Brevet FR2971869A1 — publié le 20120824

PROCÉDÉ DE TRAITEMENT DE MESURES D'UN CAPTEUR NUMÉRIQUE PAR CORRECTION AU MOYEN DE VALEURS D'ERREUR FOURNIES PAR CE CAPTEUR L'invention concerne les capteurs numériques qui sont destinés à acquérir des données numériques représentatives de mesures d'un paramètre physique, comme par exemple, et non limitativement, une pression, une température ou une position. Comme le sait l'homme de l'art, un capteur est un équipement qui est destiné à mesurer la valeur en cours d'un paramètre physique avec une précision qui est fonction de la technique de mesure qu'il met en oeuvre et/ou du procédé utilisé pour le fabriquer. Par conséquent, lorsque l'on fabrique des capteurs avec un même procédé de fabrication, tous ces capteurs devraient en théorie présenter une courbe de réponse prédéfinie, c'est-à-dire quasi-identique à une courbe de réponse théorique (comme par exemple celle référencée CT sur la figure 2). Hélas, en raison, notamment, de variations incontrôlables de certains paramètres du procédé de fabrication, les capteurs d'une même série peuvent présenter des courbes de réponse qui diffèrent légèrement de la courbe de réponse théorique souhaitée. On comprendra que dans ce cas les différents capteurs d'une même série vont délivrer des mesures plus ou moins précises selon les écarts qui existent entre leur courbe de réponse et la courbe de réponse théorique. Afin d'éviter une trop grande dispersion de précision des capteurs, on peut les tester dans une zone de test dédiée afin de ne sélectionner que ceux dont la courbe de réponse est incluse entre une courbe de réponse minimale (référencée Cl sur la figure 2) et une courbe de réponse maximale (référencée C2 sur la figure 2), qui encadrent la courbe de réponse théorique CT correspondante. Cela permet d'améliorer la précision moyenne des capteurs sélectionnés au sein d'une même série. Mais, cela ne permet pas de remédier aux imprécisions de mesure d'un capteur sélectionné, induites par sa courbe de réponse personnelle. Lorsque l'on veut réduire, voire quasiment supprimer, les imprécisions d'un capteur sélectionné et implanté dans un système, il faut que le calculateur (ou analogue) qui utilise ses mesures corrige ces dernières. Ces corrections sont effectuées en fonction soit de la courbe de réponse préalablement acquise et fournie au calculateur, soit de mesures de calibration effectuées in situ par le capteur, au début de sa première mise en fonctionnement, à la demande du calculateur. Dans le premier cas, on est obligé de constituer une base de données pour stocker les courbes de réponse des capteurs en fonction des identifiants de ces derniers, puis de transférer dans chaque calculateur couplé à au moins un capteur identifié les données (numériques) qui définissent la courbe de réponse qui correspond à son identifiant. On comprendra que cela nécessite de nombreuses interventions humaines qui peuvent induire des erreurs et qui s'avèrent onéreuses. Dans le second cas, c'est le capteur qui doit lui-même gérer la calibration, ce qui nécessite d'augmenter sensiblement sa complexité et donc contribue à augmenter son coût. En outre, les calculs que doit effectuer le calculateur sont généralement notablement moins précis que ceux qui peuvent être réalisés dans une zone de test, du fait que cette dernière peut proposer un environnement idéal pour les mesures du capteur testé (par exemple une température contrôlée, une tension d'alimentation régulée, et analogues). L'invention a donc pour but d'améliorer la situation dans le cas des capteurs numériques. Elle propose à cet effet un procédé, dédié au traitement de données primaires qui sont représentatives de mesures effectuées par un capteur numérique, et comprenant les étapes suivantes: - transmettre du capteur vers des moyens de calcul des données d'erreur qui sont représentatives d'au moins une première valeur d'erreur égale à la différence entre une première mesure effectuée avec ce capteur et une première valeur théorique pour un premier point caractéristique choisi, une seconde valeur d'erreur égale à la différence entre une seconde mesure effectuée avec ce capteur et une seconde valeur théorique pour un second point caractéristique choisi, et des données primaires qui sont représentatives d'une mesure effectuée, et - corriger les données primaires transmises avec les moyens de calcul en fonction des données d'erreur transmises, afin de produire des données primaires corrigées. Le capteur numérique disposant désormais de ses propres données d'erreur, il n'est plus nécessaire de constituer une base de données spécifique pour stocker toutes les données d'erreur des différents capteurs, et il n'y a plus à transférer les données d'erreur vers le calculateur concerné. Par ailleurs, il n'est plus nécessaire d'agencer spécifiquement le calculateur pour qu'il soit en mesure de réaliser la calibration des capteurs qui sont couplés à lui. Le procédé de traitement selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - il peut comprendre une étape préliminaire dans laquelle on effectue avec