Brevet FR2927700A1 — publié le 20090821

L'invention concerne un procédé d'étalonnage d'un capteur de mesure d'une grandeur physique comprise dans une plage globale de variations, le procédé comprenant : - une première étape de mesure, pour déterminer une première série de valeurs mesurées associées à une première série de valeurs connues de la grandeur 5 physique réparties dans la plage globale de variation et à au moins deux valeurs d'une condition externe, - une étape de détermination, à partir de la première série de valeurs mesurées, d'un ensemble de paramètres correctifs permettant de prendre en compte une dérive du capteur en fonction de la condition externe. 10 Un tel procédé d'étalonnage est largement connu pour tout type de capteur disponible dans le commerce. Il permet de corriger des dérives d'un capteur sensible à une condition de mesure externe, par exemple la température, la pression atmosphérique, le taux d'humidité, etc. Ainsi, par exemple pour étalonner un capteur angulaire de type magnétostatique, on 15 choisit une première série de valeurs connues de la grandeur à mesurer (ici un angle), valeurs de préférence réparties sur toute la plage de variations possibles de la grandeur à mesurer, par exemple 0-180°. Pour étalonner le capteur sur la plage 0-180°, on choisit des valeurs d'angle connues, par exemple égales à 30°, 90° et 150°. Puis on choisit au moins deux conditions de mesure différentes, par exemple la température ambiante tout 20 d'abord, et ensuite la température maximale de fonctionnement du capteur, telle que recommandée par le fabricant du capteur. On détermine ensuite une première série de valeurs mesurées associées aux valeurs d'angle connues et aux valeurs de température choisies. Enfin, on détermine un ensemble de paramètres correctifs selon les relations recommandées par le fabricant. Dans l'exemple, les mesures effectuées pour trois angles 25 différents et deux températures différentes permettent de déterminer jusqu'à six paramètres correctifs. Après étalonnage, le capteur est adapté pour mesurer la grandeur physique sur toute la plage de variation possible de la grandeur physique et sur toute la plage de variation possible de la condition externe, avec une précision globale précisée par le fabricant. 30 La précision du capteur peut être généralement augmentée sur une plage restreinte de variations de la grandeur physique, par un étalonnage sur la plage restreinte. Mais un tel étalonnage sur une plage restreinte entraîne une diminution de la précision du capteur en dehors de la plage restreinte. En d'autres termes, selon le procédé d'étalonnage connu, une augmentation des performances du capteur sur une plage de mesure restreinte 35 diminue les performances du capteur sur la plage totale de variations possibles de la grandeur physique à mesurer. L'invention a pour objet un procédé d'étalonnage d'un capteur ne présentant pas l'inconvénient du procédé d'étalonnage connu. Pour cela, un procédé selon l'invention, par ailleurs conforme à un procédé antérieur tel que décrit ci-dessus, est caractérisé en ce qu'il comprend également : une deuxième étape de mesure, pour déterminer une valeur mesurée additionnelle associée à une valeur additionnelle connue de la grandeur physique choisie dans une plage restreinte de variations incluse dans la plage globale de variations, et à au moins deux valeurs de la condition externe, et une étape d'ajustement d'un paramètre correctif précédemment déterminé en 10 fonction des résultats de mesure de la deuxième étape de mesure. Ainsi, après avoir étalonné le capteur, comme dans les procédés antérieurs, sur toute la plage de variations possibles de la grandeur à mesurer, le procédé selon l'invention prévoit d'ajuster un des paramètres correctifs du capteur à partir d'une mesure additionnelle sur une plage restreinte de variations possibles de la grandeur à mesurer. 15 Ainsi, selon l'invention, on augmente localement la précision du capteur sur la plage restreinte de variation. De plus, en ajustant un nombre limité de paramètres correctifs, par exemple un ou deux, la précision du capteur en dehors de la plage restreinte n'est pas ou est peu dégradée. Le choix de la (ou des) valeur(s) additionnelle(s) utilisée(s) pour l'étalonnage, et le choix 20 du (ou des) paramètre(s) à ajuster dépendent de la technologie du capteur, de l'influence du ou des dits paramètres sur la précision du capteur, et de la plage restreinte sur laquelle il est souhaitable d'augmenter la précision du capteur. Dans l'exemple d'un capteur comprenant un transducteur, pour convertir une valeur réelle de la grandeur physique (p en un signal électrique VS1 selon une première fonction f1 25 prédéfinie comprenant un coefficient OBI susceptible de dériver en fonction de la condition externe, on peut choisir par exemple une valeur additionnelle connue de la grandeur physique telle qu'une petite variation cle la grandeur physique autour de la dite valeur additionnelle connue entraîne une variation importante du signal électrique associé fourni par le transducteur. 