Brevet FR2769987A1 — publié le 19990423

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de commande des indicateurs mécaniques à commande électrique comportant des bobinages d'entrainement, notamment des indicateurs à bobines croisées tels que des logomètres. Les dispositifs indicateurs de type logomètre comprennent généralement plusieurs bobines croisées, soit de préférence deux bobines croisées à 90 , un axe guidé à rotation, un aimant solidaire de l'axe placé à l'intérieur des bobines, une aiguille indicatrice externe aux bobines et solidaire de l'axe, et des moyens de commande appliquant des signaux électriques aux bobines. Le plus souvent les logomètres comprennent également une chambre fixe entourant l'aimant et contenant un liquide d'amortissement, dans lequel baigne l'aimant. Chacune des bobines génère un champ magnétique proportionnel au courant qui la traverse. L'aimant se positionne selon la résultante de ces champs. Pour un logomètre à deux bobines, I'angle défini par l'aiguille indicatrice, par rapport à une position d'origine est donc déterminé par la relation tan-I Il 112, dans laquelle Il et 12 représentent des valeurs proportionnelles aux ampères-tours circulant respectivement dans les bobines. Dans le domaine automobile, les logomètres sont utilisés généralement pour visualiser une vitesse ou le nombre de tours de rotation du moteur. Les logomètres comprennent généralement un spiral de rappel solidaire d'une part de l'axe, d'autre part du bati du logomètre. La structure et le fonctionnement des logomètres sont bien connus de l'homme de l'art et ne seront donc pas décrits plus en détail par la suite. La présente invention concerne plus précisément les moyens de commande conçus pour appliquer des signaux électriques appropriés sur les bobines d'un logomètre. On a déjà proposé de nombreux moyens de commande à cet effet par exemple dans les documents US-A-2057845, DE-A-853181, US-A2500628, US-A-3168689, US-A-3327208, US-A-3329893, US-A-3624625, US-A-3636447, US-A-394631 I, US-A-5051 434, US-A4070665, DE-A2924617, US-A4230984, EP-A-0218737 et FR-A-2640744. La plupart des moyens de commande ainsi proposés comprennent généralement: - un module de mise en forme qui reçoit le signal d'entrée représentatif du paramètre à visualiser sur l'appareil indicateur - un module conçu pour calculer une ou des valeurs trigonométriques sur la base du signal issu du module de mise en forme, - une base de temps, et - un module de sortie cadencé par la base de temps et qui génère les signaux électriques de commande appliqués aux bobines de logomètre. Ces moyens connus ont déjà rendu de grands services. Cependant ils ne donnent pas totalement satisfaction. En particulier ces moyens connus ne permettent pas toujours de vaincre efficacement l'hystérésis des logomètres, due notamment aux frottements de l'équipage mobile de ces derniers. Cette hystérésis se manifeste sous deux formes. Dans le cas d'une variation continue du paramètre d'entrée, l'angle visualisé, pour un paramètre donné, lors d'une réduction de celui-ci, diffère de l'angle visualisé pour le même paramètre d'entrée, lors d'une élévation de celui-ci. De plus, lorsque l'aimant et l'aiguille du logomètre sont immobilisés dans une position donnée correspondant à un paramètre d'entrée fixe, cet aimant et cette aiguille ne commenceront à se déplacer que pour une variation du paramètre d'entrée dépassant un seuil d'hystérésis. L'homme de l'art a déjà proposé diverses solutions pour tenter d'éliminer ces problèmes liés à l'hystérésis. II a notamment tenté d'utiliser diverses plages de fréquence de récurrence. Le document FR-A-2678369 décrit une autre solution qui consiste à rajouter une composante alternative sur les signaux appliqués aux bobines pour imposer une vibration au logomètre et à l'aiguille. Le document FR-A-2688066 a ensuite proposé d'inhiber ou de limiter cette composante alternative, lorsque l'aiguille est placée près d'une butée mécanique située à proximité de l'origine de la plage de visualisation, pour limiter l'émission de bruit résultant du contact entre l'aiguille et cette butée. La présente invention a maintenant pour but de proposer de nouveaux moyens permettant d'améliorer les performances des dispositifs connus. Ces buts sont atteints dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif de commande comprenant des moyens adaptés pour générer des signaux électriques de commande appliqués aux bobinages, lesquels moyens de commande comprennent un filtre recevant le signal d'entrée à visualiser, des moyens de comparaison aptes à comparer les niveaux de signal en entrée et en sortie du filtre et des moyens adaptés pour superposer une composante alternative au signal de sortie du filtre, pour générer une vibration sur l'équipage mobile de l'indicateur, lorsque l'écart entre les niveaux de signal en entrée et en sortie du filtre devient inférieur à un seuil prédéterminé. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique d'un circuit de commande conforme à la présente invention, - la figure 2 représente la réponse du circuit et par conséquent l'allure du signal appliqué à un indicateur, suite à un échelon d'entrée, - les figures 3, 4 et 5 représentent trois histrogrammes associés à la figure 2 et - la figure 6 représente une autre courbe du signal généré par le circuit conforme à la présente invention. Le circuit illustré sur la figure 1 annexée comprend: - un module de mise en forme 10 qui reçoit en provenance d'un capteur C, le signal d'entrée représentatif du paramètre à visualiser sur un appareil indicateur 50 à commande électrique comportant des bobinages d'entrainement (par exemple un logomètre), - un module 20 conçu pour calculer une ou des valeurs trigonométriques sur la base du signal issu du module de mise en forme 10, - une base de temps 30 et - un module de sortie 40 cadencé par la base de temps 30 et qui génère les signaux électriques de commande appliqués aux bobines de l'indicateur 50. Selon l'invention, le module de mise en forme 10 comprend des moyens de filtrage formé de préférence d'un préfiltre rapide 1 1 suivi d'un filtre 12 plus lent, deux comparateurs 13 et 17, un module 14 comprenant 3 sous ensembles 140, 141, 142 définissant respectivement 3 retards ou temporisations T1, T2 et T3, des moyens 15 générateurs d'un signal alternatif et un additionneur 16. Le premier comparateur 13 est un comparateur à fenêtre qui a pour fonction de comparer le signal disponible sur l'entrée du filtre 12, c'est à dire à la sortie du préfiltre 11, avec le signal disponible sur la sortie de ce filtre 12 et de valider l'émission d'un signal alternatif en sortie des moyens 15. Ce signal alternatif est superposé au signal de sortie du filtre 12 par l'additionneur 16. L'exploitation du signal disponible sur la sortie du préfiltre 11 et non pas du signal disponible sur l'entrée de celui-ci permet d'éviter des déclenchements intempestifs de vibrations liés à des instabilités de mesure. Dans le cadre de la présente invention, la fréquence du signal alternatif généré par les moyens 15 est typiquement de 128Hz. Cependant le signal alternatif issu des moyens 15 n'est appliqué à l'additionneur 16, et par conséquent superposé au signal issu du filtre 12 qu'après un retard T1 prédéterminé consécutif au basculement de la sortie du comparateur 13. Ce retard T1 est défini par le sous ensemble 140 du module 14. Ainsi le signal alternatif n'est superposé au signal de sortie du filtre 12 qu'à la condition cumulée a) que ce signal de sortie soit entré dans une fenêtre donnée (référencée +t-A sur les figures annexées) par rapport à la valeur de consigne appliquée à son entrée et b) qu'un temps T1 se soit écoulé après l'entrée dans cette fenêtre A. Le retard T1 est typiquement de l'ordre de 0,8 sec. Ce retard T1 permet de garantir que l'équipage mobile de l'indicateur 50 a terminé son mouvement lorsque les vibrations sont appliquées. Comme on l'a illustré sur les figures annexées, notamment les figures 2 et 5, dans le cadre de la présente invention, de préférence, le signal alternatif est superposé au signal de sortie du filtre 12 pendant un temps T2 limité (défini par le sous ensemble 141 du module 14) et plus précisément avec une enveloppe d'amplitude initialement croissante pendant une portion de temps T20, suivie d'une portion de temps T21 à amplitude constante puis d'une portion de temps T22 d'amplitude progressivement décroissante. Ces périodes T21 de croissance et T22 de décroissance permettent un affichage progressif de la position à atteindre en l'absence d'hystérésis. Le temps T2 est typiquement de l'ordre de 1 sec, par exemple de 0,8 sec. Ce temps T2 est contrôlé par un monostable. L'amplitude F de la vibration est par exemple contrôlée par un filtre du 1er ordre de type RC, d'une constante de temps de l'ordre de 128 msec, tant pour la croissance initiale pendant la période T20 que pour la décroissance pendant la période T22. Par ailleurs le sous ensemble 142 du module 14 interdit l'application d'une nouvelle séquence T2 de signal alternatif avant qu'un temps T3 défini par le module 14 ne se soit écoulé après l'application d'une telle séquence T2 antérieure. Le temps