Brevet FR2842901A1 — publié le 20040130

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de saisie d'un signal de capteur, notamment d'un capteur de vitesse de rotation, inductif, selon lequel un signal analogique fourni par le capteur de vitesse de rotation est converti par un convertisseur analogique/numérique en un signal numérique pour le traiter dans une installation de traitement numérique de signal. Elle concerne également un programme d'ordinateur et un appareil de commande appliquant le procédé. 1o Etat de la technique De tels procédés sont connus selon l'état de la technique et nécessitent souvent de nombreux éléments de circuit analogique qui traitent le signal de capteur avec un comparateur de façon à disposer des passages par zéro positifs ou négatifs du signal de capteur comme varia15 tions d'état supplémentaire d'un signal numérique. La plage dynamique étendue d'un signal analogique fourni par un capteur de vitesse de rotation inductif présente une difficulté particulière, c'est pourquoi les procédés connus comportent fréquemment un asservissement de seuil pour le comparateur, pour améliorer la distance par rapport aux parasites. Cet asservissement de seuil ne fonctionne toutefois pas toujours de manière parfaite, en particulier pour une dynamique de signal très poussée. De plus, la saisie du signal de capteur dans les procédés connus dans le domaine de la construction automobile est détériorée par 25 les distorsions propres, par exemple celles d'un système d'allumage ou d'une commande d'injecteur ou de soupape d'injection. De plus, le procédé de saisie connu ne peut constater une erreur de polarité du capteur de vitesse de rotation qu'avec des composants de diagnostic supplémentaires. But de l'invention La présente invention a ainsi pour but de développer un procédé de saisie du type défini ci-dessus évitant les inconvénients de l'état de la technique en étant amélioré et garantissant la fiabilité de la saisie du signal de capteur. Exposé de l'invention A cet effet, le procédé est caractérisé en ce qu'on filtre le signal par un filtre passe-bas avant de l'appliquer à un convertisseur analo- gique/numérique et on choisit la fonction de transfert du filtre passebas suivant le signal analogique. Il est particulièrement avantageux d'adapter de manière précise la plage dynamique de l'amplitude du signal de capteur par la sé5 lection de la fonction de transfert du filtre passe-bas, par exemple selon les exigences du convertisseur analogique/numérique en aval. Dans les capteurs inductifs de vitesse de rotation, l'amplitude du signal de capteur peut varier entre quelques 100 mV et quelques 100 V et habituellement on a une proportionnalité entre la vi10 tesse de rotation saisie ou la fréquence du signal et son amplitude. Il est dans ces conditions avantageux de choisir la fonction de transfert du filtre passe-bas selon l'amplitude dépendant de la fréquence du signal analogique. On peut par exemple dimensionner le filtre passe-bas pour avoir une pente dans la zone transitoire entre une zone passante et une zone de blocage de la fonction de transfert qui compense la variation de l'amplitude du signal en fonction de la fréquence. On augmente la précision de la détermination des passages à zéro selon un autre mode de réalisation du procédé de l'invention par interpolation du signal numérique. On élimine encore mieux les signaux perturbateurs selon un autre mode de réalisation de l'invention en filtrant le signal numérique avec un filtre en peigne dont la fréquence de base est proportionnelle à la vitesse de rotation saisie par le capteur de vitesse de rotation. Le filtre en peigne laisse passer la fréquence fondamentale ainsi que les harmoniques du signal de capteur et élimine les autres fréquences. Comme le filtre en peigne est appliqué au signal numérique et qu'il peut ainsi traverser l'installation de traitement numérique, on a une implémentation simple de l'installation de traitement de signal, par exemple sous la forme d'un programme. L'installation de traitement de signal, numérique, est par exemple réalisée comme micro-contrôleur ou comme processeur numérique (DSP). Le programme représentant le filtre en peigne peut être adapté par exemple par un paramétrage pendant la durée de fonctionnement, par exemple pour adapter la fréquence fondamentale du filtre en peigne ou autre paramètre du filtre à la vitesse de rotation instantanée ou à la fréquence du signal de capteur. Du point de vue de l'élimination des signaux perturbateurs on aura un meilleur traitement du signal de capteur selon un autre mode de réalisation de l'invention en filtrant le signal numérique avec un filtre optimal, notamment un filtre Wiener. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on soumet les valeurs de détection du signal numérique à un contrôle de plausibilité et suivant le résultat de ce contrôle on les rejette ou on les remplace par des valeurs d'interpolation. La possibilité du contrôle de plausibilité est par exemple donnée par la relation connue entre l'amplitude du signal et la fréquence du signal de capteur. Un autre avantage de ce mode de réalisation est que pour des fréquences particulièrement faibles du signal, pour lesquelles l'amplitude du signal est également faible et la saisie du signal ainsi sujette à perturbations, on aura un nombre relativement important de va15 leurs de détection par période de signal et à partir de ces valeurs, en appliquant des considérations de plausibilité développées ci-dessus on obtiendra un signal de capteur fiable. Un autre mode de réalisation avantageux de l'invention prévoit d'analyser le signal numérique pour déceler une erreur de polarité du capteur de vitesse de rotation. Cela permet d'éliminer des appareils complémentaires pour détecter la polarité d'un capteur de vitesse de rotation. Un autre mode de réalisation très avantageux du procédé de l'invention prévoit d'ignorer intentionnellement certaines valeurs de détection du signal numérique ou de les remplacer par des valeurs 25 d'interpolation. Ces valeurs d'interpolation pouvant par exemple être des valeurs saisies à un instant correspondant à des sources de perturbations connues comme par exemple l'allumage du moteur qui influence le signal du capteur. Connaissant les paramètres de ces signaux perturbateurs, on peut éliminer les valeurs de détection correspondantes de l'analyse sans avoir à les traiter préalablement, ce qui permet une économie de temps de calcul dans l'installation de traitement de signal. Selon une autre solution du problème de l'invention on prévoit un programme d'ordinateur pour un appareil de commande, notamment un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile avec un programme permettant d'exécuter le procédé tel que défini ci-dessus sur un ordinateur ou une installation de traitement de signal. Le programme est enregistré avantageusement sur un support de données que peut lire un ordinateur. Selon une autre solution du problème de l'invention, on a un appareil de commande, notamment pour le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile et qui, pour la saisie du signal de capteur, notamment d'un capteur de vitesse de rotation inductif, transforme le si5 gnal analogique fourni par le capteur de vitesse de rotation dans un convertisseur analogique/numérique pour obtenir un signal numérique traité ensuite dans une installation de traitement numérique, le signal analogique étant filtré par un filtre passe-bas avant d'être appliqué au convertisseur analogique/numérique et la fonction de transfert du filtre passe-bas 1o est choisie en fonction du signal analogique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un montage pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, - la figure 2 montre un filtre passe-bas. Description d'un mode de réalisation La figure 1 montre un capteur de vitesse de rotation 1 fournissant un signal analogique la. Le signal analogique la est filtré par un filtre passe-bas 2 et le signal analogique 2a, sortant du filtre passe-bas, est transmis au convertisseur analogique/numérique 3. Le convertisseur analogique/numérique 3 transforme le signal analogique 2a du filtre passe-bas, selon une fréquence de détection comprise entre environ 20 kHz et 40 kHz pour donner un signal numéri25 que 3a. Ce signal est ensuite traité par un processeur numérique (DSP) 4 constituant l'installation de traitement numérique de signal. Le signal analogique la fourni par le capteur de vitesse de rotation 1 a une amplitude qui, suivant la fréquence ou la vitesse de rotation, se situe entre 100 mV et 200 V. Pour adapter à cette plage dynami30 que étendue du signal analogique la, à la tension d'entrée de seulement quelques volts du convertisseur analogique/numérique 3, on choisit la fonction de transfert du filtre passe-bas 2 en fonction du signal analogique la. La pente du flanc de la fonction de transfert du filtre passe35 bas se choisit dans une plage transitoire entre la plage passante et la plage de blocage pour compenser la montée en amplitude dépendant de la vitesse de rotation du signal analogique la par la fonction de transfert du filtre passe-bas 2. Cela permet de maintenir pratiquement constante l'amplitude du signal