30 VS1= cos(24)+OBI (fi) Dans l'exemple d'un capteur comprenant un transducteur tel que décrit ci-dessus et un moyen de calcul pour déterminer (en fonction du signal électrique VS1 produit par le transducteur et de la fonction prédéfinie) la valeur mesurée de la grandeur physique à partir du signal électrique diminué d'un coefficient correctif OBP1 (ledit coefficient correctif 35 OBP1 variant avec la condition externe selon une deuxième fonction f2 prédéfinie comprenant au moins un paramètre correctif) le paramètre correctif à ajuster est par exemple un paramètre correctif de la deuxième fonction prédéfinie associé, dans la deuxième fonction, à la condition externe T. OBP1 = TCOI x T+SO1 (f2) L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à 5 la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, pour l'étalonnage d'un capteur angulaire du type magnétostatique, tel que le capteur KMA 200 � commercialisé par la Société NXP. Le capteur comprend notamment : un premier transducteur pour convertir un angle à mesurer en un premier signal 10 électrique VS1 selon : VS1= cos(24)+ OBI , un deuxième transducteur pour convertir l'angle à mesurer en un deuxième signal électrique VS2 selon : VS2 = sin(24))+OB2 15 Les coefficients OBI, 0B2 correspondent à des offsets générés par les transducteurs et il est nécessaire de retrancher à VS1 et VS2 des valeurs estimées des coefficients OBI, 0B2. Pour cela, le capteur comprend également un moyen de calcul, pour déterminer une valeur mesurée de l'angle 4) à mesurer selon la relation : 1 VS1ù OBP1 4) = ù arctan 2 \ VS2 ù OBP2, avec OBP1 = TCO1.T + SO1 et OBP2 = TCO2.T + S02, soit : 1 VS1ù(TCO1xT+SO1) 4 _ ù arcta 2 VS2ù(TCO2xT+S02), où TCO1, SO1, TCO2, S02 sont des paramètres correctifs de la dérive en température du premier transducteur et du deuxième transducteur. Un étalonnage connu, comprenant une première étape de mesure et une étape de détermination telles que décrite dans l'art antérieur de la présente demande de brevet 30 permet d'étalonner le capteur, c'est-à-dire de déterminer une valeur optimale des paramètres correctifs TCO1, SO1, TCO2 et S02 sur la plage globale de variation possible d'un angle 4) à mesurer et pour des températures susceptibles de varier dans une plage prédéfinie, de sorte à obtenir la précision globale donnée par le fabricant. Dans le cadre de l'invention, le procédé connu est complété par : 20 25 - une deuxième étape de mesure, pour déterminer une valeur mesurée additionnelle associée à une valeur additionnelle connue de la grandeur physique choisie à l'intérieur d'une plage restreinte de variations plus étroite que la plage globale de variations, et à au moins deux valeurs de la condition externe et une étape d'ajustement d'un paramètre correctif précédemment déterminé en fonction des résultats de mesure de la deuxième étape de mesure. Dans l'exemple du capteur angulaire, la deuxième étape de mesure et l'étape d'ajustement permettent d'ajuster la valeur de l'un des paramètres correctifs TCO1, SO1, TCO2 ou SO2 de sorte à augmenter la précision du capteur sur la plage de variations restreinte. Pour réaliser la deuxième étape de mesure, on choisit par exemple une valeur d'angle additionnelle proche de x.45°, 1 étant une constante, soit une valeur proche de 0, 45°, 90°, 135°, etc. Ainsi, une petite variation de la grandeur physique à mesurer, ici l'angle (1), autour de la dite valeur additionnelle connue entraîne une variation importante du signal électrique associé fourni par le premier transducteur ou le deuxième transducteur. Cet intervalle de 45° est dû au fait que les fonctions en sinus et en cosinus s'annulent l'une ou l'autre tous les 45° (puisqu'elles sont exprimées en sin(24) ou en cos(4)). Les offsets OBI et 0B2 étant relativement constants sur toute la plage angulaire de mesure pour ce type de capteurs, le signal électrique subit alors des variations relatives importantes. Puis, selon la valeur additionnelle choisie et pour réaliser l'étape d'ajustement, on choisira comme paramètre correctif à ajuster soit TCO1 :si C est impair ou soit TCO2 si cl) est pair. En d'autres termes, on choisit d'ajuster le paramètre dont la contribution dans le résultat final est la plus importante, selon la valeur d'angle additionnelle choisie. Dans la pratique, une mise en oeuvre du procédé selon l'invention avec un capteur 25 KMA 200 � a permis d'obtenir les résultats suivants : un étalonnage connu sur la plage angulaire 0-180° pour deux températures 25°C et 130°C permet d'obtenir un capteur de précision globale égale à 0,87° sur toute la plage 0-180° - le procédé selon l'invention, par des mesures additionnelles pour un angle de 10° et 30 deux températures 25°C et 130°, permet d'ajuster le