Brevet FR2807239A1 — publié le 20011005

La présente invention concerne un détecteur de proximité, par exemple du type inductif, délivrant un signal de sortie binaire de présence ou d'absence de cible, possédant un mode apprentissage pour réaliser le réglage de la portée du détecteur et comprenant une résistance variable numérique pilotée par une unité de traitement. La distance de détection propre à un tel appareil varie d'un détecteur à l'autre et pour un même détecteur, varie selon les conditions de montage et d'environnement, en particulier pour un détecteur inductif noyé dans une masse métallique. Par ailleurs, certaines applications nécessitent de pouvoir faire changer la sensibilité du détecteur selon l'utilisation. Il est donc utile de pouvoir faire le réglage de la portée d'un détecteur de proximité sur son lieu d'utilisation. Des détecteurs possédant, en plus d'un mode travail correspondant au mode de fonctionnement normal du détecteur, un mode apprentissage durant lequel est réalisé un réglage du détecteur, sont déjà connus (voir document EP 0740716). Par ailleurs, il a déjà été proposé dans le brevet DE 4331555 de faire le réglage d'un détecteur de proximité par l'usage d'une unité de traitement à laquelle est connectée une mémoire non- volatile qui stocke, dans une phase apprentissage déclenchée par un signal d'étalonnage, un seuil de commutation élaboré à partir de la comparaison entre la valeur d'un compteur interne et la valeur du signal de détection du capteur. Cependant il est souhaitable d'éviter une consommation électrique trop importante du détecteur durant le mode travail afin notamment de ne pas dépasser le courant de fuite admissible, particulièrement pour les détecteurs de proximité à sortie de type 2 fils. Cela implique que le détecteur doit être capable de fonctionner en mode travail sans surconsommation liée à l'unité de traitement et sans que le seuil de commutation issu du mode apprentissage ne soit sauvegardé dans une mémoire liée à l'unité de traitement. De même, durant le mode apprentissage, il est intéressant que l'opérateur puisse envoyer des instructions au détecteur mais aussi puisse recevoir des informations en retour lui indiquant l'état en cours du détecteur, tout ceci en conservant une solution simple et économique. Pour cela, l'invention décrit un détecteur de proximité comprenant un organe capteur apte à délivrer un signal analogique en fonction de la distance d'une cible, un étage de détection capable de délivrer un signal de détection résultat de la comparaison entre le signal analogique et un seuil de commutation, un étage de sortie chargé d'amplifier et de mettre en forme le signal de détection pour délivrer le signal de sortie du détecteur, et une unité de traitement recevant en entrée le signal de détection. Le détecteur est conçu pour fonctionner selon un mode apprentissage correspondant à un 2 2807239 réglage de portée du détecteur et selon un mode travail correspondant au mode de fonctionnement normal du détecteur. Il se caractérise par le fait que le détecteur comprend une résistance variable numérique, pilotée par l'unité de traitement et reliée à l'étage de détection de telle façon qu'une variation de la valeur de cette résistance variable numérique provoque une variation du seuil de commutation. Durant le mode apprentissage, l'unité de traitement agit, en fonction de l'état du signal de détection, sur la valeur de la résistance variable numérique dans le but de déterminer une consigne de fonctionnement de la résistance variable numérique, cette consigne de fonctionnement étant appliquée durant le mode travail. Vu que la consigne de fonctionnement issue du mode apprentissage est directement mémorisée par la résistance variable numérique, le détecteur n'a plus besoin de l'unité de traitement en mode travail et celle-ci est en état de veille quand le détecteur est en mode travail. De plus, le détecteur comprend des moyens de dialogue connectés à l'unité de traitement, destinés notamment à ce qu'un opérateur puisse sélectionner le mode apprentissage ou le mode travail ainsi qu'à informer l'opérateur sur l'état du détecteur. La description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif, en regard des dessins annexés, illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. - la figure 1 montre l'architecture d'un détecteur de proximité conforme à l'invention, - la figure 2 représente un organigramme simplifié décrivant le déroulement du mode apprentissage du détecteur. Le détecteur de proximité illustré sur la figure 1 comprend dans un boîtier 10 un organe capteur 11, par exemple de type inductif, qui délivre un signal analogique 21 en fonction