Brevet FR3008489A1 — publié le 20150116

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un procédé pour déterminer la température actuelle d'un capteur muni d'une bobine. L'invention a également pour objet un capteur et un ap- pareil de commande de véhicule automobile équipé d'un tel capteur et un élément de programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre du procédé et un support lisible par un ordinateur comportant l'enregistrement du programme. Etat de la technique On connaît de multiples types de capteurs pour détermi- ner les différents paramètres, tels que par exemple, la position, la position angulaire, l'accélération, les forces. En général, ces capteurs ne sont pas conçus pour mesurer la température tout en étant soumis à l'influence de la température qui risque de fausser de manière significa- tive, au moins en partie, les résultats de mesure appliqués aux para- mètres à mesurer. Comme exemple significatif de la multiplicité des cap- teurs on décrira ci-après un capteur angulaire à courants de Foucault. Un tel capteur à courants de Foucault est utilisé pour mesurer la posi- tion angulaire d'une construction avec une grande précision. A titre d'exemple, l'alimentation en air d'un moteur thermique de véhicule automobile est commandée par le volet d'étranglement installé de manière pivotante dans la conduite d'alimentation. Or, il faut déterminer de manière précise la position an- gulaire du volet d'étranglement pendant le fonctionnement du moteur thermique, par exemple avec une précision de l'ordre de 0,025 degrés. Pour déterminer de façon suffisamment précise la position angulaire en tenant compte des conditions particulièrement brutales régnant dans un véhicule, le capteur angulaire à courants de Foucault a été dévelop- pé comme capteur relativement simple et en partie redondant, c'est-à- dire se corrigeant lui-même. Un capteur angulaire à courants de Foucault repose par exemple sur le fait qu'un élément de stator comporte plusieurs bobines et chaque bobine forme un circuit oscillant avec un condensateur associé. L'élément de stator entoure avec sa bobine un élément de rotor ou vient de façon adjacente à l'élément de rotor lui- même couplé mécaniquement au volet d'étranglement et se déplace en synchronisant avec celui-ci. L'élément de rotor est un élément influençable qui se déplace par rapport aux bobines de l'élément de stator en cas de rotation de l'élément de rotor. La fréquence propre du circuit os- cillant dépend de la position angulaire relative de l'élément d'influence par rapport à la bobine faisant partie du circuit oscillant. De façon séparée, chaque fois la bobine génère un champ électromagnétique qui induit par conséquent une tension dans l'élément d'influence selon la formule de l'induction. La tension induite génère un passage de courant dans l'élément d'influence. Le passage de courant produit de son côté une onde électromagnétique qui se combine au champ alternatif généré dans la bobine et se traduit par un changement de l'inductance de la bobine et ainsi une variation mesurable de la fréquence propre du circuit oscillant. Une installation d'exploitation peut déterminer la fré- quence propre régnant actuellement pour chaque circuit oscillant comme signal de mesure pour déterminer en conséquence la position angulaire actuelle du volet d'étranglement à régler. Une installation de mesure inductive de conception cor- respondante pour la saisie et contrefaçon sans contact d'une position de rotation relative entre deux corps avec des bobines installées en posi- tion symétrique et connues d'après DE 10 2007 037 217 Al qui décrivent un générateur de position, inductif, alternatif. Un capteur angulaire à courants de Foucault comme cela est le cas de nombreux autres capteurs servant à mesurer d'autres pa- ramètres, les résultats de la mesure pourront dépendre très fortement de la température qui règne dans ou sur le capteur. