Brevet FR2837570A1 — publié le 20030926

aimant (11). DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE SORTIE DE CAPTEUR AYANT UNE FONCTION D'AUTO-DIAGNOSTIC La présente invention se rapporte à un dispositif de traitement de sortie de capteur qui comporte une fonction d' auto-diagnostic. Un dispositif de traitement de sortie de capteur classique comporte un limitateur de signal qui limite le signal de sortie du dispositif de traitement pour être dans une gamme de signal prédéterminée, par exemple dans la gamme d'un niveau de limite bas (0,5 volt) à un niveau de limite élevé (4,5 volts), bien que le dispositif puisse être mis en _uvre pour produire le signal de sortie depuis la tension côté bas (0 volt) à la tension côté haut (5 volts) d'une source d'alimentation. Ceci revient à dire que le signal de sortie est limité pour être différent des tensions de la source d'alimentation (0 volt et 5 volts). I1 est proposé de doter ce dispositif de traitement d'une fonction d' auto-diagnostic qui continue à limiter le signal de sortie à la limite prédéterminée, 0,5 ou 4,5 volts, lorsque toute anomalie dans un capteur ou son circuit de traitement de signal électronique est détectée. Si le signal de sortie provenant du circuit de traitement du signal continue à se situer au niveau limite, un dispositif externe, qui reçoit le signal de sortie ainsi continuellement limité, reconnaît que le capteur ou le circuit de traitement comporte une anomalie. Dans ce cas, toutefois, il est difficile pour le circuit entraînement de déterminer si le signal de sortie est limité au niveau de limite dans l'opération normale ou le signal de sortie est maintenu au niveau limite en raison de l'anomalie dans le capteur. En conséquence, il est désiré de procurer une marge AV de signal prédéterminée entre le niveau limite du signal de sortie et un signal de diagnostic indicatif de l'anomalie. Cette marge de signal rétrécira la gamme du signal dans laquelle le signal de sortie est autorisé à varier. s I1 est. en conséquence, un but de la présente invention de proeurer un dispositif amélioré de traitement de sortie de capteur qui produit un signal de sortie qui permet à un circuit externe de reconnaître une anomalie précisément. En conformité avec la présente invention, un dispositif de traitement de sortie de capteur comporte un circuit de traitement de signal et un circuit d'auto diagnostic. Le circuit de traitement de signal amplifie un signal de sortie de capteur produit par un capteur et produit un signal de sortie variable avec le signal de sortie du capteur. Le circuit d' auto-diagnostic diagnostique les opérations d'au moins l'un du capteur et du circuit de traitement de signal sur la base des potentiels dans ceux-ci et produit un signal de détermination d'anomalie indicatif d'une anomalie. Le circuit de traitement de signal limite le signal de sortie pour être inférieur à un niveau de limite élevé inférieur à la tension côté élevé d'une source d'alimentation ou supérieur à un niveau de limite bas supérieur à la tension côté bas de la source d'alimentation, lorsque aucun signal de détermination d'anomalie n'est produit par le circuit d' auto-diagnostic. Toutefois, le circuit de traitement de signal fixe le signal de sortie comme étant supérieur au niveau de limite élevé ou inférieur au niveau de limite bas, lorsque le signal de détermination d'anomalie est produit par le circuit d' auto-diagnostic. Les buts, caractéristiques et avantages précédents et autres de la présente invention ressortiront de la description détaillée suivante effectuée en référence aux dessins annexés. Sur les dessins: la Fig. 1 est un diagramme de circuit montrant un dispositif de traitement de sortie de capteur en conformité avec le premier mode de réalisation de la présente invention; la Fig. 2 est un graphique caractéristique montrant une relation entre un paramètre physique et un signal de sortie dans le premier mode de réalisation; la Fig. 3 est un graphique caractéristique montrant une autre relation entre le paramètre physique et le signal de sortie dans une modification du premier mode de réal i sat ion; la Fig. 4 est un diagramme de circuit montrant un