le capteur les première et seconde mesures respectivement pour les premier et second points caractéristiques, puis on détermine les première et seconde valeurs d'erreur en fonction des première et seconde mesures et des première et seconde valeurs théoriques correspondantes, et on transmet au capteur les première et seconde valeurs d'erreur déterminées afin qu'il les stocke; - le capteur peut transmettre chaque valeur d'erreur stockée chaque fois qu'il transmet des données primaires; - dans une première variante, le capteur peut transmettre chaque valeur d'erreur stockée avec des premières données primaires obtenues consécutivement à chacune de ses mises en marche; - dans une seconde variante, le capteur peut transmettre chaque valeur d'erreur stockée avec des données primaires, une fois sur N transmissions; - en présence d'une courbe de réponse sensiblement linéaire du capteur, on peut choisir comme premier point caractéristique un point minimal et comme second point caractéristique un point maximal. L'invention propose également un capteur numérique, propre à acquérir des données primaires représentatives de mesures effectuées, et comprenant: - des moyens de stockage propres à stocker des données d'erreur représentatives d'au moins une première valeur d'erreur égale à la différence entre une première mesure qu'il a effectuée et une première valeur théorique pour un premier point caractéristique choisi, et une seconde valeur égale à la différence entre une seconde mesure d'erreur qu'il a effectuée et une seconde valeur théorique pour un second point caractéristique choisi, et - des moyens de contrôle agencés pour transmettre ces données d'erreur stockées avec certaines au moins des données primaires acquises. L'invention est particulièrement bien adaptée, bien que non limitativement, aux cas où le capteur numérique fait partie d'un véhicule, éventuellement de type automobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement, une zone de test de capteur numérique et un véhicule comprenant un réseau de communication auquel sont connectés plusieurs calculateurs dont l'un est couplé à un exemple de réalisation d'un capteur numérique selon l'invention, et - la figure 2 illustre schématiquement des exemples de courbe de réponse théorique (CT), courbe de réponse minimale (Cl) et courbe de réponse maximale (C2) d'un capteur numérique en fonction de la valeur d'un paramètre physique. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour but d'offrir un procédé dédié au traitement de données primaires qui sont représentatives de mesures effectuées par un capteur numérique (CN) destiné à être implanté dans un système (V). Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le système (V) est un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système comportant au moins un capteur numérique (CN) couplé à un calculateur (ou analogue) (CA1). Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que les capteurs numériques (CN) sont destinés à mesurer la valeur en cours d'un paramètre physique (PP) tel que la pression. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type de capteur numérique. Elle concerne en effet tout type de capteur numérique destiné à mesurer les valeurs prises par au moins un paramètre physique (PP). Ainsi, les capteurs numériques (CN) peuvent mesurer une température ou une position, par exemple. On a schématiquement représenté sur la figure 1 un système (ici un véhicule) V comprenant un réseau de communication R comportant un bus auquel sont connectés plusieurs calculateurs CA1-CA3 chargés d'effectuer différentes fonctions, éventuellement complémentaires. L'un de ces calculateurs (CA1) est couplé à un capteur numérique CN selon l'invention, afin d'être alimenté en données primaires représentatives de mesures de valeurs en cours d'un paramètre physique PP (ici une pression). Ce capteur numérique CN comprend des moyens d'acquisition MA chargés d'effectuer des mesures du paramètre physique PP, par exemple de type analogique, et des moyens de contrôle MCT chargés de convertir en données primaires numériques les mesures analogiques fournies par les moyens d'acquisition MA. Ce capteur numérique CN a préalablement fait l'objet d'un test dans une zone de test ZT, par exemple située dans l'usine où il a été fabriqué. L'invention propose de mettre en oeuvre un procédé de traitement de données primaires issues d'un capteur (numérique) CN du type de celui présenté ci-avant. Ce procédé comprend au moins une étape de transmission et une étape de correction décrites ci-après. L'étape de transmission consiste à transmettre du capteur CN vers des moyens de calcul CA1 des données d'erreur qui sont représentatives d'au moins une première valeur d'erreur VE1, qui est égale à la différence entre une première mesure M1 effectuée avec le capteur CN et une première valeur théorique VT1 pour un premier point caractéristique P1 choisi (soit VE1 = M1 - VT1), une seconde valeur d'erreur VE2, qui est égale à la différence entre une seconde mesure ME2 effectuée avec le capteur CN et une seconde valeur théorique VT2 pour