de la distance d'une cible 19, par exemple métallique, devant le détecteur 10. Un étage de détection 12 reçoit le signal analogique 21 émis par l'organe capteur 11 et le compare avec un seuil de commutation Sc de façon à délivrer un signal de détection 22 binaire, résultat de cette comparaison. Le détecteur 10 comprend un étage de sortie 13 recevant en entrée le signal de détection 22 et dont le rôle est d'amplifier et de mettre en forme ce signal 22 pour délivrer un signal de sortie binaire 23 du détecteur 10. L'étage de sortie 13 peut comporter par exemple une diode, un thyristor ou un transistor MOS. Le détecteur 10 comprend 3 2807239 également une unité de traitement 15, pouvant être un microcontrôleur, un microprocesseur, un circuit logique ou autre, qui reçoit en entrée le signal de détection 22 et qui pilote une résistance variable numérique 14 ou un potentiomètre numérique 14 de valeur R. L'unité de traitement 15 peut notamment donner à la résistance variable numérique 14 des ordres d'affectation de la valeur R à une valeur prédéterminée ainsi que des ordres d'incrémentation ou de décrémentation de la valeur R. La résistance variable numérique 14 est directement raccordée à l'étage de détection 12 de telle sorte qu'une variation de sa valeur R entraîne une variation du seuil de commutation Sc. Ainsi une variation de la valeur R de la résistance numérique 14 peut entraîner un changement d'état du signal de détection 22, alors que la distance entre le détecteur 10 et la cible 19 reste fixe. Par ailleurs, des moyens de dialogue 30 sont connectés à l'unité de traitement et montés directement sur le détecteur 10. Suivant un mode de réalisation préféré, les moyens de dialogue 30 ne sont constitués que d'une diode électroluminescente 31 pilotée par l'unité de traitement 15 et d'un bouton-poussoir 32, de type micro-switch ou autre organe équivalent, de façon à conserver une solution économique et miniaturisée pour le détecteur 10. Le détecteur 10 est conçu pour fonctionner selon un mode apprentissage et un mode travail. Le mode apprentissage, dont le but est d'effectuer un réglage de la portée du détecteur, est décrit ci-après. Le mode travail est le mode de fonctionnement normal du détecteur 10 dans lequel l'état du signal de sortie 23, par exemple état ouvert ou état fermé, est fonction de la distance entre une cible 19 et le détecteur 10. Le passage du mode travail au mode apprentissage se fait par action sur le bouton poussoir 32 des moyens de dialogue 30. L'opérateur a le choix entre deux manières différentes de réaliser l'apprentissage du détecteur 10: soit un mode apprentissage court Ac dans lequel le réglage du détecteur 10 est réalisé seulement par rapport à son environnement, soit un mode apprentissage long AL dans lequel le réglage du détecteur 10 est réalisé par rapport à son environnement puis par rapport à une cible 19 placée à une distance souhaitée DN du détecteur. Le choix du mode d'apprentissage peut être assuré par un appui différencié sur le bouton poussoir 32. L'intérêt du mode apprentissage court est de faire un réglage de la portée maximum admissible du détecteur 10 dans l'environnement considéré, alors que l'intérêt du mode apprentissage 4 2807239 long est de faire en plus un réglage de la position souhaitée à laquelle la cible sera effectivement détectée. La figure 2 donne un organigramme simplifié du déroulement du mode apprentissage. En mode apprentissage court Ac ainsi qu'en mode apprentissage long AL, I'apprentissage du détecteur 10 se fait d'abord par rapport à son environnement (bâti de machine, arrière-plan, etc...) en dehors de toute présence d'une cible 19. Pour cela l'unité de traitement 15 positionne la valeur R de la résistance variable numérique 14 à une valeur extrême R0, par exemple une valeur minimale. Ensuite l'unité de traitement 15 fait varier régulièrement cette valeur R, par exemple en l'incrémentant, jusqu'à ce que le signal de détection 22 commute et change d'état. La valeur R correspondante est alors appelée valeur de détection d'environnement RE. L'unité de traitement 15 calcule un écart d'environnement EE = (RE - RO) / RE et le compare avec un seuil de sensibilité Ss interne à l'unité de traitement. Si l'écart d'environnement EE est inférieur à ce seuil de sensibilité Ss, on considère que le détecteur 10 ne dispose pas d'une marge de fonctionnement suffisante pour garantir les paramètres usuels tels que bonne tenue aux normes de compatibilité électromagnétique (CEM), faible dérive en température, etc.... Dans ce cas, la diode électroluminescente 31 des moyens de dialogue 30 signale une indication de défaut indiquant que l'apprentissage n'a pas pu