Brevet FR2812388A1 — publié le 20020201

COMPTEUR COMPORTANT UNE FONCTION D'AJUSTEMENT DE POSITION ZERO DE L'AIGUILLE ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un compteur destiné à une utilisation dans un tableau de bord d'automobile, une aiguille du compteur étant entraînée par un moteur pas-à-pas. 2. Description de la technique apparentée Un moteur pas-à-pas destiné à entraîner une aiguille d'un compteur comprend un rotor à aimants et des bobines de champ. Le rotor à aimants est habituellement magnétisé pour comporter plusieurs pôles, et de ce fait, le rotor à aimants comporte plusieurs positions stables dans sa rotation. Si une surcharge est imposée sur un axe de rotation du rotor à aimants, le rotor à aimants tend à prendre une mauvaise position de rotation qui est décalée depuis une position correcte vers une position stable voisine. Dans un compteur de vitesse destiné à une utilisation dans un véhicule automobile, ce phénomène provoque une indication erronée de la vitesse du véhicule. Afin d'alléger ce problème, dans des compteurs classiques, l'aiguille est surentraînée vers un élément de butée positionné à une position zéro d'une plaque de graduations lors du début ou de la fin du fonctionnement du compteur, et l'aiguille est forcée à s'arrêter au niveau de la position zéro. L'alimentation vers le moteur pas-à-pas doit être arrêtée lorsque l'aiguille heurte l'élément de butée. Si l'alimentation vers le moteur pas-à-pas n'est pas arrêtée lorsque l'aiguille vient en butée sur l'élément de butée, l'aiguille vibre au niveau de la position de l'élément de butée et génère un bruit en heurtant l'élément de butée à plusieurs reprises. De ce fait, l'arrêt du moteur pas-à-pas doit être détecté. Dans des compteurs classiques, l'arrêt du moteur pas-à-pas est électriquement détecté sur la base d'une tension induite dans les bobines de champ. C'est-à-dire qu'une tension est induite dans les bobines de champ lorsque le rotor à aimants est entraîné en rotation, tandis qu'aucune tension n'est induite lorsque le moteur à aimants est arrêté. 2 2812388 Cependant, il n'est pas facile de détecter la tension induite dans les bobines du champ du fait que le niveau de la tension induite est trop faible. Habituellement, une tension d'impulsion alternative est fournie aux bobines de champ pour entraîner le moteur pas-à-pas et sa largeur d'impulsion est rendue étroite afin d'obtenir une réponse plus rapide du moteur pas-à-pas. La largeur d'impulsion correspond à un temps de renouvellement de l'indication du compteur. Habituellement, la largeur d'impulsion est établie dans une plage de 0,5 à 1,5 milliseconde. Le niveau de la tension induite n'est pas suffisamment élevé pour détecter l'arrêt du moteur sur la base de la tension induite. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a été réalisée en considération du problème mentionné ci-dessus, et un but de la présente invention est de réaliser un compteur amélioré dans lequel la position zéro de l'aiguille est ajustée de façon appropriée. Pour détecter de façon sûre la butée de l'aiguille sur l'élément de butée, le niveau de la tension induite dans les bobines de champ est amélioré en augmentant la largeur d'impulsion de la tension d'attaque dans le mode d'ajustement de la position zéro de l'aiguille. Une aiguille d'un compteur tel qu'un compteur de vitesse destiné à une utilisation dans un tableau de bord d'automobile est disposée devant une plaque de graduations comportant une graduation analogique sur celle-ci. Un élément de butée destiné à arrêter l'aiguille au niveau de sa position zéro est prévu sur la plaque de graduations. L'aiguille est entraînée par un moteur pas-à-pas disposé derrière la plaque de graduations. Le moteur pas-à-pas est composé d'un stator comportant des bobines de champ et d'un rotor à aimants. En vue d'ajuster la position zéro de l'aiguille, une tension d'impulsion d'attaque comportant une largeur d'impulsion plus large (W2) est fournie aux bobines de champ afin de faire ainsi tourner le rotor à aimants. Lorsque la tension d'attaque est à un niveau zéro, l'alimentation en tension vers l'une des bobines de champ est coupée et une tension (Vi) induite dans ces bobines de champ est détectée. 