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un procédé pour dé- terminer la température actuelle d'un capteur muni d'au-moins une bo- bine, procédé caractérisé en ce qu'on détermine la résistance électrique de la bobine à mesurer dans le cadre du calibrage à une température connue mesurer la résistance électrique actuelle de la bobine à la température actuelle, calculer la température actuelle en se fondant sur la résistance électrique mesurée lors du calibrage et la résistance élec- trique actuelle de la bobine. L'invention a également pour objet un capteur pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé et le capteur selon l'invention permettent avantageusement de déterminer de façon simple, économique et/ou ra- pide la température du capteur. L'invention permet de détecter les er- reurs de mesure et les imprécisions de mesure liées à un changement de température et compenser le cas échéant de telles erreurs. Selon un développement de l'invention et comme déjà in- diqué ci-dessus, l'invention a pour objet un procédé pour déterminer la température actuelle d'un capteur équipé d'une bobine, notamment d'un capteur angulaire à courants de Foucault. Selon l'invention, on mesure tout d'abord la résistance électrique de la bobine dans le cadre du calibrage à une température connue. Cela peut se faire avant la mise en oeuvre proprement dite du capteur. La résistance électrique mesurée au moment du calibrage sera enregistrée en mémoire pour être utilisée ultérieurement pendant le fonctionnement du capteur. Ensuite, pendant le fonctionnement proprement dit on mesure la résistance électrique actuelle de la bobine à la température actuelle. En se fondant sur la résistance électrique mesurée dans le cadre du calibrage et la résis- tance électrique actuelle de la bobine on pourra calculer la température actuelle. L'invention a également pour objet un capteur pour la mise en oeuvre du procédé qui concerne un appareil de commande du véhicule équipé d'un tel capteur. Le capteur détermine la position angu- laire du volet d'étranglement du système d'alimentation en air du mo- teur du véhicule. L'invention a également pour objet un programme d'ordinateur comportant des étapes de programme pour la mise en oeuvre du procédé et permettant d'exécuter le procédé lorsque le pro- gramme est appliqué par un appareil. L'invention a également pour objet un support lisible par un ordinateur tel que par exemple un CD ou un DVD ou une mémoire flash sur laquelle se trouve le produit de programme d'ordinateur. Les caractéristiques de l'invention pourront se com- prendre en se fondant sur l'idée que pour déterminer la température régnant dans un capteur on peut utiliser des composants distincts, thermosensibles. En d'autres termes, il n'est pas nécessaire d'équiper le capteur qui en soit est conçu pour mesurer d'autres paramètres que la température, on intègre un système de capteur supplémentaire ou in- dépendant à l'aide duquel on peut déterminer la température qui règne. En particulier, le capteur ne comporte pas de capteur distinct, fonctionnant séparément et de façon automatique pour déterminer la température ; par exemple, il ne faut pas qu'un tel se trouve à proximité immédiate du semi-conducteur servant à déterminer par mesure, la chute de tension lorsqu'on applique un courant constant à une jonction PN et qui détermine la température actuelle. Cette solution permet avec le capteur de mesure de température actuelle, distinct, il faut d'une part, prévoir des éléments de construction dans le capteur et d'autre part, on ne peut déterminer la température des éléments de construc- tion du capteur lui-même mais seulement la température dans son en- vironnement. Au lieu de cela, il est proposé de déterminer la tempéra- ture actuelle à partir d'une propriété intrinsèque à la température ou qui dépend notamment de la dépendance de la température, de la résis- tance électrique, uniquement dans la bobine du capteur. Cela résulte de ce que les valeurs de mesure fournies par de nombreux capteurs peuvent fortement dépendre de la température. Dans le capteur angulaire à courants de Foucault ci-dessus, les variations de température peuvent produire par exemple un déplacement relatif entre le stator et le rotor. De telles variations géométriques liées à la température seront au moins en partie compensées par un choix approprié de la géométrie et de la disposition des composants du capteur. Par exemple, dans le cas d'un capteur angulaire à courants de Foucault, une conception symétrique du rotor et du stator avec chaque fois des paires en regard de bobines à effet redondant font que le léger dé- placement du rotor par rapport au stator sous l'effet de la température n'a pas d'influence significative sur les résultats de la mesure. Toutefois, à côté de telles variations géométriques, les va- riations de température peuvent également modifier les propriétés élec- triques des composants du capteur. Cela est par exemple le cas si le capteur comporte un circuit avec un condensateur. Or la capacité des condensateurs change en fonction de la température. En particulier, dans le cas du capteur angulaire à cou- rants de Foucault