analogique la dans une plage de fréquence étendue. Par un choix approprié de l'amortissement ou de l'amplification du signal analogique la dans la plage passante du filtre s passe-bas 2, on peut également adapter la plage dynamique du signal analogique la à la plage de la tension d'entrée du convertisseur analogique/ numérique 3. La pente est choisie par exemple à 6 dB/octave, c'est-à-dire que pour un doublement de la fréquence du signal analogique la, l'amortissement du signal analogique la augmente de 6 dB dans le filtre passe-bas 2. Le filtre passe-bas 2 est représenté à la figure 2. Il se compose d'un montage en série formé d'une résistance ohmique R3 et d'un condensateur C1. Le dispositif de tension formé par le montage en série des résistances Ri, R2, installé entre la tension d'alimentation de 5 volts et la masse, génère une tension intermédiaire pour le convertisseur analogique/numérique 3 (figure 1). En même temps, les résistances Ri, R2, avec la résistance R3 constituent une résistance de sortie pour le capteur de vitesse de rotation 1. La fréquence limite du filtre passe-bas 2 est d'environ 70 Hz de sorte que les perturbations à haute fréquence par comparaison avec la vitesse de rotation mesurée du signal analogique la n'arrivent pas dans le convertisseur analogique/numérique 3. La capacité du condensateur Cl est choisie pour que la plage des valeurs du signal analogique 2a filtrées 25 par le filtre passe-bas ne dépasse pas la plage de la tension d'entrée du convertisseur analogique/numérique 3, pour n'avoir aucune distorsion dans la conversion du signal numérique 3a. Pour adapter de manière plus précise la fonction de transfert du filtre passe-bas à la relation de fréquence de l'amplitude du signal analogique la, on peut développer le filtre passe-bas 2 avec des composants supplémentaires pour disposer de plusieurs constantes de temps et ainsi de plusieurs degrés de liberté pour la fonction de transfert. Cela est intéressant notamment pour compenser une montée en amplitude du signal analogique la qui faiblit aux fréquences très élevées. Comme la fonction de transfert du filtre passe-bas 2 est connue, on peut éliminer par le calcul le retard de phase du signal analogique la occasionné par le filtre passe-bas 2 ainsi que l'erreur de phase provoquée directement par le capteur de vitesse de rotation 1 dans l'installation de traitement de signal 4. Il est également possible de compenser les variations d'amplitude du signal analogique la provoquées par les effets de dispersion et de saturation magnétiques au niveau du capteur de vitesse de rotation 1 ainsi que d'autres effets d'amortissement, par le traitement par le calcul dans l'installation de traitement de signal 4. Pour déterminer la vitesse de rotation à partir du signal numérique 3a, on détermine les passages par zéro ou les intervalles entre ces passages dans l'installation de traitement de signal 4. Il est particulièrement avantageux d'interpoler le signal numérique 3a pour pouvoir saisir précisément même les passages par zéro situés entre deux intervalles de détection du signal numérique 3a. Dans le cas présent on utilise une interpolation quadratique. Dans cette interpolation on détermine un passage par zéro du segment de courbe interpolé du signal numérique 3a d'une manière particulièrement efficace sans division. Une interpolation par spline avec des splines d'ordre supérieur, par exemple des splines cubiques, est également possible. Selon un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, on filtre le signal numérique 3a dans l'installation de traitement de signal 4 avec un filtre en peigne, dont la fréquence de base est proportionnelle à la vitesse de rotation fournie par le capteur de vitesse de rotation 1. Comme le filtre en peigne ne laisse passer que l'oscillation fondamentale ainsi que les harmoniques du signal numérique 3a, en éliminant toutes les autres fréquences, on améliore ainsi l'intervalle d'écoute. Le filtre en peigne est réalisé sous la forme d'un programme codé dans l'installation de traitement de signal 4, ce qui permet une modification souple de ses paramètres, par exemple de la fréquence de base. Selon un autre mode de réalisation, le signal numérique 3a est filtré par un filtre optimum en forme de filtre Wiener, ce qui permet un intervalle d'écoute encore plus grand du signal numérique 3a par compa30 raison au filtrage avec un filtre à peigne. Il est également très avantageux de faire un contrôle de plausibilité des valeurs de détection du signal numérique 3a dans l'installation de traitement de signal 4; cette installation permet ce