3 2812388 La tension induite (Vi) est comparée à une tension de seuil prédéterminée (Vth). Si la tension induite (Vi) est inférieure à la tension de seuil (Vth), il est déterminé que l'aiguille s'est arrêtée à la position zéro en butant sur l'élément de butée. A ce point, l'alimentation en tension aux bobines de champ est interrompue. Ainsi, la position zéro de l'aiguille est établie de façon précise. Après que l'ajustement de la position zéro de l'aiguille est achevé, une tension d'impulsion d'attaque présentant une largeur d'impulsion plus étroite (W1) est fournie aux bobines de champ afin de mettre en oeuvre le compteur dans un mode de fonctionnement. De préférence, la largeur d'impulsion (W2) est établie à un niveau qui est environ deux fois la largeur d'impulsion (W1). L'ajustement de la position zéro de l'aiguille peut être exécuté lors du commencement de l'alimentation vers le compteur ou lorsque l'alimentation est coupée. Conformément à la présente invention, une tension induite plus élevée (Vi) est obtenue du fait que l'impulsion d'attaque présentant une largeur d'impulsion plus large (W2) est fournie au moteur pas-à-pas dans le mode d'ajustement de la position zéro de l'aiguille. De ce fait, la position zéro est détectée de façon facile et précise en comparant la tension induite (Vi) à la tension de seuil (Vth), tout en évitant une vibration de l'aiguille provoquée sinon, au niveau de la position zéro. En outre, la réponse de l'aiguille est plus rapide du fait que l'impulsion d'attaque présentant une largeur d'impulsion plus étroite (W1) est fournie au moteur pas-à-pas dans le mode de fonctionnement normal. D'autres buts et caractéristiques de la présente invention deviendront plus facilement évidents à partir d'une meilleure compréhension du mode de réalisation préféré décrit ci-dessous en faisant référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue de l'avant représentant un compteur destiné à une utilisation dans un tableau de bord d'automobile tel qu'un compteur de vitesse, 4 2812388 La figure 2 est une vue partielle en coupe transversale représentant le compteur de vitesse représenté sur la figure 1, La figure 3 est une vue en coupe transversale représentant un moteur pas-à-pas destiné à entraîner le compteur de vitesse, La figure 4 est un schéma représentant un circuit destiné à attaquer le moteur pas-à-pas, La figure 5 est un organigramme représentant un procédé destiné à commander le moteur pas-à- pas, La figure 6 est un chronogramme représentant des formes d'onde d'une tension d'attaque fournie au moteur pas-à-pas dans son mode de fonctionnement normal, La figure 7 est un chronogramme représentant les formes d'onde d'une tension d'attaque fournie au moteur pas-à-pas dans son mode dTajustement de la position zéro de l'aiguille, La figure 8 est un graphe représentant une tension induite dans le mode d'ajustement de la position zéro de l'aiguille, et La figure 9 est un graphe représentant une tension induite dans le mode de fonctionnement normal. DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION PREFERE Un mode de réalisation de la présente invention sera décrit en faisant référence aux dessins. Les figures 1 et 2 représentent une structure d'un compteur de vitesse destiné à une utilisation dans un tableau de bord d'automobile. Une aiguille 20 est disposée devant le panneau de compteur 10 comportant une plaque de graduations 10a sur celui-ci. Une graduation 11 représentant une vitesse du véhicule de 0 km/h à 180 km/h est formée sur la plaque de graduation l0a. L'aiguille 20 est reliée à un axe d'aiguille 31 par l'intermédiaire d'une base d'aiguille 21. L'axe d'aiguille 31 est relié à une unité d'entraînement 30 qui entraîne l'axe de l'aiguille 31. Un élément de butée 13 est prévu devant la plaque de graduations 10a, de sorte que l'aiguille s'arrête à la position zéro en venant en contact avec l'élément de butée 13. 2812388 L'unité d'entraînement 30 contenant un mécanisme d'entraînement 32 dans celle-ci est fixée à une surface arrière d'un tableau de connexions 40 qui est positionné derrière le panneau de compteur 10. Le mécanisme d'entraînement 32 comprend un moteur pas-à-pas M représenté sur la figure 3 et un train réducteur (non représenté) qui transfère une force de rotation du moteur pas-à-pas M à l'axe d'aiguille 31 avec une vitesse réduite. L'axe d'aiguille 31 s'étend depuis l'unité d'entraînement 30 vers la surface avant du panneau de compteur 10 à travers un trou 12 formé dans le panneau de compteur 10. Comme représenté sur la figure 3, le moteur pas-à-pas M est composé d'un stator 30a et d'un