Brevet FR2945342A1 — publié le 20101112

La présente invention concerne un capteur vibrant utilisable par exemple pour constituer un gyroscope. Il est connu des gyroscopes vibrants comprenant une embase et un résonateur solidaire de l'embase. L'embase et le résonateur sont associés à des électrodes qui sont réparties en deux groupes reliés alternativement à un circuit de détection et de commande par une première puis une deuxième voie de raccordement à l'une ou l'autre desquelles sont reliés les groupes d'électrodes. Le circuit de commande comprend une électronique d'excitation et une électronique de détection et est agencé pour commander une phase d'excitation et une phase de détection sur chacune des voies de raccordement, les phases d'excitation et les phases de détection ayant res- pectivement des durées sensiblement identiques (par exemple, 60 �s pour les phases d'excitation et 140 �s pour les phases de détection).La durée des phases de détection et d'excitation peut varier en fonction du capteur concerné. Le circuit de commande est généralement agencé pour effectuer la séquence suivante : phase d'excitation sur la première voie de raccordement, phase d'excitation sur la deuxième voie de raccordement, phase de détection sur la première voie de raccordement, phase de détection sur la deuxième voie de raccordement. Le séquencement permet d'utiliser une même élec- tronique d'excitation pour exciter deux groupes d'électrodes et une même électronique de détection pour assurer la détection des signaux fournis par les deux groupes d'électrodes. Ceci permet de limiter l'influence des différences de gains et de phases sur les deux voies, différences qui pourraient introduire une erreur de calage angulaire et de dérive du gyroscope. Néanmoins, ce séquencement entraîne l'apparition de couplages entre les différentes phases. Ces couplages sont par exemple liés à des effets mémoires dans les convertisseurs numéri- que/analogique résultant de capacités parasites de la carte à circuit imprimé sur laquelle sont formés les circuits, capacités qui, en série avec des résistances de forte valeur présentes dans l'électronique, génèrent des perturbations pendant un temps qui peut être supérieur à la durée d'une phase. Des couplages peuvent se produire entre deux phases successives de détection, deux phases successives d'excitation, une phase de détection et une phase d'excitation suivant ladite phase de détection, une phase d'excitation et une phase de détection suivant la-dite phase d'excitation. Le couplage crée un biais sur la phase qui suit, ce biais étant proportionnel au signal ou à la commande traité lors de la phase qui précède. Les deux derniers couplages, notamment dus à une accumulation de charges dans les électrodes, contribuent de façon majoritaire à la dérive moyenne du gyroscope et il est difficile de limiter cette dérive par une compensation électronique. L'instabilité de ces défauts influence fortement la performance du capteur, en particulier en environne-ment humide. Il a été envisagé de diminuer la dynamique de commande ou de précession pour remédier aux inconvénients précités. Il a été envisagé d'introduire des temps de re- laxation supplémentaires afin de limiter ces défauts. L'invention procède d'une autre approche et vise à limiter l'effet des défauts précités sans modifier le circuit de commande. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un capteur vibrant comprenant une embase et un résonateur axisymétrique solidaire de l'embase, qui sont associés à des électrodes reliées à un circuit de commande par au moins une première voie de raccordement et une deuxième voie de raccordement à l'une ou l'autre desquelles sont reliées les électrodes, le circuit de commande comprenant une électronique d'excitation et une électronique de détection et étant agencé pour commander une phase d'excitation et une phase de détection sur chacune des voies de raccordement, les phases d'excitation et les phases de détection ayant respectivement des durées sensiblement identiques, le circuit de commande étant agencé pour effectuer la séquence suivante : phase d'excitation sur la deuxième voie de raccordement, phase de détection sur la première voie de raccordement, phase d'excitation sur la première voie de raccordement, phase de détection sur la deuxième voie de raccordement. Cette séquence permet d'éloigner au maximum les phases de détection et d'excitation utilisant la même voie ce qui permet de réduire les couplages forts excita- tion-détection ou détection-excitation au sein d'une même voie. En outre, les couplages faibles excitation-détection ou détection-excitation entre deux voies sont symétrisés. De plus, chaque phase d'excitation