Brevet FR2892826A1 — publié le 20070504

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour déterminer des éléments de capteur défectueux d'un dispositif de capteur servant à mesurer la direction d'un champ magnétique, comprenant au moins un premier élément de capteur, un second élément de capteur, un troisième élément de capteur et un quatrième élément de capteur, le premier et le second éléments de capteur étant branchés en série comme premier groupe, le troisième et le quatrième éléments de capteur étant branchés en série comme second groupe, les éléments de capteur d'un groupe étant disposés chaque fois sensiblement sur une ligne et les groupes étant disposés à angle droit, et les éléments de capteur mesurant des tensions. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. On connaît des dispositifs de capteur pour mesurer la di-rection d'un champ magnétique par exemple selon les documents US-4 668 914 et US 2002/0021124. Les capteur sont des éléments à effet Hall verticaux et horizontaux. Selon le document EP-1 182 461 on connaît un dispositif de capteur pour mesurer la direction d'un champ magnétique à l'aide de quatre éléments de capteur branchés en série par paire dans des groupes ; les éléments de capteur d'un groupe sont disposés chaque fois sur une ligne et ceux de l'autre groupe sur une ligne à l'équerre. Dans de tels dispositifs de capteur on utilise habituelle- ment deux circuits ASIC comportant chacun un élément Hall, une unité d'exploitation ou circuit de préparation de signal, un étage de sortie et des installations auxiliaires telles que des moyens de stabilisation de tension ou un système de surveillance d'alerte. Les deux étages de sortie de ces deux circuits ASIC fournissent deux signaux de sortie dis- tincts transmis par deux lignes à l'appareil de commande. On connaît également un concept à redondance réduite selon lequel on utilise un circuit ASIC comportant un élément Hall, une unité d'exploitation ou circuit de préparation de signal, deux étages de sortie ainsi que des installations auxiliaires telles que des moyens de stabilisation de ten- Sion ou un système de chien de surveillance. Les deux étages de sortie de l'un des circuits ASIC fournissent deux signaux de sortie distincts par deux lignes à un appareil de commande en aval. Difficultés de l'état de la technique Les défauts des différents éléments de capteur ne peu- vent être décelés dans ce dispositif de capteurs. La détection des défauts ou leur exploitation ne peuvent se faire que dans l'appareil de commande. Buts de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- lo cédé et un circuit permettant une détection de défauts avec des moyens réduits en circuit et pour la transmission des signaux. Exposé et avantages de l'invention A cet effet la présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'en cas de déviation des ten- 15 sions d'un groupe supérieure à une déviation maximale, il y a émission d'un défaut de l'un des éléments de capteur. Les éléments de capteur sont de préférence des éléments Hall. Le nombre d'éléments de capteur peut également être plus important en particulier chaque élément de capteur distinct peut être rempla- 20 cé par plusieurs éléments de capteur et les éléments de capteur peuvent également être subdivisés fictivement. La ligne de référence se fixe en principe de manière quel-conque mais pour simplifier les calculs il est avantageux que cette ligne contienne le groupe des éléments de capteur dont les valeurs de tension 25 pour le calcul de la tension arc tangente sont au dénominateur. Selon un développement du procédé, on mesure une tension d'un premier groupe et une tension d'un second groupe et on dé-termine un premier angle relatif du champ magnétique par rapport à la ligne de référence à partir de la relation arc tangente des deux tension. 