paramètre TCO2 (associé à la fonction sinus) de sorte à obtenir une précision de l'ordre de 0,48° sur la plage 0-45°C, tout en conservant une précision de 1° sur la plage 45-180°. L'expérience montre également que : le choix d'une valeur d'angle additionnelle égale à L.45°, ou trop proche de (D.45° 35 n'est pas judicieux : ce choix permet d'augmenter fortement la précision du capteur au voisinage de la valeur (D.45°, mais au détriment de la précision du capteur sur la plage restreinte 0-45° et au détriment de la précision sur la plage globale 0-180°, - le choix d'une valeur d'angle additionnelle au voisinage de 22.5°+ t.45°, soit le milieu de la plage [x.45° ; (1+1).45°], n'est pas non plus judicieux car la précision sur la plage [x.45° ; (cl)+1).45°] peut ne pas être suffisante. Ainsi, pour obtenir une amélioration importante de la précision sur la plage restreinte [11).45° ; (d)+1).45°], sans dégrader la précision sur la plage globale 43.180° ; (^I)+1).180°], on choisira de préférence la valeur additionnelle connue de la grandeur physique dans la plage [x.45° + 5° ; x.45° + 10°] ou dans la plage [(cl)+1).45° - 10° ; (^I)+1).45° - 5°]. REVENDICATIONS 1. Procédé d'étalonnage d'un capteur de mesure d'une grandeur physique comprise dans une plage globale de variations, le procédé comprenant : une première étape de mesure, pour déterminer une première série de valeurs mesurées associées à une première série de valeurs connues de la grandeur physique réparties dans la plage globale de variation et à au moins deux valeurs d'une condition externe, - une étape de détermination, à partir de la première série de valeurs mesurées, d'un ensemble de paramètres correctifs permettant de prendre en compte une dérive du capteur en fonction de la condition externe, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend également : - une deuxième étape de mesure, pour déterminer une valeur mesurée additionnelle associée à une valeur additionnelle connue de la grandeur physique choisie dans une plage restreinte de variations incluse dans la plage globale de variations, et à au moins deux valeurs de la condition externe, et - une étape d'ajustement d'un paramètre correctif précédemment déterminé en fonction des résultats de mesure de la deuxième étape de mesure. 2. Procédé selon la revendication 1, pour un capteur comprenant un transducteur, pour convertir une valeur réelle de la grandeur physique (4)) en un signal électrique (VS1) selon une première fonction f1 prédéfinie (VS1 = cos(2(0+OB1) comprenant un coefficient (OBI) susceptible de dériver en fonction de la condition externe, dans lequel, pour réaliser la deuxième étape de mesure, la valeur additionnelle connue de la grandeur physique est choisie telle qu'une petite variation de la grandeur physique autour de la dite valeur additionnelle connue entraîne une variation importante du signal électrique associé fourni par le transducteur. 3. Procédé selon la revendication 2, pour un capteur comprenant également un moyen de calcul pour déterminer, en fonction du signal électrique (VS1) produit par le transducteur et de la fonction prédéfinie, la valeur mesurée de la grandeur physique à partir du signal électrique diminué d'un coefficient correctif (OBP1), le dit coefficient correctif (OBP1) variant avec la condition externe selon une deuxième fonction f2 prédéfinie (OBP1 = TCO1.T + SO1) comprenant au moins un paramètre correctif, dans lequel, pour réaliser l'étape d'ajustement, le paramètre correctif à ajuster est un paramètre correctif de la deuxième fonction prédéfinie associé, dans la deuxième fonction, à la condition externe (T). 4. Procédé d'étalonnage selon la revendication 3, pour un capteur angulaire de type 35 magnétostatique susceptible de dériver en fonction d'une température externe, le dit capteur comprenant :- un premier transducteur pour convertir un angle à mesurer en un premier signal électrique VS1 = cos(24)+OBI - un deuxième transducteur pour convertir l'angle à mesurer en un deuxième signal électrique VS2 = sin(4)+OB2 et un moyen de calcul, pour déterminer une valeur mesurée de l'angle à mesurer selon la relation : 1 " VS1ù(TCO1xT +SO1) " = -- arctan 2 VS2 ù (TCO2 x T + SO2), où TCO1, SO1, TCO2, SO2 sont des paramètres correctifs de la dérive en température du premier transducteur et du deuxième transducteur, dans lequel, pour réaliser la deuxième étape de mesure, la valeur additionnelle connue de la grandeur physique est choisie proche de (D.45°, mais différente de (D.45°, cl) étant une constante, et dans lequel, pour réaliser l'étape d'ajustement, le paramètre correctif à ajuster est le paramètre TCO1 si c est impair ou le paramètre TCO2 si d) est pair. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la valeur additionnelle connue de la grandeur physique est choisie est choisie dans la plage [ D.45° - 10° ; 0.45° - 5°] ou dans la plage [(D.45° + 5° ; D. 45° + 10°].