est immédiatement précédée d'une phase de détection sur la même voie : les parasites engendrés par la phase de détection qui précède agissent ainsi dans le même sens que la commande d'excitation qui suit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limita- tif de l'invention. Il sera fait référence à la figure unique annexée représentant schématiquement un capteur vibrant conforme à l'invention. Le capteur vibrant conforme l'invention est par exemple un gyroscope utilisable dans un système de localisation de cible qui soit portatif et de grande précision, ou dans un système de type gyrocompas. En référence à la figure, le capteur vibrant corn- prend une embase 1 et un résonateur 2, axisymétrique, ici réalisé sous la forme d'une cloche ayant un pied central solidaire de l'embase 1. Des électrodes 3 sont associées de façon connue en elle-même au bord périphérique de la cloche 2. Des électrodes 4 sont associées de façon connue en elle-même à l'embase 1 en regard des électrodes 3. Les électrodes 3, 4 sont reliées à un circuit de commande 5 par au moins une première voie de raccordement 6.1 et une deuxième voie de raccordement 6.2 à l'une ou l'autre desquelles sont reliées les électrodes 3, 4 formant ainsi deux groupes d'électrodes selon la voie de raccordement à laquelle les électrodes sont reliées. Le circuit de commande 5 comprend une électronique d'excitation 7 et une électronique de détection 8. Le circuit de commande 5 est agencé pour exécuter un pro-gramme mettant en oeuvre une phase d'excitation et une phase de détection. En phase de détection, le circuit de commande 5 émet via l'électronique d'excitation 6 un signal vers les électrodes pour mettre la cloche en vibra- tion selon un angle donné et pour maintenir constante l'amplitude de la vibration et nulle la quadrature de celle-ci. En phase de détection, le circuit de commande 5 récupère via l'électronique de détection 8 un signal représentatif d'un angle de la vibration. Les phases d'excitation et les phases de détection ont respective-ment des durées sensiblement identiques, à savoir 60 �s pour les phases d'excitation et 140 �s pour les phases de détection. L'unité de commande 5 est agencée pour commander la phase d'excitation et la phase de détection sur chacune des voies de raccordement 6.1, 6.2 et, plus précisé-ment, pour effectuer la séquence suivante : phase d'excitation sur la deuxième voie de raccordement 6.2, phase de détection sur la première voie de raccordement 6.1, phase d'excitation sur la première voie de raccorde- ment 6.1, phase de détection sur la deuxième voie de raccordement 6.2. Cette séquence permet d'éloigner au maximum l'une de l'autre les phases de détection et d'excitation utili- sant la même voie ce qui permet de réduire les couplages les plus forts excitation-détection ou détection-excitation au sein d'une même voie. En outre, les couplages excitation-détection ou détection-excitation entre deux voies sont symétrisés limitant leur influence sur la dérive du capteur. De plus, chaque phase d'excitation est immédiatement précédée d'une phase de détection sur la même voie : les parasites engendrés par la phase de détection qui précède agissent ainsi dans le même sens que la commande d'excitation qui suit, limitant par consé- quent l'effet sur les erreurs du capteur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. L'invention est applicable à tout type de résonateur axisymétrique associé à une électronique de commande numérique, fonctionnant en temps partagé sur deux voies de raccordement. L'invention est plus particulièrement adaptée aux capteurs ayant une grande dynamique de corn- mande ou de forts amortissements et de fortes anisotropies de raideur. REVENDICATIONS1. Capteur vibrant comprenant une embase (1) et un résonateur (2) axisymétrique solidaire de l'embase, qui sont associés à des électrodes (3, 4) reliées à un circuit de commande (5) par au moins une première voie de raccordement (6.1) et une deuxième voie de raccordement (6.2) à l'une ou l'autre desquelles sont reliées les électrodes, le circuit de commande comprenant une élec- tronique d'excitation (7) et une électronique de détection (8) et étant agencé pour commander une phase d'excitation et une phase de détection sur chacune des voies de raccordement, les phases d'excitation et les phases de détection ayant respectivement des durées sen- siblement identiques, caractérisé en ce que le circuit de commande est agencé pour effectuer la séquence suivante : phase d'excitation sur la deuxième voie de raccordement, phase de détection sur la première voie de raccordement, phase d'excitation sur la première voie de raccordement, phase de détection sur la deuxième voie de raccordement.