se faire correctement (apprentissage non OK) et I'unité de traitement 15 termine le mode apprentissage. Si l'écart d'environnement EE est supérieur ou égal au seuil de sensibilité Ss et que le mode apprentissage choisi est le mode apprentissage court Ac, l'unité de traitement 15 calcule une consigne de fonctionnement RF égale à la valeur de détection d'environnement RE diminuée du seuil de sensibilité Ss, RF = RE * (1 - Ss), puis applique cette consigne RF à la résistance numérique 14 avant de terminer le mode apprentissage. La résistance numérique 14 gardera cette consigne de fonctionnement RF tant qu'elle ne recevra pas un nouvel ordre de la part de l'unité de traitement 15. Si l'écart d'environnement EE est supérieur ou égal au seuil de sensibilité Ss et que le mode apprentissage choisi est le mode apprentissage long AL, l'unité de traitement 15 demande à l'opérateur, au moyen de la diode 31, de positionner la cible 19 à une distance souhaitée DN par l'opérateur pour procéder à l'apprentissage de la cible. Une fois que l'opérateur a averti l'unité de traitement 15 du bon positionnement de la cible 19, l'unité de traitement 15 fait varier régulièrement la valeur R de la résistance numérique 14 jusqu'à ce que le signal de détection 22 commute et change d'état. La valeur R correspondante est alors appelée valeur de détection de cible Rc. L'unité de traitement 15 2807239 calcule un écart de cible Ec = (RE - Rc) / RE et le compare avec le seuil de sensibilité Ss interne. Si l'écart de cible Ec est inférieur au seuil de sensibilité Ss, on considère que le détecteur 10 ne dispose pas d'une marge de fonctionnement suffisante pour garantir les paramètres usuels tels que bonne tenue aux normes de compatibilité électromagnétique (CEM), faible dérive en température, etc.... Dans ce cas, la diode électroluminescente 31 signale une indication de défaut indiquant que l'apprentissage n'a pas pu se faire correctement (apprentissage non OK) et l'unité de traitement 15 termine le mode apprentissage. Si l'écart de cible Ec est supérieur ou égal au seuil de sensibilité Ss, I'unité de traitement 15 calcule une consigne de fonctionnement RF égale à la valeur de détection de cible Rc, RF = Rc, puis applique cette consigne RF à la résistance numérique 14 avant de terminer le mode apprentissage. La résistance numérique 14 gardera cette consigne de fonctionnement RF tant qu'elle ne recevra pas un nouvel ordre de la part de l'unité de traitement 15. Quand l'apprentissage ne s'est pas déroulé correctement (apprentissage non OK), I'opérateur est donc directement averti par la diode électroluminescente 31 que le détecteur 10 n'est pas en état de fonctionner correctement dans les conditions de réglage souhaitées, et qu'on ne peut pas, en conséquence, lui garantir que le détecteur maintienne l'ensemble de ses performances quelque soient son environnement, la nature de la cible ainsi que la portée demandée. Quand l'apprentissage s'est déroulé correctement (apprentissage OK), le détecteur bascule automatiquement en mode travail, et le détecteur 10 peut alors fonctionner sans utiliser l'unité de traitement, puisque la résistance numérique 14 est autonome et a mémorisé sa consigne de fonctionnement RF. Ainsi, l'unité de traitement est mise en veille, ou dans un état équivalent tel que dans un état d'attente sur une instruction de type "SLEEP", durant tout le mode travail. On évite ainsi au détecteur 10 de consommer trop d'énergie électrique et donc de nécessiter une alimentation plus puissante tout en conservant un faible niveau de courant de fuite garanti pour le signal de sortie 23. L'unité de traitement 15 passe en état de veille à la fin du mode apprentissage, et sort de son état de veille quand un opérateur actionne de manière appropriée le bouton poussoir 32 pour passer en mode apprentissage. 6 2807239 Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. 7 2807239 REVENDICATIONS 1. Détecteur de proximité comprenant: - un organe capteur (11) apte à délivrer un signal analogique (21) en fonction de la distance d'une cible (19), - un étage de détection (12) capable de délivrer un signal de détection (22) résultat de la comparaison entre le signal analogique (21) et un seuil de commutation (Sc), - un étage de sortie (13) chargé d'amplifier et de mettre en forme le signal de détection (22) pour délivrer un signal logique de sortie (23), et - une unité de traitement (15) recevant en entrée le signal de détection (22), le détecteur (10) étant conçu pour fonctionner selon un mode apprentissage correspondant à un réglage de portée du détecteur et selon un mode travail correspondant au mode de fonctionnement normal du détecteur, caractérisé par le fait que le détecteur (10) comprend une résistance variable numérique (14), pilotée par l'unité de traitement (15) en mode apprentissage, et reliée à l'étage de détection (12) de telle façon qu'une variation de la valeur (R) de la résistance variable numérique (14) provoque une variation du seuil de commutation (Sc). 