évoqué ci-dessus, chacune des bobines forme avec son condensateur un circuit oscillant dont les propriétés dépendent entre autres considérablement de la température à cause de la variation de la capacité des condensateurs en fonction de la température. Il est souvent difficile de prévoir comment les propriétés d'un capteur peuvent varier en fonction de la température. Cela pro- lo vient, notamment, du fait que le capteur est formé d'un grand nombre de composants dont le comportement est très différent suivant la température et qui réagissent également à d'autres influences de l'environnement en plus de l'influence de la température. Mais on a constaté que la résistance électrique d'une bobine qui, dans tous les cas 15 existe dans un capteur peut avoir une fonction de température repro- ductible précisément. De plus, la résistance électrique d'une bobine pourra se définir d'une manière suffisamment précise de façon générale avec des moyens simples et économiques. En fonctionnement normal du capteur, la bobine est par 20 exemple une partie du circuit de capteur pour mesurer une grandeur de détermination qui n'est pas la température, en étant découplé provisoirement de la partie résiduelle du capteur de température pour effectuer la mesure de la température reliée par l'alimentation en courant constant, par la mesure de la chute de tension aux bornes de la bobine, à la 25 résistance électrique dépendant de la température actuelle et permette ainsi de conclure indirectement à cette température. En d'autres termes, la bobine qui fait partie à proprement parlé du capteur, par exemple une inductance magnétique mais qui n'est pas destinée à mesurer une température, pourra être transformée brièvement pour être 30 couplée au circuit de capteurs ayant une autre conception pour mesu- rer alors sa résistance électrique. Comme cette résistance électrique dépend de la température, on pourra alors obtenir la température actuelle. Des modes de réalisation du procédé et du capteur selon l'invention permettent ainsi de déterminer la température actuelle, di- 35 rectement à partir d'éléments du capteur, notamment la température actuelle de la bobine qui fait partie du circuit de mesure du capteur, c'est-à-dire notamment et sans défaut, les valeurs de mesure par exemple, par conduction thermique ou par convection. Pour déterminer la température actuelle, on peut tout d'abord mesurer la résistance électrique Rkal de la bobine dans le cadre d'un calibrage préalable pour une température connue Tkal. Pendant le fonctionnement du capteur on pourra par exemple mesurer à intervalles réguliers la résistance électrique actuelle Raid de la bobine. La température actuelle Takt pourra alors se calculer en appliquant la formule sui- vante : Takt = (Rakt-Rkai)/ (a-Rkai) Dans cette formule, a est le coefficient de température de la résistance électrique de la matière de la bobine. De façon caractéris- tique, le cuivre des bobines a un coefficient de température a donné à titre d'exemple, a=3,9. 10-3K-1. On peut utiliser par exemple la température actuelle dé- terminée de cette manière pour commander le fonctionnement du capteur en se fondant sur la température ainsi obtenue. Par exemple on peut influencer de manière ciblée les propriétés du capteur ou le procé- dé de mesuré appliqué par le capteur en minimisant les influences de la température sur les résultats de mesure fournis par le capteur. En particulier, le capteur permet d'adapter la fenêtre de mesure dans laquelle le capteur effectue une mesure en se fondant sur la valeur de la température actuelle fournie par le procédé. Dans le cas du capteur angulaire à courants de Foucault décrit ci-dessus, on pourra par exemple compenser une variation de température et/ou une variation de la position relative du rotor et du stator par exemple en allongeant ou en raccourcissant le temps de me- sure en réalisant ainsi une compensation partielle. Dans le cas d'un capteur angulaire à courants de Foucault, caractéristique, on a trois paires de circuits oscillants ; les deux bobines d'une paire d'un circuit oscillant se font face par rapport à l'axe de rotation du rotor. L'addition des six valeurs d'oscillateur du capteur donne la température constante et à distance constante d'un certain état de comptage des impulsions qui dépend de la position angulaire actuelle entre le rotor et le stator. Mais si, la température et/ou la position relative du sta- tor et du rotor varie fortement notamment si la température dépasse la plage normale de fonctionnement qui va par exemple