30 La ligne de référence peut se fixer en principe de manière quelconque mais pour simplifier le calcul, il est avantageux que la ligne continue celui des groupes d'éléments de capteur dont les valeurs de tension sont au dénominateur pour le calcul de la fonction arc tan-gente. Selon un développement du procédé, on mesure une tension par le premier élément de capteur et une tension sur le troisième élément de capteur et on détermine un second angle relatif par rapport à la ligne de référence à partir de la fonction arc tangente des deux ten- sions, que l'on compare au premier angle relatif et en cas de déviation de l'angle relatif supérieure à une valeur maximale, on signale qu'il y a un défaut dans un élément de capteur. Selon un développement du procédé, on mesure la tension du second élément de capteur et celle du quatrième élément de capteur et on détermine un troisième angle relatif par rapport à la ligne de référence à partir de la fonction arc tangente des deux tensions que l'on compare au premier ou au second angle relatif, et en cas de déviation de l'angle relatif, supérieure à une valeur maximale, on signale qu'il y a un défaut dans l'un des éléments de capteur. Selon un développement du procédé, dans le cas d'un élément de capteur défectueux, on transmet le second angle relatif et/ou le premier angle relatif à l'étage de sortie. Les problèmes évoqués ci-dessus sont également résolus par un circuit de détermination des éléments de capteur défectueux d'un dispositif de capteur, circuit du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'en cas de déviation des tensions dans un groupe supérieure à une déviation maximale, on signale un défaut de l'un des éléments de capteur. Selon un développement le circuit comprend des moyens de mesure d'une tension du premier groupe et d'une tension du deuxième groupe ainsi que des moyens pour déterminer un premier angle relatif à partir de la fonction arc tangente des deux tensions. Selon un développement de l'invention, le circuit comprend des moyens pour mesurer une tension sur le premier élément de capteur et une tension sur le troisième élément de capteur ainsi que des moyens pour déterminer un second angle relatif à partir de la fonction arc tangente des deux tensions. Selon un développement le circuit comporte des moyens pour mesurer une tension sur le second élément de capteur et une ten- Sion sur le quatrième élément de capteur ainsi que des moyens pour déterminer un troisième angle relatif à partir de la fonction arc tangente des deux tensions. Selon un développement, le circuit selon l'invention comprend des moyens pour comparer les angles relatifs. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans les-quels : - la figure 1 montre un premier exemple de réalisation d'un schéma avec un dispositif de capteur ; - la figure 2 montre un second exemple de réalisation d'un schéma avec un dispositif de capteur. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un schéma d'un dispositif de capteur comprenant quatre capteur pour la détection de la direction d'un champ magnétique. Les quatre capteur ou éléments de capteur S1, S2, S3, S4 sont disposés pour se situer par paires comme des groupes de deux sur une ligne et les groupes sont installés suivant un angle de 90 l'un par rapport à l'autre. Les capteur S1 et S2 ont la même orientation sur la ligne 1 ; les éléments de capteur S3, S4 sont disposés de façon correspondante sur une ligne 2. Les lignes 1 et 2 font entre elles un angle de 90 . Il est évident que la disposition sur une ligne ainsi que l'angle de 90 sont entachés des tolérances de fabrication habituelles. Les éléments de capteur peuvent être des éléments Hall c'est-à-dire d'éléments Hall dits horizontaux sensibles à la composante d'un champ magnétique perpendiculaire à la surface de la plaquette de l'élément. On peut également envisager d'autres capteur fournissant un signal dépendant de l'intensité de la direction d'un champ magnétique. Les sorties respectives des éléments de capteur S1 - S4 sont reliées aux entrées d'un circuit amplificateur 4. A chaque fois une entrée d'un élément de capteur S1 - S4 est reliée à un noeud 3 mis à la masse. Les deux autres sorties des éléments de capteur S1, S2 sont reliées chacune à une entrée d'un additionneur. A la figure 1, l'additionneur est désigné de façon analogue à la tension appliquée aux deux entrées à savoir E12 pour l'additionneur qui mesure la tension U12 entre les deux éléments de capteur S1, S2. A la sortie de l'additionneur E12 on a la tension U12. Les deux sorties des éléments de capteur S3, S4 sont appliquées à un additionneur E34 qui fournit la tension de sortie U34. En plus les différentes sorties des éléments de capteur S1 - S4 sont reliées à une entrée d'un additionneur El - E4 ; l'autre entrée est reliée chaque fois à la masse E si bien qu'à la sortie de ces additionneurs on a chaque fois les tension U1, U2, U3, U4. Les tensions U 1, U2, U3, U4, U12, U34 appliquées aux sorties des additionneurs El, E2, E3, E4, E12, E34 représentent chacune la tension appliquées aux éléments de capteur. Les tensions U1 - U4 représentent chaque fois celles des éléments de capteur S1 - S4 par rapport à la masse ; les tensions U12, U34 représentent les tensions du groupe respectif G1 formé des éléments de capteur S1, S2, ou G2 formé des éléments de capteur S3, S4. 