Brevet FR2990752A1 — publié le 20131122

L'invention se rapporte à un procédé de transmission d'informations de configuration ou de reconfiguration à un équipement électronique élémentaire, lorsque cet équipement est dépourvu d'interface d'entrée d'information. Les informations de configuration transmises peuvent concerner par exemple la calibration et le paramétrage en production de l'équipement, la reprogrammation d'une mémoire ou toute information utile au fonctionnement de l'équipement, en fonction de conditions particulières d'utilisation. L'invention s'applique à tout équipement électronique de conception simplifiée, en particulier aux équipements de détection de position, de mesure de 10 paramètres physiques, tels que des capteurs de pression ou des sondes de température, ou des équipements de contrôle, tels que des dispositifs d'asservissement. Ces équipements, dits élémentaires, sont en général pourvus d'une broche d'alimentation électrique, d'une broche de masse et d'une broche de sortie pour communiquer à l'extérieur des données qu'ils mesurent et/ou calculent, mais sont 15 dépourvus d'une entrée spécifique pour leur transmettre des données de configuration. Jusqu'à présent, une telle fonction de configuration est proposée en utilisant une interface de communication spécifique, comme le décrivent par exemple les documents de brevet suivants : - le document US 2001/007091 présente le paramétrage de la tension d'un 20 microprocesseur en utilisant une interface d'entrée dédiée ; - dans le document EP 1378998, la calibration d'un oscillateur électronique se fait aussi grâce à l'utilisation d'une interface d'entrée spécifique ; - dans le document VVO 2012/006092, un transformateur est paramétré via une interface spécifique d'entrée. 25 Cependant, d'autres équipements électroniques plus élémentaires, comme les capteurs de position, ne disposent pas d'interface d'entrée pour la transmission d'information servant à leur configuration, par exemple en production, ou à leur reconfiguration, qui pourrait être nécessaire après un certain temps de fonctionnement. Pour ce type d'équipement, il convient donc de prévoir une broche supplémentaire pour 30 leur transmettre ces informations. Alternativement, il a été envisagé de transmettre ces informations par la broche de sortie. Cependant, les broches de sortie sont couplées à des interfaces qui permettent d'émettre des signaux sous forme analogique ou d'impulsions. Le traitement des signaux d'information entrants par ces interfaces posent des problèmes d'interférence 35 et ces signaux sont perturbés, voire inutilisables. De plus, ces équipements ne disposent pas, en général, d'interface de communication pour recevoir ces signaux d'information puisqu'ils sont conçus pour émettre des informations et non en recevoir. Ainsi, le paramétrage ou toute transmission d'informations à un équipement électronique élémentaire, conçu pour l'accomplissement d'un nombre réduit de tâches et dépourvu d'interface d'entrée spécifique, n'est possible qu'en utilisant une interface additionnelle d'entrée spécifique. Derrière cette entrée, des composants électroniques supplémentaires sont en général nécessaires. Cette adaptation génère des coûts et du temps d'installation. Or tous les équipements électroniques nécessitent d'être configurés en production ainsi que périodiquement, en particulier pour être reparamétrés, pour reprogrammer certains composants ou pour recevoir une nouvelle table de données ou de calibration. L'invention vise à permettre la transmission d'informations dans le cas d'un équipement électronique élémentaire, à savoir dépourvu d'interface dédiée à cette transmission, ou à s'affranchir de l'ajout d'une telle interface. Pour ce faire, l'invention propose d'utiliser l'entrée prévue pour l'alimentation électrique, pour introduire de l'information modulée sous une forme compatible avec l'équipement. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de transmission d'informations à un équipement électronique élémentaire comportant une interface d'alimentation électrique et une interface de sortie de données, ainsi qu'un organe de commande numérique doté d'un convertisseur analogique numérique (dit CAN) et d'une référence de tension, cet organe de commande numérique étant apte à convertir des informations codées numériquement en instructions d'exécution. Le procédé consiste à préparer les informations à transmettre sous forme de modulations discrètes de la tension d'alimentation pouvant varier entre deux niveaux, dans une gamme et des unités de temps compatibles avec un codage compréhensible par l'organe de commande numérique de l'équipement électronique élémentaire. Les modulations de tension sont ensuite introduites dans l'interface réservée à l'alimentation électrique de l'équipement électronique entre les deux niveaux correspondant aux valeurs logiques zéro et un. Chaque modulation de tension est successivement codée par le convertisseur analogique numérique. L'information codée est ensuite décodée par l'organe de commande numérique en proportion de la valeur de la référence de tension pour exécuter les instructions correspondantes. Un tel procédé présente l'avantage