jusqu'à 160°C, l'état de comptage des impulsions peut varier considérablement. En d'autres termes, le capteur angulaire à courants de Foucault, pour une même position angulaire entre le stator et le rotor pourra voir à cause des variations en fonction de la température des propriétés des compo- sants, fournir un autre état de comptage d'impulsions qui sera interpré- té par l'électronique d'exploitation, à tors comme variation de la position angulaire du stator et du rotor et constitue ainsi une erreur de mesure. Le procédé tel que développé ci-dessus pour déterminer séparément la température actuelle permettra de savoir si la tempéra- ture actuelle a changé de manière significative. Ensuite, on pourra déterminer par exemple une fenêtre de temps pour mesurer les impulsions des circuits oscillants en l'adaptant de manière appropriée pour que l'état de comptage mesuré des impulsions sera maintenu constant dans une très large mesure malgré l'influence de la température. En particulier, on peut tenir compte de la mesure de la température en ce que les valeurs de mesure fournies par le capteur correspondent à celles indépendantes de la température et qui ont été obtenues à la température de calibrage qui est par exemple la tempéra- ture ambiante de 25°C. Dans ce cas, les valeurs de mesure fournies par le fonctionnement du capteur (état de comptage des impulsions) pouvant être comparées avec celles qui ont été obtenues pendant le calibrage, par exemple en comparant par des valeurs calibrées enregistrées dans un jeu de données (tableau de mise à jour) sans avoir à faire des calculs de compensation supplémentaires sur les valeurs angulaires. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un procédé de détermination de la température actuelle d'un capteur et d'un capteur ainsi équipé représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un capteur angulaire à courants de Foucault appliquant le procédé de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe de côté du stator et du rotor du capteur angulaire à courants de Foucault de la figure 1, - la figure 3 est un schéma des composants principaux d'un capteur appliquant le procédé de l'invention. Description de mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre un exemple de capteur angulaire à courants de Foucault 1 pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe de côté du stator et du rotor du capteur angulaire à courants de Foucault de la figure 1. Le capteur angulaire à courants de Foucault 1 sert de fa- çon générale à la détection sans contact d'une position de rotation rela- tive entre un premier et un second corps par rapport à l'axe de rotation 2 à l'aide d'un élément de capteur 4. Le premier corps est par exemple le volet d'étranglement 9 ou le volant de direction d'un véhicule. Cet élément est relié par un axe 5 à l'élément de capteur 4. Le second corps est couplé à un système de référence supposé fixe comme par exemple la carrosserie du véhicule. L'élément de capteur 4 comporte un rotor 6 (mobile) et un stator 8 (fixe). Le stator 8 comporte six bobines 10, 12, 14, 16, 18, 20, réparties de façon égale en périphérie, c'est-à-dire avec des intervalles angulaires de 60°. En d'autres termes, les six bobines 10, 12, 14, 16, 18, 20 peuvent être considérées comme trois paires de bobines avec chaque fois deux bobines qui se font face par rapport à l'axe de rotation 2 du rotor 6. Le rotor 6 de l'élément de capteur 4 comporte au moins un élément d'influence 22 par exemple sous la forme d'une ou plusieurs plaques de matière électro-conductrice influençant l'inductance d'au- moins l'une des bobines 10, 12, 14, 16, 18, 20 reliée au stator 8. Cha- cune des bobines 10, 12, 14, 16,18, 20 est couplée à un condensateur 26, 28, 30 pour former un circuit oscillant. La fréquence propre de chaque circuit oscillant varie en fonction de la position de rotation relative de l'élément d'influence 22 par rapport à une paire de bobine 10, 12 ou 14, 16 ou 18, 20. Le capteur angulaire à courants de Foucault comporte en outre une installation d'exploitation 24 à plusieurs compteurs 32, 34, 36 pour déterminer le nombre N d'oscillations de chaque circuit oscillant dans une durée donnée et transmettre cette information comme signal de mesure à un micro calculateur 38. L'installation d'exploitation 24 peut être monté sur une platine commune 7 avec les bobines 10, 12, 14, 16, 18, 20 La figure 3 montre un schéma fortement simplifié qui permet de déterminer la température actuelle dans un capteur 1 à l'aide d'une bobine 10. Le circuit