2. Détecteur de proximité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, durant le mode apprentissage, I'unité de traitement (15) fait varier la valeur (R) de la résistance variable numérique (14) jusqu'à commutation du signal de détection (22), dans le but de déterminer une consigne de fonctionnement (RF) mémorisée dans la résistance variable numérique (14) et appliquée durant le mode travail. 3. Détecteur de proximité selon la revendication 2, caractérisé par le fait que I'unité de traitement (15) est en état de veille quand le détecteur (10) est en mode travail. 4. Détecteur de proximité selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le détecteur (10) comprend des moyens de dialogue (30) connectés à l'unité de traitement (15) destinés notamment à ce qu'un opérateur puisse sélectionner le mode apprentissage ou le mode travail et à informer l'opérateur sur l'état du détecteur (10). 8 2807239 5. Détecteur de proximité selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens de dialogue (30) comprennent un bouton poussoir (31) et une diode électroluminescente (32) montés directement sur le détecteur (10). 6. Détecteur de proximité selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le mode apprentissage du détecteur comprend soit un mode apprentissage court (Ac) dans lequel l'apprentissage du détecteur (10) est réalisé seulement par rapport à son environnement, soit un mode apprentissage long (AL) dans lequel l'apprentissage du détecteur (10) est réalisé par rapport à son environnement puis par rapport à une cible (19) placée à une distance (DN) du détecteur. 7. Détecteur de proximité selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le choix entre le mode apprentissage court (Ac) et le mode apprentissage long (AL) est fait grâce aux moyens de dialogue (30). 8. Détecteur de proximité selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, durant l'apprentissage du détecteur par rapport à son environnement, l'unité de traitement (15) positionne la résistance variable numérique (14) à une valeur extrême (R0) puis fait varier cette résistance variable numérique (14) jusqu'à une valeur de détection d'environnement (RE) correspondant à une commutation du signal de détection (22). 9. Détecteur de proximité selon la revendication 8, caractérisé par le fait que I'unité de traitement (15) calcule un écart d'environnement (EE) fonction de la valeur de détection d'environnement (RE) et de la valeur extrême (R0), puis, si cet écart d'environnement (EE) est inférieur à un seuil de sensibilité (Ss) contenu dans l'unité de traitement, signale un défaut et la fin du mode apprentissage grâce aux moyens de dialogue (30). 10. Détecteur de proximité selon la revendication 9, caractérisé par le fait que, en mode apprentissage court (Ac), si l'écart d'environnement (EE) est supérieur ou égal au seuil de sensibilité (Ss), I'unité de traitement (15) positionne la résistance variable numérique (14) à une consigne de fonctionnement (RF), qui est égale à la valeur de détection d'environnement (RE) diminuée du seuil de sensibilité (Ss), signale la fin du mode apprentissage grâce aux moyens de dialogue (30) et passe automatiquement en mode travail. 9 2807239 11. Détecteur de proximité selon la revendication 9, caractérisé par le fait que, en mode apprentissage long (AL) et après qu'une cible (19) ait été placée à une distance (DN) du détecteur, l'unité de traitement (15) fait varier la résistance variable numérique (14) jusqu'à une valeur de détection de cible (RC) correspondant à une commutation du signal de détection (22). 12. Détecteur de proximité selon la revendication 11, caractérisé par le fait que, en mode apprentissage long (AL), l'unité de traitement (15) calcule un écart de cible (Ec) fonction de la valeur de détection de cible (Rc) et de la valeur de détection d'environnement (RE), puis, si l'écart de cible (Ec) est inférieur au seuil de sensibilité (Ss) contenu dans l'unité de traitement, signale un défaut grâce aux moyens de dialogue (30) et, si l'écart de cible (Ec) est supérieur ou égal au seuil de sensibilité (Ss), positionne la résistance variable numérique (14) à une consigne de fonctionnement (RF) égale à la valeur de détection de cible (RC), signale la fin du mode apprentissage grâce aux moyens de dialogue (30) et passe automatiquement en mode travail.