dispositif de traitement de sortie de capteur en conformité avec le second mode de réalisation de la présente invention; et la Fig. 5 est un diagramme de circuit montrant un dispositif de traitement de sortie de capteur en conformité avec le troisième mode de réalisation de la présente invention. (Premier mode de réalisation) En se référant tout d'abord à la Fig. 1, un dispositif de traitement de sortie du capteur est relié à un capteur de charge 1 par l'intermédiaire de bornes 6 et 10 d'entrée de signal. Le capteur 1 utilise une jauge de contrainte dans un bras d'un circuit de pont de Wheatstone, et peut être disposé sur un siège d'un véhicule pour détecter la position assise d'un passager du véhicule Le dispositif de traitement de sortie de capteur inclut un circuit de traitement de signal électronique qui est composé d' un circuit amplificateur 2, d' un circuit tampon de courant 3, un circuit de commutateur analogique S 11 et un circuit de commutateur de serrage 12. Le dispositif inclut, en outre, un circuit d' auto-diagnostic 8. Ces circuits 2, 3, 8, 11 et 12 sont connoctés à des bornes d'alimentation électrique 4 et 5 qui sont à alimenter en une tension de source d'alimentation (tension côté élevé Vcc = 5 volts) relative à la tension de masse (tension côté bas GND = 0 volt). Le circuit tampon 3 est connecté à une borne de sortie 7 par l'intermédiaire du circuit de commutateur analogique 11 et du circuit de commutateur de serrage 12. La borne de sortie 7 est connectée à un dispositif externe (non représenté). Le circuit amplificateur 2 inclut une paire de filtres passe-bas 21 et 22 et un amplificateur de tension linéaire 23 qui inclut un amplificateur de tension analogique. Les filtres 21 et 22, étant chacun construit d'une bobine d'arrêt et d'un condensateur, coupent les composantes de signal haute fréquence des tensions différentielles produites par le capteur 1. L'amplificateur 23 amplifie différentiellement et linéairement les tensions de sortie produites par les filtres 21 et 22 comme montré par la ligne pleine à la Fig. 2. Le circuit de tampon de courant 3 amplifie un courant correspondant à la tension de sortie de l'amplificateur 23 et le sort comme tension de courant Vs à partir de la borne de sortie 7. Toutefois, le circuit de tampon 3 limite la gamme dynamique de la tension de courant Vs pour être entre un niveau de limite bas (V1 = 0,5 volt) et la tension côté haut (5,0 volts) de la source d'alimentation. Ce niveau de limite bas est de 0,5 volt supérieur à la tension de la source d'alimentation (GND = 0). Cette tension limite Vs est montrée avec la ligne interrompue à la Fig. 2. Il doit être noté que les filtres 21 et 22 peuvent être éliminés si des composantes de bruit ne sont pas si S critiques. Le circuit de tampon 3 peut être éliminé, si la gamme dynamique effective de l'amplificateur 23 est établie de sorte que la tension de sortie de l'amplificateur 23 ne change linéairement qu'entre le niveau limite (0,5 volt) et la tension de la source d'alimentation (Vcc = 5,0 volts) en relation à la tension différentielle d'entrée. Le cTrcuit d' auto-diagnostic 8 inclut une paire de circuits 81 et 82 de détermination d'anomalie de tension et une paire de diodes D qui forme un circuit OU à diodes 83. Les circuits de détermination 81 et 82 ont des comparateurs respect i fs qui déterminent s i des tens ions produites par les filtres 21 et 22 se situent dans une gamme normale prédéterminée (de 2 volts à 3 volts). Le circuit OU 83 produit une tension de détermination d'anomalie Vx de niveau élevé (5 volts) lorsque- l'un des circuits de détermination 81 et 82 détermine une anomalie. Le circuit de commutateur analogique 11 est connocté entre le circuit tampon 3 et la borne de sortie 7, et inclut une paire de MOSFET 111 et un inverseur 112 qui inverse la tension Vx du circuit d' auto-diagnostic 8. Les MOSFET 111 sont connectés en série et en polarités opposées pour être résistifs dans les deux polarités. Le circuit de commutateur de serrage 12 inclut un transistor de serrage 121 connsaté entre la borne de masse et la borne de sortie 7, une résistance 122 de limite de courant de base et une résistance 123 de