contrôle en connaissant la relation de fréquence du signal analogique la pour déceler des valeurs de détection non plausibles et de les rejeter pour les remplacer par des valeurs d'interpolation. Un avantage particulier est que du fait de la fréquence de détection constante de l'ordre de 20 kHz jusqu'à 40 kHz, dans cette plage de fréquence du signal analogique la dans laquelle l'amplitude du signal analogique la est la plus faible et ainsi la moins fragile, existent la plupart des valeurs de détection par période du signal numérique 3a, ce qui permet d'augmenter encore plus l'intervalle d'écoute dans la plage critique des faibles fréquences. Dans la mesure o l'installation de traitement de signal 4 dispose d'informations concernant des signaux perturbateurs systématiques, en particulier sur leur chronogramme, provoqués par exemple par l'allumage d'un moteur à combustion interne ou un échange des injec10 teurs ou des électrovannes ou analogues, il est possible d'ignorer les valeurs de détection concidant avec les signaux perturbateurs dans le signal numérique 3a, d'emblée, et de les remplacer par des valeurs d'interpolation. De cette manière il n'y a pas lieu de soumettre les valeurs de détection délicates d'abord à un contrôle de plausibilité, ce qui permet une économie de puissance de calcul dans l'installation de traitement de signal 4. D'autres développements avantageux du procédé de l'invention prévoient une détection d'erreur de polarité, reconnue par l'analyse du signal numérique 3a, couplée suivant que le capteur de vi20 tesse de rotation 1 est correct ou faux. REVENDICATIONS ) Procédé de saisie d'un signal de capteur, notamment d'un capteur de vitesse de rotation (1), inductif, selon lequel un signal analogique (la) fourni par le capteur de vitesse de rotation (1) est converti par un conver5 tisseur analogique/numérique (3) en un signal numérique (3a) pour le traiter dans une installation de traitement numérique de signal (4), caractérisé en ce qu' on filtre le signal (la) par un filtre passe-bas (2) avant de l'appliquer à un convertisseur analogique/numérique (3) et on choisit la fonction de transfert du filtre passe-bas (2) suivant le signal analogique (la). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on choisit la fonction de transfert du filtre passe-bas (2) en fonction d'une amplitude dépendante de la fréquence du signal analogique (la). ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on interpole le signal numérique (3a). ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on filtre le signal numérique (3a) avec un filtre en peigne dont la fréquence de base est proportionnelle à une vitesse de rotation détectée par le capteur de vitesse de rotation. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on filtre le signal numérique (3a) avec un filtre optimum, notamment un filtre Wiener. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on soumet les valeurs de détection du signal numérique (3a) à un contrôle de plausibilité et en fonction du résultat de ce contrôle de plausibilité on rejette le signal ou on le remplace par une valeur d'interpolation. 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on analyse le signal numérique (3a) pour déceler une erreur de polarité du capteur de vitesse de rotation (1). 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on ignore intentionnellement certaines valeurs de détection du signal numérique (3a) ou on les remplace par des valeurs d'interpolation. ) Programme d'ordinateur pour un appareil de commande, notamment un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile ayant un programme pour exécuter le procédé selon l'une des revendications 1 à 8 exécuté dans un ordinateur ou une installation de traitement de signal (4) . ) Programme d'ordinateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le programme est enregistré dans un support de données susceptible d'être lu par un ordinateur. ) Appareil de commande, notamment pour le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, dans lequel pour la saisie d'un signal de capteur, notamment d'un capteur de vitesse de rotation (1), inductif, le signal analogique (la) émis par le capteur (1) est transformé par un con25 vertisseur analogique/numérique (3) en un signal numérique (3a) pour être traité dans une installation de traitement de signal numérique (4), caractérisé en ce que le signal analogique (la) est filtré par un filtre passe-bas (2) avant d'être appliqué au convertisseur analogique/numérique (3) et la fonction de transfert du filtre passe-bas (2) est choisie en fonction du signal analogique (la).