de s'affranchir d'une interface bidirectionnelle supplémentaire qu'il aurait été nécessaire de créer sur l'organe de commande numérique de l'équipement électronique, par exemple sur un microcontrôleur. Selon des modes de réalisations particuliers : - l'équipement électronique comportant un régulateur de tension, la gamme de tension est située sous la valeur de régulation de sorte que les variations de tension d'alimentation ne sont pas écrêtées par le régulateur de tension ; - le début de la transmission d'information est signalé à l'organe de commande numérique par une entête constituée de modulations de tension reconnues de l'organe de commande comme une requête de commutation en mode configuration, afin de les distinguer de variations de tension en mode nominal de fonctionnement, comme la mise en tension ou hors tension, qui ne peuvent en aucun cas être considérées comme une requête de commutation en mode configuration ou comme une requête de transmission d'informations ; - le mode configuration est un mode test de fonctionnement rapide, avec une trame d'entête spécifique, ce mode test étant habituellement utilisé en production ; - les deux niveaux de variation de la tension d'alimentation, un niveau inférieur et un niveau supérieur, correspondant aux valeurs logiques zéro et un niveau des modulations de l'alimentation électrique, sont, à l'entrée du convertisseur analogique numérique, tels que le niveau supérieur est au plus égal à la valeur de la tension en mode nominal et le niveau inférieur est suffisamment inférieur au niveau supérieur pour être discriminant pour le codage, afin de permettre ce codage sans provoquer d'erreur ni perturber le fonctionnement de l'équipement électronique ; - la référence de tension peut être externe à l'organe de commande numérique et/ou à l'équipement électronique, en cas d'absence de référence interne dans l'équipement électronique ou dans le cas de gamme de tensions de transmission d'informations incompatible avec la valeur de référence interne intégrée à l'équipement électronique. Selon certains modes de réalisation préférés : - l'organe de commande numérique est un microcontrôleur ; - l'équipement électronique possédant un régulateur, le niveau supérieur de variation de tension à l'interface d'alimentation électrique est inférieur d'au moins 0,5 V à la tension de régulation et la gamme de tensions entre le niveau supérieur et le niveau inférieur s'étend sur au moins 0,5 V. D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, un schéma de capteur de position en mode nominal de fonctionnement ; - la figure 2, un diagramme de variation temporelle de la tension dans le temps en différents points du circuit électrique du capteur de position en mode nominal de fonctionnement ; - la figure 3, le schéma du capteur de la figure 1 en mode de configuration selon l'invention et, - la figure 4, un diagramme montrant la variation temporelle de la tension transmis au capteur de position muni d'un microcontrôleur qui reçoit les informations de configuration codées selon l'invention. En référence au schéma de la figure 1, un équipement électronique élémentaire tel qu'un capteur 1 par exemple de position muni d'un microcontrôleur 3 est illustré en fonctionnement nominal. Sa fonction est la capture d'une grandeur physique 9, par exemple la position d'un élément mobile en rotation ou en translation, recueillie respectivement par un capteur magnétique. Les données Dp, de position recueillies par l'élément sensible 2 sont transmises à un convertisseur analogique numérique (en abrégé CAN) 4 intégré au microcontrôleur 3. Le CAN 4 fournit une traduction numérique des données Dp provenant de l'élément sensible 2 à un élément de sortie 11, ici une antenne radiofréquence, montée sur une broche de sortie 15. Cette transformation se fait via une interface de modulation d'impulsions ou modulateur 5, couplé à une interface de sortie 12. Les données Dp peuvent alors être recueillies dans une unité extérieure pour être comparées à d'autres données Dp d'autres capteurs, et déclencher par exemple des actions, comme le réglage de certains actionneurs, réglage de l'intensité d'une diode électroluminescente ou réglage de la vitesse de déplacement de l'élément mobile. En fonctionnement, le courant d'alimentation électrique issu d'une batterie 6 entre par une interface d'alimentation électrique 13 ou broche d'entrée, le capteur étant mis à la terre via une autre interface ou broche 14. L'alimentation électrique, initialement fournie sous la forme d'une tension donnée 21a, est écrêtée à 5 V par un régulateur de tension 7 puis est transmise au microcontrôleur 3 et à l'élément sensible 2 relié au microcontrôleur 3. Une tension écrêtée 21b est donc appliquée aux bornes de l'élément sensible 2 et du microcontrôleur 3. Cette tension écrêtée 21b est alors modulée par l'élément sensible 2, qui transmet une tension modulée 21c au CAN 4 du microcontrôleur 3. Après traitement par le microcontrôleur 3, qui corrige des défauts de mesure (dérives, correction par d'autres paramètres : pression, température, vitesse, etc.), les données Dp sont décodées et transmises à l'extérieur du capteur 1 par l'intermédiaire du