rotor à aimants 30b. Le stator 30a est composé d'une culasse 33 et d'une paire de bobines de champ 34a, 34b enroulées autour des pôles 33a, 33b de la culasse 33, respectivement. Le rotor à aimants 30b est supporté avec possibilité de rotation à l'intérieur de la culasse 33 et est magnétisé afin de former plusieurs pôles N et S en alternance sur sa périphérie extérieure. La périphérie extérieure du rotor à aimants 30b est en regard des extrémités des pôles 33a, 33b avec un certain entrefer. La figure 6 représente des tensions d'impulsion d'attaque fournies aux bobines de champ 34a, 34b dans le mode de fonctionnement normal. Une tension d'attaque de phase A est fournie à la bobine de champ 34a, et une tension d'attaque de phase B est fournie à la bobine de champ 34b. Le flux magnétique d'une forme d'onde en cosinus dont les phases sont différentes l'une de l'autre de 90 degrés, est généré dans chaque bobine de champ 34a, 34b, et circule à travers la culasse 33 et les pôles du rotor à aimants 30b. Ainsi, le rotor à aimants 30b est entraîné en rotation. La largeur d'impulsion tl représentée sur la figure 6 correspond à un temps de renouvellement de l'indication de vitesse, qui est établi dans une plage de 0,5 à 1,5 milliseconde. Les bobines de champ 34a, 34b sont appelées bobine de champ de phase A et bobine de champ de phase B, respectivement. En se référant à la figure 4, un circuit destiné à attaquer le moteur pasà-pas M sera décrit. Un micro-ordinateur 50 est relié à une batterie Ba par 6 2812388 l'intermédiaire d'un commutateur d'allumage IG. Un capteur de vitesse de véhicule S fournit des signaux indiquant les vitesses du véhicule au micro-ordinateur 50. Le micro-ordinateur 50 commande le moteur pas-à-pas M conformément à un programme d'ordinateur mémorisé dans celui-ci. Le procédé de commande est représenté sur la figure 5 en détail. Un circuit d'attaque 60a relié à la bobine de champ 34a fournit la tension d'attaque de phase A à celle-ci sous la commande du micro-ordinateur. Un circuit d'attaque 60b relié à la bobine de champ 34b fournit la tension d'attaque de phase B à celle-ci sous la commande du micro-ordinateur. La tension d'attaque est fournie à partir du circuit d'attaque 60a vers la bobine de champ 34a par l'intermédiaire d'une paire de commutateurs 70, 80. Les deux commutateurs 70, 80 sont des commutateurs analogiques qui sont simultanément commandés parle micro-ordinateur 50. Le commutateur 70 comprend un contact fixe 71 relié à une borne de sortie 61 du circuit d'attaque 60a, un contact ouvert 72 et un contact mobile 73 reliés à une extrémité de la bobine de champ 34a. Le commutateur 80 comprend un contact fixe 81 relié à une borne de sortie 81 du circuit d'attaque 60a, un contact fixe 82 relié à un port d'entrée 51 du micro-ordinateur 50 et un contact mobile 83 relié à l'autre extrémité de la bobine de champ 34a. Les deux commutateurs , 80 sont simultanément amenés dans une première position (les contacts 71 et 73 étant reliés, les contacts 81 et 83 étant reliés) et simultanément amenés dans une seconde position (les contacts 72 et 73 étant reliés, les contacts 82 et 83 étant reliés). La tension d'attaque de phase A est fournie à la bobine de champ 34a au niveau de la première position, tandis que l'alimentation en tension est interrompue au niveau de la seconde position. Au niveau de la seconde position, une tension de borne de la bobine de champ 34a est fournie au microordinateur 50 par l'intermédiaire du port d'entrée 51. En se référant à l'organigramme représenté sur la figure 5, un procédé destiné à commander le moteur pas-à-pas sera expliqué. Lors de la fermeture du commutateur d'allumage IG, le micro-ordinateur débute son fonctionnement 7 2812388 et le véhicule commence à tourner. A l'étape S100, les deux commutateurs 70, 80 sont amenés dans la première position afin de relier ainsi le circuit d'attaque 60a à la bobine de champ 34a. A l'étape S110, la tension d'attaque est fournie aux deux bobines de champ 34a, 35b. La tension d'attaque de phase A présentant une largeur d'impulsion W2 (correspondant au temps de renouvellement t2), représentée sur la partie supérieure de la figure 7, est fournie à la bobine de champ de phase A 34a à partir du circuit d'attaque 60a. La tension d'attaque de phase B présentant une forme d'onde représentée sur la partie inférieure de la figure 7 est fournie à la bobine de champ de phase B 34b