polarisation. Le transistor 121 est rendu conducteur pour court-cTrcuiter les bornes 5 et 7, à savoir pour fixer la tension de sortie V0 à 0 volts (GND) indépendamment de la tension Vs. en réponse à la tension Vx indicative de l'anomalie. En fonctionnement, lorsque la tension différentielle produite par le capteur 1 en tant que tension de sortie de capteur est dans la gamme normale (2,0 à 3,0 volts), la tension Vx du circuit d' auto-diagnostic 8 demeure basse et le circuit de commutateur analogique 11 (MOSFET 111) est maintenu conducteur. Il en résulte que la tension de sortie de capteur est proportionnellement amplifice par le circuit amplificateur 23, limitée pour être dans la gamme prédéterminée (0,5 à 5,0 volts) par le circuit tampon 3 et appliquée à la borne de sortle 7 par l'intermédiaire du circuit de commutateur analogique 11. Si le capteur 1 échoue à fonctionner normalement en fonction du courtcircuit ou d'une déconnexion, la tension de sortie de capteur demeurera proche de la tension de la source d'alimentation (Vcc ou GND). Dans ce cas, l'une des tensions appliquces au circuit d' auto-diagnostic 8 excédera la gamme normale. Le cTrcuit d' auto-diagnostic 8 produit la tension Vx de haute tension. Cette tension Vx bloque le cTrcuit de commutateur analogique 11 (MOSFET 111) et rend conducteur le circuit de commutateur de serrage 12 (transistor 121). Ainsi, la tension de sortie V0 est fixée à la tension côté bas (0 volt) de la source d'alimentation indépendamment de la tension Vs. Lorsque cette tension de sortie V0 est fixée pour être inférieure au niveau de limite bas (V1 = 0,5 volt), le dispositif externe connscté à la borne de sortie 7 est activé pour détecter l'anomalie du capteur 1. En conformité avec le premier mode de réalisation, comme montré à la Fig. 2, la tension de sortie V0 est variée proportionnellement entre le niveau limite (V1 = 0,5 volt) et la tension de source d'alimentation (Vcc = 5,Q volts) en correspondance la tension de sortie de capteur (charge applique au capteur 1). Toutefois, la tension de sortie VO est fixe la tension d'alimentation lectrique ct bas (GND = 0 volt) lorsqu'une anomalie se produit. I1 en rAsulte que puisque la tension fixe (O volt) a une marge (^V) de 0,5 volt partir du niveau de limite bas V1 (0,5 volt), le cicuit externe est activA pour reconnaitre l'anomalie prAcisAment. Dans le premier mode de ralisation, un autre circuit d' auto-diagnostic peut tre prAvu de sorte que l'anomalie des ctrcuits Alectroniques tels que le cicuit amplificateur 2 autre que le capteur 1 peut Atre dtermine et la tension de sortie VO est fixe, en rponse, O volt. En outre, l'amplificateur 21 peut tre construit pour saturer au niveau de limite bas V1, de sorte que la Lension de sortie VO est limite au niveau de limite bas (0,5 volt) comme montrA la Fig. 3. Dans ce cas, le circuit Lampon 3 peut tre Alimin ou peut Atre construit comme un simple circuit de traitement de signal de courant n'ayant aucune fonction de limite de tension. En outre, la place du niveau de limite bas V1, un niveau de limite AlevA (Vh = 4,5 volts) peut Atre utilisA pour limiter la tension de sortie Vs pour varier entre la tension cat bas (CND = 0 volt) de la source d'alimentation et le niveau de limite levA Vh qui est de 0,5 volt infArieur la tension ct Alev (Vcc = 5,0 volts) de la source d'alimentation. Dans ce cas, la tension de sortie VO devrait Atre change la tension ct haut (Vcc = 5,0 volts). Dans chaque cas o la tension de sortie VO est limite par le niveau de limite bas V1 ou le niveau de limite levA Vh, le dispositif de traitement est autorisA avoir une gamme dynamique de 4,5 volts qui est supArieure celle (4,0 volts) du dispositif classique. sortie de capteur inclut un cicuit limitateur de tension , un cicuit additionneur 100 et un ctrcuit tampon de courant 101 en plus du circuit amplificateur 2 et du circuit d' auto-diagnostic 8, qui sont connects au capteur 1 de maniAre similaire au premier mode de ralisation. Le ctrcuit limitateur de tension 30 limite la tension de sortie du ctrcuit amplificateur 2, et produit la tension Vs ne variant qu'entre les niveaux limite V1 (0,65 volt) et Vh (4,35 volts), lorsque la