un second point caractéristique P2 choisi (soit VE2 = M2 - VT2), et des données primaires qui sont représentatives d'une mesure effectuée. Dans l'exemple illustré, les moyens de calcul CA1 qui reçoivent les données d'erreur et les données primaires du capteur CN sont le calculateur CA1. Comme illustré sur le diagramme de la figure 2, on entend ici par "point caractéristique" une valeur particulière (c'est-à-dire significative) d'un paramètre physique PP devant être mesurée par un capteur CN. Dans l'exemple de la figure 2, un point caractéristique P1 ou P2 constitue une valeur d'abscisse du paramètre physique PP à laquelle correspond une valeur mesurée VM d'ordonnée. En d'autres termes, un point caractéristique P1 ou P2 du paramètre physique PP et une valeur VM correspondante définissent ensemble un point particulier de la courbe de réponse du capteur CN. On notera que dans l'exemple de la figure 2, la courbe de réponse du capteur CN est linéaire croissante. Par conséquent, on peut choisir comme premier point caractéristique P1 le point minimal sur l'axe des abscisses, et comme second point caractéristique P2 le point maximal sur l'axe des abscisses. Par exemple, et non limitativement, l'axe des ordonnées désigne les valeurs prises par le rapport VM entre la tension de sortie des moyens d'acquisition MA (représentative d'une mesure) et la tension d'alimentation du capteur CN. Lorsque la courbe de réponse n'est pas linéaire, on choisit des points caractéristiques qui correspondent à des zones (ou plages) caractéristique de la courbe de réponse, comme par exemple des zones à point(s) d'inflexion. On notera également que quel que soit le type de la courbe de réponse, on peut utiliser plus de deux valeurs d'erreur correspondant à plus de deux points caractéristiques. Par exemple, on peut utiliser trois valeurs d'erreur, voire quatre, ou plus encore si la courbe de réponse s'avère assez compliquée. L'étape de correction du procédé, selon l'invention, consiste à corriger les données primaires qui sont transmises par le capteur CN avec les moyens de calcul (ici le calculateur CA1), en fonction des données d'erreur transmises, afin de produire des données primaires corrigées. On entend ici par "données primaires corrigées" des données qui sont représentatives avec une (très) bonne précision de la valeur en cours d'un paramètre physique PP. On comprendra que cette étape de correction est réalisée par le calculateur CA1, et plus précisément par un module de calcul MC2 que comprend ce calculateur CA1. Un tel module de calcul MC2 peut par exemple être un microprocesseur ou un circuit logique programmable, comme par exemple un FPGA ("Field Programmable Gate Array") ou un ASIC ("Application-Specific Integrated Circuit"). Il est important de noter que pour que l'étape de transmission puisse être réalisée, il faut que le capteur CN comprenne des moyens de stockage MS propres à stocker les données d'erreur qui sont représentatives des différentes valeurs d'erreur (au moins deux (ici VE1 et VE2» utiles au calculateur CA1, et que ses moyens de contrôle MCT soient agencés pour transmettre ces données d'erreur stockées avec certaines au moins des données primaires acquises (à partir des mesures effectuées par ses moyens d'acquisition MA). Ces moyens de stockage MS peuvent se présenter sous n'importe quelle forme connue de l'homme de l'art. Par conséquent, il pourra, par exemple, s'agir d'une mémoire, éventuellement de type logiciel, ou d'une base de données, ou encore d'un fichier. On notera que les moyens de contrôle MCT peuvent être agencés pour transmettre chaque valeur d'erreur stockée soit chaque fois qu'il transmet des données primaires (c'est-à-dire systématiquement), soit avec les premières données primaires qui sont obtenues consécutivement à chaque mise en marche du capteur CN, soit encore avec des données primaires une fois sur N transmissions (de données primaires). Dans ce dernier cas, N peut prendre n'importe quelle valeur supérieure ou égale à 2. Par exemple N = 5 ou 10. On notera que lorsque le capteur CN ne transmet pas systématiquement les données d'erreur qu'il stocke, le calculateur CA1 doit stocker ces données d'erreur dans des moyens de stockage MS' couplés à ses moyens de calcul MC2 afin de pouvoir en disposer quand il en a besoin. Ces moyens de stockage MS' peuvent se présenter sous n'importe quelle forme connue de l'homme de l'art. Par conséquent, il pourra, par exemple, s'agir d'une mémoire, éventuellement de type logiciel, ou d'un fichier. Les données d'erreur qui sont stockées dans les moyens de stockage MS d'un capteur CN peuvent être obtenues lors d'une étape préliminaire du procédé selon l'invention. On notera que cette étape préliminaire peut être réalisée dans une zone de test ZT, par exemple située dans l'usine où le capteur CN a été fabriqué. Dans ce cas, la zone de test ZT doit comporter une enceinte équipée EE dans laquelle on peut soumettre le capteur CN testé à différentes valeurs du paramètre physique PP qu'il est censé mesurer. Cette enceinte équipée EE est alors couplée, tout comme le capteur