modulateur 5, de l'interface de sortie 12 et l'antenne 11. La figure 2 présente la variation de la tension « V » avec le temps « t », au cours du fonctionnement nominal du capteur 1, en liaison avec la figure 1. La tension fournie par la batterie 6, est stabilisée autour de 13,5V. A l'interface d'alimentation électrique 13 du capteur 1, la valeur de la tension 21a vaut 0V au déclenchement et se 5 stabilise rapidement à un niveau égal à celui de la batterie 6. Entre le régulateur de tension 7 et l'élément sensible 2, la tension 21b est écrêtée à 5V. Entre l'élément sensible 2 et le CAN 4, la tension 21c est égale à 5 V avant l'instant t1 de début de mesure. Puis, la tension 21c est modulée par la mesure effectuée par l'élément sensible 2 pendant toute la période où la mesure est effective entre les instants t1 et t2, pour 10 élaborer des données Dp. Après l'instant t2 de fin de mesure, la tension 21c est égale à la valeur de la tension 21b, ici 5V, car aucune modulation n'est alors appliquée. Le schéma de la figure 3 montre le capteur 1 de la figure 1 en mode de configuration, selon l'invention. Le capteur 1, et en particulier son microcontrôleur 3, est dans ce cas commuté en mode configuration. Cette commutation est réalisée par une 15 requête transmise en entête de la tension d'entrée 31 fournie à l'interface d'alimentation électrique 13, comme cela sera détaillé plus loin en référence à la figure 4. Une application de ce mode configuration, est par exemple, l'envoi au capteur d'une consigne lui demandant de traiter les informations en provenance de l'élément sensible 2, plus rapidement que dans le cas de son fonctionnement en mode nominal. Un 20 autre exemple d'application est la calibration de la fenêtre de fonctionnement du capteur sur la ligne de production. La tension d'entrée 31 est issue d'un variateur de tension 8 externe au capteur 1. Dans cet exemple non limitatif, la tension émise vaut 5 V en l'absence de toute transmission d'informations, et est modulée de manière discrète entre les niveaux 4 25 et 4,5 V, pendant la transmission d'informations selon des unités de temps déterminées. Ces modulations font l'objet d'une préparation préalable. Dans ces conditions, les variations de tension ne sont pas écrêtées par le régulateur de tension 7 qui limite la tension à 5 V. La tension d'entrée 31, ainsi modulée entre 4 et 4,5 V, est appliquée aux bornes du microcontrôleur 3 et du CAN 4. En mode 30 configuration, le CAN 4 mesure la valeur de la référence de tension Ri - référence interne au capteur 1 dans l'exemple - en proportion de ces mêmes variations de tension, telles que transmises en sortie du régulateur de tension 7 ou transmises en sortie du variateur de tension 8 (le régulateur de tension ne pouvant pas écrêter les valeurs de tension situées entre 4 et 4,5 V). Le CAN 4 est alors capable de coder en langage numérique, 35 compréhensible par le microcontrôleur 3, une valeur relative en fonction de la référence de tension Ri qui reproduit les variations de la tension d'entrée 31. La figure 4 montre plus précisément, en liaison avec la figure 3, les variations discrètes de la tension d'entrée 31 au cours de la période de transmission de données de configuration, par exemple de calibration. La tension d'entrée 31 garde une valeur nominale de 4,5 V entre le régulateur de tension 7 et le microprocesseur 3 avant l'instant t3 de début de transmission d'informations, et après l'instant t5 de fin d'envoi de données de calibration. Entre ces deux valeurs de temps t3 et t5, la tension d'entrée 31 transmet successivement deux types de données émises par le variateur de tension 8, sous forme de trames de configuration, avec un premier codage binaire de niveaux 4,5 V et 4 V: - une trame d'entête 41 entre les instants t3 et t4, qui permet de commuter le capteur 1, et en particulier le microcontrôleur 3, en mode configuration ; - une trame de données 42 entre les instants t4 et t5, qui fournit les instructions de calibration ou de configuration. Les niveaux inférieur Ni et supérieur Ns de la tension des trames d'entête 41 et de données 42, respectivement de valeurs 4 V et 4,5 V, correspondent aux valeurs logiques « 0 » et « 1 ». La gamme de modulation entre les niveaux Ni et Ns, ici entre les valeurs 4,5 V et 4 V, et les unités de temps de modulation sont choisies pour être compatibles avec le codage réalisé par le CAN 4. Durant toute la période d'envoi de données, entre les instants t3 et t5, le régulateur de tension 7 étant « transparent » pour une tension d'entrée inférieure à 5 V, la tension 31 n'est pas écrêtée. Le CAN 4 code les variations de la tension d'entrée 31 (en fonction de la référence de la tension interne Ri) contenues dans les trames d'entête 41 et de données 42 qu'il reçoit pour transmettre les informations de calibration au microcontrôleur 3. Le CAN 4 traduit ces trames de données en langage numérique compréhensible par le microcontrôleur 3. Le traitement de ces données ou leur décodage est ensuite effectué par le microcontrôleur 3. En pratique, chaque niveau successif de tension est codé numériquement selon une base de temps égale à l'unité de temps de la modulation discrète. Le CAN 4 code la valeur