tension de sortie d'amplificateur chute au-dessous du niveau de limite bas (0,65 volt) et s'AlAve au-delA du niveau de limite Alev (4,35 volts). Le circuit d' autodiagnostic 8 dAtermine une anomalie du capteur 1, et produit la tension de dtermination d'anomalie Vx de niveau AlevA (5 volts) lorsque l'anomalie n est dtermine. Cette tension Vx et basse (O volt), lorsque aucune anomalie n'est dtermine. Le ctrcuit additionneur 100 est composA d'un amplificateur oprationnel, et somme deux tensions Vs et Vx. Si aucune anomalie n'est dAtermine par le circuit d' auto-diagnostic 8, la tension de sortie du circuit additionneur 100 et, en consquence, la tension de sortie VO du circuit tampon de courant 101 Agalent la tension de sortie Vs du ctrcuit limitateur 30, du fait que la tension Vx est de O volt. Ceci revient dire que la tension de sortie VO change dans la gamme entre les niveaux limite (0,65 volt et 4,35 volts). Si une anomalie est dtermine, par ailleurs, l'amplificateur opArationnel du circuit additionneur 100 sature du fait que la somm des tensions Vs et Vx excAde la tension de l'alimentation Alectrique (Vcc = 5 volts). I1 en rAsulte que la tension de sortie VO demeure la tension fixe (tension d'alimentation Alectrique ct AlevA Vcc = 5 volts), qui est diffArencie de la gamme de tension de sortie normale entre les niveaux limite (0,65 volt 4,35 volts). En conformité avec le second mode de réalisation, le dispositif de traitement de sortie de capteur peut être construit dans une configuration de circuit intégré à transistor bipolaire. Ceci est avantageux en ce que aucun MOSFET tel que les MOSFET 111 (premier mode de réalisation), qui ont besoin que de hautes tensions de grille pour être attaqués, n'est requis. Dans le second mode de réalisation, le circuit amplificateur 2 peut être construit pour produire une sortie saturée, éliminant, par cet effet, le circuit limitateur de tension 30. Le circuit additionneur 100 peut être construit pour produire la tension de sortie dans la polarité opposée à celle du second mode de réalisation. Ceci revient à dire que le cTrcuit additionneur 100 peut produire la tension de sortie inversée (0 volt), lorsqu'une anomalie est déterminée par le circuit d' auto-diagnostic 8. Le tampon de courant 101 peut être construit dans la configuration du type inversion de sortie, ou peut être éliminé. En outre, dans le second mode de réalisation, le cTrcuit additionneur 100 peut être modifié en un circuit soustracteur construit avec un amplificateur opérationnel, qui recoit les tensions Vs et Vx au niveau de sa borne d' entrée inverseuse () et sa borne d' entrée non-inverseuse (+), respectivement. (Troisième mode de réalisation) Dans le t roi s ième mode de réali sat ion, comme mont ré à la Fig. 5, le cTrcuit d' auto-diagnostic 8 est connecté au circuit de traitement de signal 2 et au circuit tampon de courant 3, de sorte que le circuit d' auto-diagnostic 8 surveille également les opérations des circuits 2 et 3 en plus de l'opération du capteur 1. En outre, un cTrcuit de commutateur de serrage 13 est connecté entre la borne 4 de l'alimentation lectrique cots haute tension et la borne de sortie 7. En fonctionnement, si le circuit d' auto-diagnostic 8 ne determine aucune anomalie, il active le circuit de commutateur analogique 11 et dissective lea deux commutateurs de sewerage 12 et 13 de sorte que la tension de sortie VO variable avec la tension de capteur est produite partir de la borne de sortie 7 de la mama maniAre qua dans le premier mode de realization. Si le circuit d'auto- diagnostic 8 determine une anomalie du capteur 1, il active le circuit de commutates de serrage 12 et detractive le circuit de commutateur analogique 11 de la mama maniAre qua dans le premier mode de ralisation, de Forte que la tension de sortie VO est fixes la tension de l'alimentation Alectrique cats gas GND (O volt) indApendamment des variations de la tension du capteur Si le circuit d' auto-diagnostic 8 determine une anomalie dans le circuit amplificateur 2 ou dans le circuit tampon de courant 3, il active le circuit de commutateur de serrate 13 et dsactive le circuit de commutateur analogique 11 et le circuit de