15 Les tensions appliquées au circuit amplificateur 4 sont multiplexées par un multiplexeur et un comparateur 5 les compare entre elles. Les tensions U1, U2 ainsi que U3 et U4 sont comparées quant à leur identité pour être vérifiées de manière générale pour déterminer l'influence des tolérances. Suivant le montage, les tensions 20 s'additionnent ou se compensent. Comme le signal de sortie de chaque élément de capteur dépend selon une fonction sinusoïdale de l'angle de l'induction, par rotation du champ magnétique on a : un signal sinusoïdal : U1 (a')=U2 (a") = 1/2*U12 (a)=K* sin (a) 25 et un signal en cosinus : U3 (a') = U4 (a") = 1/2 * U34 (a) = k * cos (a) Ces relations non équivoques permettent de trouver l'élément de capteur défectueux. Le multiplexeur 5 est relié à une unité d'exploitation 6. Celle-ci calcule comme présenté ci-après, la fonction 30 arc tangente à partir des différentes combinaisons de tension. L'unité d'exploitation 6 est elle-même à un démultiplexeur/ comparateur 7 relié à deux étages de sortie 8a, 8b ; ces étages de sortie transmettent les signaux de sortie à un appareil de commande non représenté. Les sorties des étages de puissance 8a, 8b sont transmis au démultiplexeur/ corn- 35 parateur 7 pour leur contrôle de plausibilité. L'angle d'induction a c'est-à-dire l'angle du champ magnétique en général rotatif, par rapport à une ligne de référence choisie arbitrairement c'est-à-dire l'angle a représenté à la figure 1 résulte de manière simple de la fonction arc tangente des tensions des éléments de capteur perpendiculaires les uns aux autres. On peut ainsi déterminer un angle : a' = arc tang (U1/U3) ainsi qu'un autre angle : a" = arc tang (U2/U4). Le contrôle de l'identité peut concerner les signaux après les amplificateurs d'entrée El - E4 et E12 - E34 ou les tensions U 1 - U4 et U12 - U34 ; cette comparaison peut se faire par exemple avec le multiplexeur et le comparateur 5. De même le contrôle peut également concerne les résultats des exploitations des fonctions arc tangente des groupes de deux comme angle a et aussi en fonction des résultats de l'exploitation des différents éléments tels que les angles a' et a". La figure 2 montre une variante de réalisation de l'invention. Dans cette variante, il n'y a pas de noeud 3. De plus à la différence de l'exemple de réalisation de la figure 1, les différents élé- ments de capteur S1, S2, S3, S4 ne sont plus mesurés par rapport à la masse mais on mesure chaque fois les tensions d'un élément de capteur ici les tensions U2 et U4, par mesure directe ; en plus on mesure les tensions respectives entre les éléments de capteur branchés en série ici U12 - 0 et U34 - 0, tensions prises par rapport à la masse. La référence des entrées se fait comme dans l'exemple de la figure 1 par exemple on aura E12 - 0 qui correspond à la tension U12 - 0 qui n'est pas représentée à la figure 2. En cas de défaut, on peut commuter le signal de sortie de l'angle a sur les deux signaux a' et a". Ainsi l'appareil de commande principal peut savoir s'il est possible d'utiliser un fonctionnement de remplacement ou s'il faut considérer que l'ensemble du capteur est dé-faillant. De même la poursuite du fonctionnement par un fonctionne-ment de secours peut être envisagé si les éléments de capteur défectueux sont décelés de sorte que seulement le signal des éléments de capteur non défectueux S1 - S4 et ainsi les signaux a' ou a" sont transmis à l'appareil de commande. Il est en outre possible de diviser les quatre éléments de capteur et d'utiliser au même emplacement 8, 12 ou 16 éléments de capteur. Cela augmente la redondance des éléments de mesure avec une résolution plus poussée et des moyens réduits. 