de la référence de tension Ri du microcontrôleur 3, en proportion des niveaux discrets de tension des trames d'entête 41 et de données 42 de configuration qu'il reçoit. Comme la valeur de la référence de tension Ri est connue, les valeurs des niveaux inférieur et supérieur de la modulation de tension sont automatiquement recalculées en fonction de la référence de la tension interne Ri et sont transmises au microcontrôleur 3. Par exemple, les trames d'entête 41 et de données 42 de configuration sont chacune constituées de 9 bits de niveau, soit 8 bits et un bit de parité, chaque bit étant d'une durée de l'ordre de 50 ms. Avec un CAN 4 de numérisation sur 10 bits, les valeurs converties varient entre 0 et 210 soit 1024 unités de niveau. Le microcontrôleur 3 décode les valeurs transmises par le CAN 4, en mesurant sa tension d'alimentation sur cette échelle d'unités, et reconnaît alors les messages transmis par la modulation de la tension d'alimentation 31. Par exemple, si Ri est égale à 1,2 V et les niveaux de tension d'alimentation égaux à 4 V et 4,5 V, le microcontrôleur reçoit des séquences de valeurs 1 2 1 2 converties de =x1024 unités (soit environ 307 unités) et de =x1024 unités (soit environ 4 4,5 273 unités). Ces valeurs définissent alors les consignes que le microcontrôleur 3 exécute. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et /0 représentés. Elle s'applique à tout équipement dépourvu d'interface d'entrée hors l'entrée d'alimentation électrique, mais équipé d'un convertisseur analogique numérique et d'un équipement de type microcontrôleur, par exemple : capteurs de température ou de pression, boîtiers de gestion ou commandes d'appareils électroménagers ou de machines outils. REVENDICATIONS1. Procédé de transmission d'informations à un équipement électronique (1) comportant une interface d'alimentation électrique (13) et une interface de sortie de données (15), ainsi qu'un organe de commande numérique (3) doté d'un convertisseur analogique numérique (4) et d'une référence de tension (Ri), cet organe de commande numérique (3) étant apte à convertir des informations codées numériquement en instructions d'exécution, le procédé étant caractérisé en ce que : - les informations sont préparées pour être transmises sous forme de modulations discrètes d'une tension d'alimentation (31) pouvant varier entre deux niveaux (Ni, Ns), dans une gamme et des unités de temps de modulation compatibles avec un codage compréhensible par l'organe de commande numérique (3) de l'équipement électronique (1), - les modulations de tension sont ensuite introduites dans l'interface d'alimentation électrique (13) de l'équipement électronique (1) entre les deux niveaux (Ni, Ns) correspondant aux valeurs logiques zéro et un, - chaque niveau de tension est successivement codé par le convertisseur analogique numérique (4) en proportion de la valeur de la référence de tension (Ri), et - l'organe de commande numérique (3) décode successivement ces niveaux de tension pour exécuter les instructions correspondantes. 2. Procédé de transmission d'informations selon la revendication 1, dans lequel, l'équipement électronique (1) comportant un régulateur de tension (7), la gamme de tension est située en dessous d'une valeur de tension de régulation de sorte que les variations de tension d'alimentation (31) ne sont pas écrêtées par le régulateur de tension (7). 3. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le début de la transmission d'information est signalé à l'organe de commande numérique (3) par une trame d'entête (41) constituée de modulations de tension reconnues par l'organe de commande numérique (3) comme une requête de commutation d'un mode nominal de fonctionnement en un mode de configuration. 4. Procédé de transmission d'informations selon la revendication 3, dans lequel le mode configuration est un mode de test de fonctionnement rapide configure par une trame d'entête spécifique (41). . Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les deux niveaux de variation de la tension d'alimentation, un niveau inférieur (Ni) et un niveau supérieur (Ns), correspondant aux valeurs logiques zéro et un des modulations de la tension d'alimentation électrique (31), sont respectivement, à l'entrée du convertisseur analogique numérique (4), au plus égal à la valeur de la tension d'entrée (31) en mode nominal et suffisamment inférieur au niveau supérieur. 6. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande numérique (3) est un microcontrôleur. 7. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'équipement électronique (1) possédant un régulateur de tension (7), le niveau supérieur (Ns) de variation de la tension en entrée d'interface d'alimentation électrique (13) est inférieur d'au moins 0,5 V à la tension de régulation et la gamme de tensions entre le niveau inférieur et supérieur s'étend sur au moins 0,5 V. 8. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications 15 précédentes, dans lequel la référence de tension est interne (Ri) au microcontrôleur (3). 9. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la référence de tension est externe au microcontrôleur (3) et/ou à l'équipement électronique (1).