T3 d'inhibition est typiquement de l'ordre de 4 sec. Cette inhibition du signal alternatif pendant le temps T3 consécutif à une application antérieure permet d'éviter que les vibrations soient presque permanentes en cas de mouvement intempestif du capteur C. A chaque déclenchement de vibration le module 10 mémorise la valeur du signal pour laquelle des vibrations ont été déclenchées, pour ne pas redéclencher la vibration si ce signal n'a pas bougé. Le second comparateur 17 est également un comparateur à fenêtre qui a lui pour fonction de comparer l'écart entre le signal de sortie du filtre 12 et la valeur antérieurement mémorisée de ce signal pour laquelle la vibration a été déclenchée, avec un second seuil prédéterminé B supérieur au premier A. Le second comparateur 17 initie, c'est à dire qu'il impose, une nouvelle séquence de vibrations chaque fois que le signal est détecté en dehors de fenêtre B et dans la fenêtre A. Ce système à double fenêtre permet de garantir l'application de vibrations régulièrement y compris dans le cas d'une pente de variation lente, par exemple dans le cas d'une variation normale de carburant, sans vague dans le réservoir. Sur la figure 2 on a illustré en D un échelon d'entrée issu du capteur C et en E le signal issu du module de mise en forme 10. Le comparateur 13 détecte l'arrivée du signal de sortie du filtre 12 dans la fenêtre A par rapport au signal de consigne d'entrée D à l'instant t0. Le comparateur 13 émet alors un signal de demande de vibration comme illustré sur la figure 3. Aprés un retard T1, les vibrations sont émises pendant le temps T2, avec une croissance progressive pendant la période T20, une amplitude constante pendant la période T21, puis une décroissance pendant la période T22, comme illustré sur les figures 4 et 5. Puis l'application de telles vibrations est inhibée pendant un temps T3. De préférence ce temps T3 d'inhibition est décompté à compter de la fin de la période T21 à amplitude constante. Bien entendu dans le cadre de la présente invention, la largeur des fenêtres A et B, ainsi que la fréquence des vibrations sont de préférence ajustables. Les comparateurs 13 et 17 sont adaptés pour assurer une comparaison sur une fenêtre +/-A et +/-B respectivement par rapport au signal de consigne, le signal pouvant évoluer soit dans une sens croissant soit dans un sens décroissant. En conclusion, pour lutter contre les frottements mécaniques, la présente invention permet de commander l'indicateur 50 avec une vibration angulaire à la fréquence de 128 Hz pendant un temps limité, afin d'éviter l'émission nuisible de bruits audibles. Plus précisément cette superposition du signal alternatif à 128 Hz est limité lorsque le signal à indiquer arrive sur une nouvelle position stable et pendant un temps faible. Plus précisément encore la vibration à 128 Hz n'est appliquée que lorsque: - le signal à indiquer est en dehors d'une fenêtre B autour d'une valeur antérieure mémorisée et - le signal en question est dans la fenêtre A qui donne une valeur filtrée proche de la consigne. Le signal d'entrée issu du capteur C représentant le paramètre à visualiser sur l'indicateur 50 peut être modulé en fréquence. Dans ce cas le capteur C est de préférence suivi d'un premier étage de mise en forme de type périodemètre. En variante le paramètre à visualiser défini par le signal issu du capteur C peut être codé par l'amplitude du signal d'entrée. Dans ce cas le premier étage de mise en forme relié à la sortie du capteur C est avantageusement de type convertisseur analogique/numérique. De façon connue en soi, les valeurs trigonométriques calculées par le module de calcul 20 sur la base du signal issu du module de mise en forme 10 peuvent être soit des fonctions en sinus et cosinus, soit des fonctions en tangente du signal issu du module de mise en forme. Le module de sortie 40 produit de préférence des signaux de sortie à fréquence de récurrence constante dont le rapport cyclique dépend des valeurs trigonométriques calculées par le module 20. Pendant chaque période de récurrence une première sortie du module de sortie 40 produit un niveau logique d'amplitude constante, dont la durée au niveau haut est proportionnelle au sinus de l'angle à visualiser: sinY, tandis qu'une seconde sortie du même module produit un niveau logique d'amplitude constante, dont la durée au niveau haut est proportionnelle au cosinus de l'angle à visualiser: cosY. En variante un rapport cyclique peut être défini en tangente et l'autre être constant. Ces créneaux logiques de sortie sont appliqués respectivement aux deux bobines du logomètre 50. On se reportera utilement aux documents antérieurs précédemment cités pour bien comprendre la structure et la fonction des moyens 20 à 50. 