CN testé, à des moyens de calcul MC1 qui contrôlent l'instauration dans l'enceinte équipée EE d'au moins deux valeurs différentes du paramètre physique PP, qui correspondent à deux points caractéristiques. Cela est particulièrement avantageux car les équipements de l'enceinte EE peuvent permettre de fixer très précisément les valeurs du paramètre physique PP à mesurer et ainsi d'obtenir des données d'erreur très précises (indépendantes du calculateur (ici CA1) qui devra les utiliser). L'étape préliminaire consiste à effectuer avec le capteur CN testé les première M1 et seconde M2 mesures respectivement pour les premier P1 et second P2 points caractéristiques, puis à déterminer avec les moyens de calcul MC1 les première VE1 et seconde VE2 valeurs d'erreur en fonction des première M1 et seconde M2 mesures et des première VT1 et seconde VT2 valeurs théoriques correspondantes (connues par ailleurs), et à transmettre au capteur CN les première VE1 et seconde VE2 valeurs d'erreur déterminées afin qu'il les stocke dans ses moyens de stockage MS et donc qu'il puisse ultérieurement les fournir une fois installé dans un système V. 8 On comprendra que pour effectuer les déterminations précitées les moyens de calcul MC1 doivent disposer des données numériques qui définissent chaque valeur théorique utile, voire de l'ensemble des données numériques qui définissent la courbe de réponse théorique CT associée au capteur CN testé. Ces données numériques peuvent, par exemple, être stockées dans des moyens de stockage MS" de l'enceinte EE (ou des moyens de calcul MC1). Ces moyens de stockage MS" peuvent se présenter sous n'importe quelle forme connue de l'homme de l'art. Par conséquent, il pourra, par exemple, s'agir d'une mémoire, éventuellement de type logiciel, ou d'un fichier. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de procédé de traitement et de capteur numérique décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement de données primaires représentatives de mesures effectuées par un capteur numérique (CN), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - transmettre dudit capteur (CN) vers des moyens de calcul (CA1) des données d'erreur représentatives d'au moins une première valeur d'erreur égale à la différence entre une première mesure effectuée avec ledit capteur (CN) et une première valeur théorique pour un premier point caractéristique choisi, une seconde valeur d'erreur égale à la différence entre une seconde mesure effectuée avec ledit capteur (CN) et une seconde valeur théorique pour un second point caractéristique choisi, et des données primaires représentatives d'une mesure effectuée, et - corriger lesdites données primaires transmises avec lesdits moyens de calcul (CA1) en fonction desdites données d'erreur transmises, afin de produire des données primaires corrigées. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préliminaire dans laquelle on effectue avec ledit capteur (CN) lesdites première et seconde mesures respectivement pour lesdits premier et second points caractéristiques, puis on détermine lesdites première et seconde valeurs d'erreur en fonction desdites première et seconde mesures et desdites première et seconde valeurs théoriques correspondantes, et on transmet audit capteur (CN) lesdites première et seconde valeurs d'erreur déterminées afin qu'il les stocke. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit capteur (CN) transmet chaque valeur d'erreur stockée chaque fois qu'il transmet des données primaires. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit capteur (CN) transmet chaque valeur d'erreur stockée avec des premières données primaires obtenues consécutivement à chaque mise en marche. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce queIl ledit capteur (CN) transmet chaque valeur d'erreur stockée avec des données primaires une fois sur N transmissions. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'en présence d'une courbe de réponse sensiblement linéaire dudit capteur (CN) on choisit comme premier point caractéristique un point minimal et comme second point caractéristique un point maximal. 7. Capteur numérique (CN) propre à acquérir des données primaires représentatives de mesures effectuées, caractérisé en ce qu'il comprend i) des moyens de stockage (MS) propres à stocker des données d'erreur représentatives d'au moins une première valeur d'erreur égale à la différence entre une première mesure qu'il a effectuée et une première valeur théorique pour un premier point caractéristique choisi, et une seconde valeur d'erreur égale à la différence entre une seconde mesure qu'il a effectuée et une seconde valeur théorique pour un second point caractéristique choisi, et ii) des moyens de contrôle (MCT) agencés pour transmettre lesdites données d'erreur stockées avec certaines au moins desdites données primaires acquises. 8. Utilisation du procédé de traitement selon l'une des revendications 1 à 6 et du capteur numérique (CN) selon la revendication 7 dans un véhicule. 9. Utilisation selon la revendication 8, dans un véhicule de type automobile.