commutateur de serrage 12, de aorta qua la tension de sortie VO est fixer la tension d'alimentation lectrique cats levy Vcc (5 volts), qui indique une anomalie dans les circuits 2 et 3 du circuit de traitement de sortie de capteur autre que le capteur 1. En conformity avec le troisiAme mode de ralisation, le circuit externe eat auto distinguer des anomalies du capteur 1 et du dispositif de traitement sur la base du niveau du signal fixA du signal de sortie VO. En consequence, il est possible de ne remplacer que le capteur 1 ou le dispositif de traitement en panne, tant que le capteur 1 et le dispositif de traitement sont construits Department. Dans les modes de réalisation précédents, il est préféré de configurer les circuits 2, 3, 8, 11, 12, 13, 30, et 101 en commun à divers types de capteurs et d'y procurer des bornes d'ajustement pour ajuster manuellement ou automatiquement la sensibilité (gain d' amplification) et la tension offset. La présente invention ne devrait pas être limitée aux modes de réalisation précédents, mais peut être mise en _uvre de nombreuses autres manières sans sortir de l' esprit de l' invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement de sortie de capteur pour un capteur 1 caractArisA en ce qu'il comprend: une paire de bornes d'alimentation lectrique (4,5) pour dlivrer une tension ct AlevA (Vcc) et une tension cat bas (GND), respectivement, pour fournir une tension d'alimentation; un circuit de traitement de signal (2, 3, 11, 12, 13, 30, , 101), pouvant tre mis en euvre avec la tension d'alimentation, pour amplifier un signal de sortie de capteur produit par la capteur et produisant un signal de sortie (V0) variable avec le signal de sortie de capteur; une borne de sortie (7) pour appliquer le signal de sortie un circuit externe; et un circuit d' auto-diagnostic (8), pouvant Atre mis en euvre avec la tension d'alimentation, pour diagnostiquer les opArations d'au moins l'un parmi le capteur et le circuit de traitement de signal sur la base des potentiels dans ceux-ci, et pour produire un signal de dtermination d'anomalie indicatif d'une anomalie, caractArisA en ce que le ctrcuit de traitement de signal (2, 3, 11, 12, 13, 30, , 101) limite le signal de sortie A, soit un niveau de limite lev (Vh)infArieur la tension ct AlevA, soit un niveau de limite bas (V1) supArieur la tension ct bas, lorsque aucun signal de dAtermination d' anomalie n' est produit par le cicuit d' auto-diagnostic, et le circuit de traitement de signal (2, 3, 11, 12, 13, 30, , 101) fixe le signal de sortie pour Atre supArieur au 3Q niveau de limite AlevA ou infArieur au niveau de limite bas, lorsque le signal de détermination d'anomalie est produit par le circuit d' auto-diagnostic. 2. Dispositif de traitement de sortie de capteur selon la revendication 1, caractérisé, en outre, en ce que le circuit de traitement de signal (2, 3, 11, 12, 13, 30, 100, 101) inclut un limitateur (3, 30) qui limite le signal de sortie au niveau limite. 3. Dispositif de traitement de sortie de capteur selon la revendication 1 o 2, caractérisé, en outre, en ce que le circuit de traitement de signal (2, 3, 11, 12, 13, 30, 100, 101) inclut un commutateur de serrage (12, 13) qui est activé en réponse au signal de détermination d'anomalie pour court-circuiter la borne de sortie vers l'une des bornes d'alimentation électrique, fixant, par cet effet, le signal de sortie à la tension côté élevé ou à la tension côté bas. 4. Dispositif de traitement de sortie de capteur selon l'une quelcouque des revendications 1 à 3, caractérisé, en outre, en ce que le cTrcuit de traitement de signal (2, 3, 11, 12, 13, 30, 100, 101) inclut un commutateur analoglque (11) qui est connecté à la borne de sortie et désactivé en réponse au signal de détermination d'anomalie empêchant, par cet effet, le signal de sortie qui est variable entre le niveau de limite élevé et le niveau de limite bas d'être appliqué à la borne de sortie. 5. Dispositif de traitement de sortie de capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé, en outre, en ce que le circuit de traitement de signal (2, 3, 11, 12, 13, 30, 100, 101) inclut un circuit additionneur (100) qui somme le