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 le cas échéant le calcul trigonométrique réalisé dans le module 20 peut être opéré sur la base du signal issu du filtre 12, le signal alternatif définissant les vibrations mécaniques de l'équipage mobile de l'indicateur 50 étant superposé au signal de commande en sortie de ce module de calcul 20 ou au niveau du module 40. REVEND CATI O NS 1. Indicateur mécanique à commande électrique comportant des bobinages d'entrainement (50), notamment du type logomètre, comprenant un dispositif de commande comportant des moyens adaptés pour générer des signaux électriques de commande appliqués aux bobinages, caractérisé par le fait que les moyens de commande comprennent un filtre (12) recevant le signal d'entrée à visualiser, des moyens de comparaison (13) aptes à comparer les niveaux de signal en entrée et en sortie du filtre (12) et des moyens (13-16) adaptés pour superposer une composante alternative au signal de sortie du filtre (12), pour générer une vibration sur l'équipage mobile de l'indicateur (50), lorsque l'écart entre les niveaux de signal en entrée et en sortie du filtre (12) devient inférieur à un seuil prédéterminé. 2. Indicateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de filtrage comprennent un préfiltre rapide (11) suivi d'un filtre (12) plus lent et le comparateur (13) compare le signal d'entrée et le signal de sortie du filtre (12) le plus lent. 3. Indicateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la fréquence du signal alternatif est de l'ordre de 128Hz. 4. Indicateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le signal alternatif n'est appliqué qu'après un retard T1 prédéterminé consécutif au basculement de la sortie du comparateur (13). 5. Indicateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le retard T1 est de l'ordre de 0,8 sec. 6. Indicateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le signal alternatif est superposé au signal de sortie du filtre (12) pendant un temps T2 limité. 7. Indicateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le signal alternatif est superposé au signal de sortie du filtre (12) avec une enveloppe d'amplitude initialement croissante pendant une portion de temps T20, suivie d'une portion de temps T21 à amplitude constante puis d'une portion de temps T22 d'amplitude progressivement décroissante. 8. Indicateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le signal alternatif est superposé au signal de sortie du filtre (12) pendant un temps T2 de l'ordre de 1 sec. 9. Indicateur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'amplitude F de la vibration est contrôlée par un filtre du 1er ordre de type RC. 10. Indicateur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une temporisation (142) pour interdire l'application d'une nouvelle séquence T2 de signal alternatif avant qu'un temps T3 défini par la temporisation (142) ne se soit écoulé après l'application d'une telle séquence T2 antérieure. il. Indicateur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le temps T3 d'inhibition défini par la temporisation (142) est de l'ordre de 4 sec. 12. Indicateur selon l'une des revendications I à 11, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens adaptés pour mémoriser la valeur du signal à chaque déclenchement de vibration et un second comparateur (17) adapté pour comparer l'écart entre le signal de sortie du filtre (12) et la valeur antérieurement mémorisée de ce signal pour laquelle la vibration a été déclenchée, avec un second seuil prédéterminé B supérieur au premier A, le second comparateur (17) étant adapté pour imposer une nouvelle séquence de vibrations chaque fois que le signal est détecté en dehors de la fenêtre B et dans la fenêtre A. 13. Indicateur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un module (20) conçu pour calculer une ou des valeurs trigonométriques sur la base du signal filtré, une base de temps (30) et un module de sortie (40) cadencé par la base de temps (30) et qui génère les signaux électriques de commande appliqués aux bobines de l'indicateur (50). 14. Indicateur selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le signal alternatif est superposé au signal aprés calcul de la ou des valeurs trigonométriques. 15. Indicateur selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le signal alternatif est superposé au signal avant calcul de la ou des valeurs trigonométriques.