode accéléré A l'initialisation seul le préfiltrage 10 agit. La vitesse de montée de l'aiguille est typiquement limitée à 1 s pour couvrir la plage maximale d'affichage. 2) Mode lent En régime de fonctionnement normal le système reste en mode lent tant qu'il voit des croisements. Dans ce mode le filtre 20 du premier ordre a une constante de temps de l'ordre de 17 mn. 3) Mode rapide Dans ce mode la constante de temps du filtre 20 est de l'ordre de 2 mn. Ce mode est utilisé au démarrage (phase Tl) et lorsqu'aucun croisement n'est détecté entre les signaux NIV et FILT, pendant le temps de décomptage défini par la temporisation 40. Suivant une variante de réalisation, I'initialisation de l'affichage, lors de la mise en service du circuit de filtrage, est opérée selon les modalités suivantes - quelques (par exemple 10) secondes après la coupure du +apc, une moyenne A de plusieurs (par exemple 8) mesures du niveau instantané de carburant est effectuée, - à la remise du +apc, une moyenne B de plusieurs (par exemple 8) mesures du niveau instantané de carburant est effectuée. Si l'écart entre les moyennes A et B est supérieur à x (par exemple 4) litres, la valeur affichée est la valeur B . Sinon, on affiche la valeur amortie correspondant au signal filtré délivré par le circuit selon le processus défini précédemment. Le module de sortie 70 peut être adapté pour piloter différents moyens d'exploitation du signal FILT. De préférence le module de sortie 70 est adapté pour piloter un logomètre dont l'arbre de sortie est muni d'une aiguille ainsi entraînée à rotation. La conception de tels circuits de commande de logomètre 70 est bien connue en elle-même de l'homme de l'art et ne sera donc pas décrite plus en détail par la suite. A titre d'exemple non limitatif, on pourra se référer au document FR-A-2 640 744 pour la compréhension de la structure de ce module de sortie. Par rapport aux dispositions décrites dans le document FR-A-2 715 781, I'homme de l'art comprendra que la présente invention permet d'améliorer la convergence du signal de sortie filtré, vers la valeur réelle du signal d'entrée. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. Ainsi si selon le mode de réalisation préférentiel décrit précédemment, le module de filtrage 10 est de type numérique, en variante on peut envisager d'utiliser un module de filtrage de type analogique associé à des moyens de commande adaptés équivalents au module de commande 50 précédemment décrit. Le dispositif de filtrage conforme à la présente invention peut trouver notamment application dans un circuit de traitement du signal de sortie d'un capteur analogique résistif, par exemple un capteur de niveau, comprenant d'une part un moyen de filtrage numérique et d'autre part un module formant convertisseur numérique/impédance intercalés en série entre la sortie du capteur et l'entrée d'une charge associée, par exemple un indicateur logométrique, ledit convertisseur numérique/impédance présentant une impédance de sortie variable et fonction du signal de sortie du moyen de filtrage numérique, qui est équivalente à la résistance de sortie du capteur. Un tel circuit de traitement est décrit dans le document FR-A-2 702 044. Selon une mise en oeuvre préférentielle, le convertisseur numérique/impédance précité comprend des moyens de mesure de la tension aux bornes de la charge et un étage de sortie du type source de courant commandé pour délivrer un courant proportionnel au rapport entre la tension mesurée aux bornes de la charge et la résistance de sortie du capteur. On a illustré en trait continu, sur la figure 4 annexée, la réponse d'un filtre conforme au mode de réalisation précité, suite à un échelon d'entrée. On aperçoit sur cette figure que la constante de temps du filtre est réduite à l'instant ta (aucun croisement n'ayant été détecté pendant la temporisation). On a illustré par ailleurs en traits interrompus, sur la figure 4 la réponse d'un filtre conforme à un autre mode de réalisation de la présente invention, selon lequel, plusieurs temporisations successives sont mises en oeuvre, et à la fin de chaque temporisation, la constante de temps du filtre est réduite un peu plus, si aucun croisement n'est détecté. A titre d'exemple non limitatif, à la fin de chaque temporisation, la constante de temps du filtre peut être réduite d'un facteur 2 si aucun croisement n'est détecté. Plus précisément encore selon un mode de réalisation particulier et non limitatif, le filtre met en oeuvre 4 temporisations successives de 45 sec. chacune, la constante de temps du filtre, de l'ordre de 17mn en régime lent initial, étant divisée par 4 à la fin de la première temporisation et étant divisée par 2 à la fin des temporisations suivantes si