Brevet FR2775081A1 — publié le 19990820

L'invention se rapporte à un module de capteur constitué par un élément capteur destiné à la détection d'une grandeur physique et par au moins un circuit intégré destiné à l'analyse des signaux détectés, au moins un pont de mesure, en particulier un pont de Wheatstone, qui engendre au moins deux signaux de sortie, étant agencé sur l'élément capteur. On connaît divers modules de capteur de ce type. Les modules de capteur sont constitués par un élément capteur et un circuit d'analyse des signaux, lequel se trouve sur un circuit intégré. L'élément capteur est en particulier un capteur d'accélération piézoélectrique, piézorésistif ou capacitif. De tels capteurs, destinés à mesurer des grandeurs physiques telles que la pression ou l'accélération, sont eux-mêmes constitués par une partie mobile, appelée masse sismique, et par une partie stationnaire. Les parties mobiles et stationnaires sont reliées l'une à l'autre par une ou plusieurs barrettes. Le déport de la partie mobile par rapport à la partie stationnaire est la mesure pour l'intensité de l'accélération ou de la pression, respectivement. Le signal mécanique - le déport de la partie mobile - est ici transformé en un signal électrique. Pour mesurer exactement le signal électrique, on agence sur l'élément capteur un pont de Wheatstone. Les résistances piézoélectriques forment ici les éléments résistifs du pont de Wheatstone. Les signaux de sortie du pont de Wheatstone sont transmis à une unité d'analyse des signaux. Dans cette unité d'analyse des signaux, le signal est analysé et traité pour être ultérieurement utilisé. Il en résulte plusieurs inconvénients: - on ne tient pas compte des variations du niveau du pont de Wheatstone dans le cas des éléments capteurs piézorésistifs. La cause de ces variations est le vieillissement des liaisons par fils de connexion, leur résistance augmentant et la chute de tension adoptant des valeurs inadmissibles dans la liaison qui est normalement à faible résistance. - ces modules de capteur ne détectent ni interruptions des contacts électriques par décollement des connexions, ni liaison parasitaire à faible résistance causée par l'humidité ou l'encrassement, en particulier un court-circuit dans la tension d'alimentation. L'invention a donc pour objectif de pallier ces inconvénients dans un module de capteur du type précité. Selon l'invention, cet objectif est atteint par le fait qu'au moins un circuit intégré présente au moins un comparateur à fenêtres qui compare au moins un signal de sortie du pont de mesure à des valeurs admissibles maximum et minimum respectives et définies, grâce à quoi au moins un niveau de pont est détecté sur le pont de mesure. Au moins un circuit intégré présente ici au moins un comparateur à fenêtres qui compare au moins un signal de sortie du pont de mesure à des valeurs admissibles maximum ou minimum respectives et définies, ce qui permet de déceler des variations de niveau sur le pont de mesure. On peut ainsi économiser de l'espace et des coûts et surveiller le fonctionnement de l'élément capteur. On peut ainsi détecter de manière simple des vieillissements des liaisons à fils de connexion, des interruptions des contacts électriques entre l'élément capteur et l'unité de traitement des signaux, et aussi des courts-circuits qui sont par exemple causés par l'humidité. Des perfectionnements avantageux ressortent de l'agencement d'au moins deux comparateurs à fenêtres qui détectent et analysent en même temps les deux signaux de sortie d'un pont de Wheatstone. On peut ainsi localiser de manière encore plus exacte la source d'erreurs. L'invention sera expliquée ci-après à l'aide d'exemples de réalisation, en rapport avec la figure unique. La figure montre un circuit de surveillance du niveau d'un pont de mesure. Sur l'élément capteur 12 se trouve, dans le cas de capteurs d'accélération piézorésistifs ou de capteurs de pression, quatre résistances 5 qui forment un pont de Wheatstone 13. Le pont de Wheatstone se distingue par le fait qu'il réagit de manière sensible à la moindre variation de résistance, ce qui signifie que l'on peut mesurer très précisément des faibles variations de résistance des résistances piézoélectriques 5. Dans cet exemple de réalisation, les quatre résistances individuelles sont quatre résistances piézoélectriques 5 théoriquement de même taille dont la valeur varie sous l'effet d'une grandeur physique, telle que la pression ou l'accélération, qui désaccorde le pont. La tension de pont VB est proportionnelle à la grandeur physique active, telle que la pression ou l'accélération. Il peut se produire ici un décalage inadmissible du niveau de pont. Les niveaux de pont Vpp et VPN sont ici la chute de tension entre les signaux de sorties Voutpos et Voutneg respectifs et la masse. Ces décalages inadmissibles peuvent être dus au vieillissement des liaisons par fils de connexion à la masse ou à la tension d'alimentation de l'élément capteur Vdds. La tension Vdds est ici dépendante des conditions de fonctionnement telles que la température de fonctionnement. La résistance totale augmente et la chute de tension dans les liaisons par fils de connexion, normalement à faible résistance, atteint des valeurs inadmissibles. Les contacts électriques vers la masse, vers la tension Vdds, et vers les signaux Voutpos et Voutneg peuvent être interrompus entre le capteur 12 et le circuit intégré 10, en particulier par des décollements de connexion. Une autre cause d'erreur pour le décalage du niveau de pont est un court-circuit dû à l'humidité. Pour exclure de telles erreurs, le niveau de pont est surveillé en permanence grâce à ce circuit. Les signaux de sortie Voutpos et Voutneg du pont de Wheatstone sont introduits dans des comparateurs à fenêtres 14, 15 et surveillés. Les seuils de commutation sont définis comme suit: v V V =dd - T et V = dd+ T 2 2 La variable T représente la valeur de tension de laquelle les niveaux de pont peuvent s'écarter de Vdd/2 en cas de fonctionnement parfait. Les valeurs de tension VI et V2 sont contrôlées en permanence dans une seconde unité de surveillance 16. À la sortie AF est appliqué le signal logique "UN" lorsque les niveaux de pont se situent dans les limites spécifiques VI et V2. Pour le cas d'un fonctionnement défectueux, c'est- à-dire soit Voutpos ou Voumtneg ou bien Voutpos et Voutneg dépasse(nt) le(s) seuil(s) VI ou V2, respectivement, le signal "ZERO" est engendré à la sortie AF. De tels modules de capteurs peuvent aussi être équipés de ponts de mesure capacitifs ou autres, qui engendrent plusieurs signaux de sortie. Revendications 1. Module de capteur constitué par un élément capteur (12) destiné à la détection d'une grandeur physique et par au moins un circuit intégré (10) destiné à l'analyse des signaux détectés, au moins un pont de mesure (13), en particulier un pont de Wheatstone qui engendre au moins deux signaux de sortie (Voutpos, Voumeg), étant agencé sur l'élément capteur (12), caractérisé en ce qu'au moins un circuit intégré (10) présente au moins un comparateur à fenêtres (14, 15) qui compare au moins un signal de sortie (Voutpo. Vouteg) du pont de mesure à des valeurs admissibles maximum et minimum respectives et définies, grâce à quoi au moins un niveau (Vpp, VPN) inadmissible est reconnu sur le pont de mesure. 2. Module de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un circuit intégré (10) présente au moins deux comparateurs à fenêtres (14, 15) qui détectent et analysent en même temps les deux signaux de sortie (Vonos, Vouteg) d'un pont de mesure (13) et par conséquent leur niveau (Vpp, VPN).