à partir du circuit d'attaque b. Le temps de renouvellement t2 correspondant à la largeur d'impulsion W2 est établi à deux fois le temps de renouvellement tl (le temps de renouvellement sous le mode de fonctionnement normal). Le rotor à aimants 30b est entraîné en rotation par la tension d'attaque fournie aux deux bobines de champ 34a, 34b. conformément à la rotation du rotor à aimants 30b, les tensions sont induites dans les deux bobines de champ 34a, 34b. Les tensions induites dans les deux bobines de champ 34a, 34b présentent des phases différentes les unes des autres. L'aiguille de compteur 20 est entraînée en rotation conformément à la rotation du rotor à aimants 30b, et l'angle de rotation de l'aiguille 20 est renouvelé avec le temps de renouvellement t2. A l'étape S120, le fait que le niveau de tension de la tension d'attaque de phase A est nul ou pas est déterminé. Si le niveau de la tension d'attaque de phase A n'est pas nul, le processus passe à l'étape S121 o les deux tensions d'attaque continuent à être fournies. Le rotor à aimants 30b est entraîné en rotation conformément à la différence de phase entre la tension d'attaque de phase A et la tension d'attaque de phase B. Par conséquent, l'aiguille 20 continue à être entraînée en rotation. Par ailleurs, s'il est déterminé que le niveau de la tension d'attaque de phase A est nul à l'étape S120, le processus passe à l'étape S122. A l'étape S122, les deux commutateurs 70, 80 sont amenés dans la seconde position afin d'interrompre l'alimentation vers la bobine de champ 34a. En même temps, une extrémité de la 8 2812388 bobine de champ 34a est reliée au port d'entrée 51 du micro-ordinateur 50 par l'intermédiaire du contact mobile 83 et du contact fixe 82. A l'étape S123, la tension Vi induite dans la bobine de champ de phase A 34a est appliquée au micro-ordinateur 50. A l'étape S130, il est déterminé si la tension induite Vi est inférieure à une tension de seuil prédéterminée Vth. Dans ce mode de réalisation, la tension de seuil Vth est établie à 0,5 volt, en considérant le fait que le temps de renouvellement t2 dans le mode d'ajustement au point zéro est établi à deux fois le temps de renouvellement tl dans le mode de fonctionnement normal. S'il est déterminé que la tension induite Vi n'est pas inférieure à la tension de seuil Vth à l'étape S130, le processus aux étapes S123 et S130 est répété. S'il est déterminé que la tension induite Vi est inférieure à la tension de seuil Vth à l'étape S130, le processus passe à l'étape S131, o il est déterminé que l'aiguille du compteur 20 vient en contact avec l'élément de butée 13. Ensuite, à l'étape S132, l'alimentation en tension d'attaque (présentant la largeur d'impulsion W2) vers les deux bobines de champ 34a, 34b est interrompue. Du fait que le temps de renouvellement t2 dans le mode d'ajustement de la position zéro de l'aiguille est établi plus long que le temps de renouvellement normal tl, la tension induite Vi est suffisamment élevée par comparaison à la tension induite Vl dans le fonctionnement normal, comme représenté sur les figures 8 et 9. De ce fait, le contact de l'aiguille avec l'élément de butée est découvert de façon sûre et précise et l'ajustement de la position zéro de l'aiguille peut être réalisé sans accident. En outre, du fait que l'alimentation en tension d'attaque au moteur pas-à-pas est interrompue sensiblement au même moment o l'aiguille 20 vient en butée sur l'élément de butée 13, la vibration de l'aiguille se produisant sinon à ce moment est évitée. Ensuite, le processus passe à l'étape S150, o le fait que le commutateur d'allumage IG est à l'état ACTIF ou à l'état INACTIF est contrôlé. Si le commutateur d'allumage IG est à l'état ACTIF, le processus passe à l'étape S140 o les deux commutateurs 70, 80 sont amenés à la première position. 9 2812388 A l'étape S142, les tensions d'attaque présentant la largeur d'impulsion W1 (correspondant au temps de renouvellement normal tl) représentées sur la figure 6 sont fournies aux bobines de champ 34a, 34b. La tension d'attaque de phase A est fournie à la bobine de champ 34a et la tension d'attaque de phase B est fournie à la bobine de champ 34b. Le moteur pasà-pas M est entraîné en rotation par les tensions d'attaque et l'angle de rotation de l'aiguille est renouvelé avec le temps de renouvellement tl. Du fait que le temps de renouvellement tl est établi à un niveau suffisamment bas, l'aiguille répond rapidement aux variations de vitesse du véhicule. S'il est déterminé que le commutateur d'allumage IG est à l'état INACTIF à l'étape S150, le processus passe à la fin. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit cidessus, mais elle peut être modifiée de façon diverse. Par exemple, l'élément de butée 13 peut ne pas ressortir de la surface avant de la plaque de graduations 10a. L'aiguille 20 peut porter un élément qui vient en butée sur un élément fixe lorsqu'elle vient à la position zéro. La présente invention peut être appliquée à d'autres compteurs que le compteur de vitesse, par exemple des compteurs de rotation de moteur ou des jauges de carburant. Ces compteurs peuvent être utilisés pour d'autres buts qu'une utilisation automobile. Bien que la présente invention ait été présentée et décrite en faisant référence au mode de réalisation préféré qui précède, il sera évident pour l'homme de l'art que des modifications de forme et de détail peuvent être apportées à celle-ci sans s'écarter de la portée de l'invention telle qu'elle est définie dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Compteur comportant une fonction d'ajustement de position zéro de l'aiguille, ledit compteur comprenant: une plaque de graduations (10a), une aiguille (20) tournant devant la plaque de graduations, un élément de butée (13) destiné à arrêter l'aiguille au niveau d'une position zéro, un moteur pas-à-pas (M), destiné à entraîner l'aiguille, disposé derrière la plaque de graduations, le moteur pas-à-pas comprenant un rotor à aimants (30b) et un stator (30a) comportant des bobines de champ (34a, 34b), et un moyen (50, 60a, 60b, etc.) destiné à fournir des tensions d'attaque aux bobines de champ, les tensions d'attaque constituées de signaux d'impulsion alternatifs présentant une largeur d'impulsion (W1, W2) correspondant à un temps de renouvellement (tl, t2) destiné à renouveler une position angulaire de l'aiguille, dans lequel: le moyen de fourniture de tension d'attaque fournit aux bobines de champ une première tension d'attaque présentant une première largeur d'impulsion (W1) dans un mode de fonctionnement normal et une seconde tension d'attaque présentant une seconde largeur d'impulsion (W2) qui est plus large que la première largeur d'impulsion dans un mode d'ajustement de la position zéro de l'aiguille, et le moyen de fourniture de tension d'attaque interrompt la fourniture de la seconde tension d'attaque aux bobines de champ dans le mode d'ajustement de la position zéro de l'aiguille si une tension (Vi) induite dans l'une des bobines de champ est inférieure à une tension de seuil prédéterminée (Vth) lorsque la seconde tension d'attaque a atteint un niveau zéro. 2. Compteur selon la revendication 1, dans lequel: la seconde largeur d'impulsion (W2) est établie à deux fois la première largeur d'impulsion (W1). l 1 2812388 3. Procédé d'ajustement de position zéro de l'aiguille d'un compteur selon la revendication 1 ou 2 comprenant les étapes consistant à: lors de l'opération de démarrage du compteur, fournir une seconde tension d'impulsion aux bobines de champ en vue, d'ajuster une position zéro de l'aiguille, une largeur d'impulsion (W2) de la seconde tension d'impulsion étant plus large qu'une largeur d'impulsion (W1) d'une première tension d'impulsion qui est fournie après que la position zéro de l'aiguille a été ajustée, détecter si la seconde tension d'impulsion fournie aux bobines de champ est à un niveau zéro, cesser de fournir la seconde tension d'impulsion à l'une (34a) des bobines de champ lorsque le niveau zéro de la seconde tension d'impulsion est détecté, détecter si une tension (Vi) induite dans l'une (34a) des bobines de champ, à un instant o le niveau zéro de la seconde tension d'impulsion fournie à celle-ci est détecté, est inférieure à une tension de seuil prédéterminée (Vth), déterminer que l'aiguille (20) est arrêtée par l'élément de butée (13) si la tension (Vi) induite dans l'une (34a) des bobines de champ est inférieure à la tension de seuil prédéterminée (Vth), cesser de fournir la seconde tension d'impulsion aux bobines de champ (34a, 34b) s'il est déterminé que la tension (Vi) induite dans l'une (34a) des bobines de champ est inférieure à la tension de seuil prédéterminée (Vth), et fournir la première tension d'impulsion aux bobines de champ (34a, 34b) en vue de mettre en oeuvre de façon normale le compteur.