celles-ci sont atteintes sans détection de croisement. En variante la durée des temporisations successives et le facteur de réduction appliqué à la fin de celles-ci, peut différer d'une temporisation à l'autre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtrage de signaux électriques, notamment de signaux générés par des capteurs de niveau de carburant contenu dans des réservoirs de véhicules automobiles, du type comprenant un filtre principal (20), des moyens de détection (30) aptes à détecter les croisements entre le signal d'entrée (NIV) et une valeur filtrée (FILT) de ce signal d'entrée, des moyens de temporisation (40) relancés par les croisements décelés par les moyens de détection (30), et des moyens de contrôle (50) adaptés pour modifier la constante de temps du filtre principal (20) à la fin de la temporisation, caractérisé par le fait que les moyens de contrôle (50) sont adaptés pour réduire la constante de temps du filtre (20) à la fin de la temporisation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la constante de temps du filtre en mode rapide est comprise entre 30 s et 5 mn, très préférentiellement de l'ordre de 2 mn. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la constante de temps du filtre en mode lent est comprise entre 10 et 25 mn, très préférentiellement de l'ordre de 17 mn. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la temporisation est comprise entre 30 s et 5 mn, préférentiellement entre 1 mn et 3 mn, très préférentiellement de l'ordre de 2 mn. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le filtre principal (20) est précédé d'un préfiltre (10). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le filtre principal (20) est court-circuité dans une phase initiale de mise en service. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le module de filtrage est un filtre de type numérique. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le module de filtrage est un filtre du premier ordre. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé parle fait que le filtre principal (20) met en oeuvre la fonction de filtrage FILT(t) = FILT(t- 1) + (1/C) [NIV(t) - FILT(t- 1)] dans laquelle: FILT est la valeur filtrée, C détermine la constante de temps, NIV est le niveau non filtré en entrée. 10. Dispositif selon le revendication 9, caractérisé par le fait que le filtre principal (20) comprend - un soustracteur qui calcule NIV(t) - FILT(t-1) en retranchant du signal disponible en entrée, la valeur du signal disponible sur la sortie d'un registre, laquelle sortie correspond également à la sortie des moyens de filtrage (20), - un diviseur qui divise le signal de sortie du soustracteur par la constante de temps C, - un additionneur qui additionne la valeur FILT(t-1) prélevée sur la sortie du registre au signal issu du diviseur, et enfin - le registre précité cadencé par un signal d'horloge H. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la constante de temps est modifiée par modification des paramètres du diviseur. 12.Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les moyens de contrôle (50) n'autorisent un retour en mode lent pour le filtre principal (20) que lorsque plusieurs croisements sont détectés. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que les moyens de contrôle (50) n'autorisent un retour en mode lent pour le filtre principal (20) que lorsque deux croisements sont détectés. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que dans une phase initiale de mise en service, le filtre principal (20) est placé automatiquement en régime rapide tant qu'un nombre déterminé, par exemple 16, de croisement n'est pas détecté. 15. Application selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il met en oeuvre plusieurs temporisations successives à la fin de chacune desquelles la constante de temps du filtre est progressivement réduite si aucun croisement n'est détecté. 16. Application selon la revendication 15, caractérisé par le fait que la durée de chaque temporisation est de l'ordre de 45s. 17. Application selon l'une des revendications 15 à 16, caractérisé par le fait que la constante de temps du filtre est réduite d'un facteur 2 à la fin de chaque temporisation. 18. Application selon l'une des revendications 15 à 16, caractérisé par le fait qu'il met en oeuvre 4 temporisations successives de l'ordre de 45s chacune, la constante de temps du filtre, par exemple de l'ordre de 17mn en régime lent initial, étant divisée par 4 à la fin de la première temporisation et étant divisée par 2 à la fin des temporisations suivantes. 19. Application du dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 18 au traitement du signal de sortie d'un capteur résistif sur véhicule automobile.