15 REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour déterminer des éléments de capteur défectueux d'un dispositif de capteur servant à mesurer la direction d'un champ magné-tique comprenant au moins un premier élément de capteur (S 1), un se- cond élément de capteur (S2), un troisième élément de capteur (S3) et un quatrième élément de capteur (S4), le premier et le second éléments de capteur (S1, S2) étant branchés en série comme premier groupe (G 1), le troisième et le quatrième éléments de capteur (S3, S4) étant branchés en série comme second groupe (G2), les éléments de capteur d'un groupe (G1, G2) étant disposés chaque fois sensiblement sur une ligne (2, 3) et les groupes (G1, G2) étant à angle droit, et les éléments de capteur (S1, S2, S3, S4) mesurant des tensions (U1, U2, U3, U4), caractérisé en ce qu' en cas de déviation des tensions (U1, U2, U3, U4) d'un groupe (G1, G2) supérieure à une déviation maximale (AU_max), il y a émission d'un défaut de l'un des éléments de capteur (S1, S2, S3, S4). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on mesure une tension (U12) d'un premier groupe et une tension (U34) d'un second groupe et on détermine un premier angle relatif (a) du champ magnétique par rapport à la ligne de référence (2) à partir de la relation arc tangente des deux tension (a = arctan (U12/ U34)). 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on mesure la tension (U 1) du premier élément de capteur (S 1) et la tension (U3) du troisième élément de capteur (S3) et on détermine un se- cond angle relatif (a') par rapport à la ligne de référence (2) à partir de la fonction arc tangente des deux tensions (a' = arctan (U 1 / U3)) que l'on compare au premier angle relatif (a), et en cas de déviation entre l'angle relatif (a', a) supérieure à une valeur maximale on signale un défaut d'un élément de capteur.354 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on mesure une tension (U2) sur le second élément de capteur (S2) et une tension (U4) sur le quatrième élément de capteur (S4) et on déter- mine un troisième angle relatif (a") par rapport à la ligne de référence (2) à partir de la fonction arc tangente des deux tensions (a" = arctan (U2/UU4)) que l'on compare au premier ou second angle relatif (a, a'), et en cas de déviation de l'angle relatif (a", a', a) supérieure à une valeur maximale (Acc_max) on signale un défaut d'un élément de capteur. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas d'élément de capteur défectueux on transmet le second angle relatif (a") et/ou le premier angle relatif (a') à un étage de sortie. 6 ) Circuit pour déterminer des éléments de capteur défectueux d'un dispositif de capteur servant à mesurer la direction d'un champ magné-tique à l'aide d'au moins un premier élément de capteur (S 1), d'un second élément de capteur (S2), d'un troisième élément de capteur (S3) et d'un quatrième élément de capteur (S4), le premier et le second éléments de capteur (Si, S2) étant branchés en série comme premier groupe (G 1) et le troisième et le quatrième élément de capteur (S3, S4) étant branchés en série comme second groupe (G2), les éléments de capteur d'un groupe étant placés chaque fois sensible- ment sur une ligne et les groupes étant disposés à l'équerre, et le circuit comportant des moyens pour mesurer des tensions (U1, U2, U3, U4) des éléments de capteur (Si, S2, S3, S4), caractérisé en ce qu' en cas de déviation des tensions (U 1, U2, U3, U4) dans un groupe (G 1, G2) supérieure à une déviation maximale (AU_max), on signale un dé-faut de l'un des éléments de capteur (Si, S2, S3, S4). 7 ) Circuit selon la revendication 6, caractérisé pardes moyens pour mesurer une tension (U12) du premier groupe et une tension (U34) du deuxième groupe ainsi que des moyens pour déterminer un premier angle relatif (a) du champ magnétique par rapport à une ligne de référence (2) à partir de la fonction arc tangente des deux ten- sions (a = arctan (U12/U34 . 8 ) Circuit selon la revendication 6, caractérisé par des moyens de mesure d'une tension (U 1) sur le premier élément de capteur (S 1) et d'une tension (U3) sur le troisième élément de capteur (S3), ainsi que des moyens pour déterminer un second angle relatif (a') du champ magnétique par rapport à la ligne de référence (2) à partir de la tension arc tangente des deux tensions (a" = arctan (U1/U3)). 9 ) Circuit selon la revendication 6, caractérisé par des moyens de mesure d'une tension (U2) du second élément de capteur (S2) et d'une tension (U4) du quatrième élément de capteur (S4) ainsi que des moyens pour déterminer un troisième angle relatif (a") du champ magnétique par rapport à une ligne de référence (2) à partir de la fonction arc tangente des deux tensions (a" = arctan (U2/U4)). 10 ) Circuit selon la revendication 6, caractérisé par des moyens de comparaison des angles relatifs (a", a', a).