de capteur 40 proprement dit qui peut faire partie de l'installation de l'exploitation 24 et à l'aide duquel on détermine des grandeurs de détermination à mesurer avec le capteur 1 par exemple une position angulaire est uniquement représentée par quelques composants essentiels. L'élément principal du circuit de capteur 40 est un circuit oscillant 46 formé de la bobine 10 et du condensateur 26. La fréquence propre du circuit oscillant 46 se détermine et se traite à l'aide de composants de traitement en amont et en aval 42, 44 avec par exemple un multiplexeur et un compteur préalable pour arriver comme signal dans le microordinateur 38. Alors que la bobine 10 fait partie du circuit oscillant 46 pendant le fonctionnement normal du capteur, elle peut dans certains intervalles pendant lesquels on détermine la température du capteur 1, être associée à un circuit de mesure de température 54. Pour cela, on a des composants 50, 52 en amont et en aval de la bobine 10 à l'aide des- quels le circuit de commande 48 branche la bobine 10 sur le circuit oscillant 46 ou en variante sur le circuit de mesure de température 54. La commande 48 est reliée au microordinateur 38. Si la bobine 10 est branchée pour mesurer la tempéra- ture dans le circuit de mesure de température 54, elle reçoit une inten- sité constante fournie par une source de courant constant 56. La tension électrique aux bornes de la bobine 10 est transmise comme signal au microprocesseur 38 par l'intermédiaire d'un amplificateur opérationnel 58. Le microordinateur 38 conclut à la résistance électrique actuelle Raid en fonction de la chute de température ainsi mesurée. En complément, dans le micro ordinateur 38 ou dans une mémoire reliée à celui-ci (cette mémoire n'est pas représentée) il y a des données qui ont été déterminées dans le cadre du calibrage par exemple avant la mise en service du capteur. Pendant le calibrage, à une température connue Tkal on détermine la résistance électrique par une température connue Rkal de la bobine 10. En outre, on a enregistré en mémoire le coefficient de température de la résistance électrique de la matière de la bobine 10. lo Le microordinateur 38 peut fournir la température ac- tuelle Takt alignant dans le capteur 1 en se fondant sur la chute de tension mesurée aux bornes de la bobine 10 et en appliquant la formule Takt= (Rakt- Rkal) / (G. Rkal) . Pour déterminer la température, en dehors de la bobine 15 existante 10 et des composants simples et économiques du circuit de mesure de température 54 il n'y a pas lieu d'utiliser d'autres composants compliqués ou couteux pour le capteur de température. 20 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Capteur angulaire à courants de Foucault 2 Axe de rotation 4 Elément de capteur 6 Rotor 8 Stator Bobine 12 Bobine 10 14 Bobine 16 Bobine 18 Bobine 20 Bobine 24 Installation d'exploitation 26 Condensateur 28 Condensateur 30 Condensateur 32 Compteur 34 Compteur 36 Compteur 38 Microordinateur 40 Circuit de capteur 42 Composant de traitement 44 Composant de traitement 46 Circuit oscillant 48 Circuit de commande de commutation 50 Composant 52 Composant 54 Circuit de mesure de température 58 Amplificateur opérationnel Tai Température Rkai Résistance électrique ax Coefficient de température35 REVENDICATIONS1°) Procédé pour déterminer la température actuelle Takt d'un capteur muni d'au-moins une bobine (10), procédé caractérisé par les étapes consistant à : - déterminer la résistance électrique Rkal de la bobine (10) à mesurer dans le cadre du calibrage à une température connue Tkal - mesurer la résistance électrique actuelle Raid de la bobine (10) à la température actuelle Takt, et - calculer la température actuelle Takt en se fondant sur la résistance électrique Rkal mesurée lors du calibrage et la résistance électrique actuelle Raid de la bobine. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine (10) fait partie d'un circuit de capteur (40) pour mesurer une grandeur de détermination qui n'est pas la température. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fonctionnement du capteur (1) est commandé suivant la valeur de la température Takt déterminée par le procédé. 4°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on adapte une fenêtre de temps pendant laquelle le capteur (1) effectue une mesure, en se fondant sur la valeur de la température Takt déterminée par le procédé. 5°) Capteur selon la revendications 1, caractérisé en ce que le capteur (1) est un capteur angulaire à courants de Foucault et comporte au moins une bobine (10, 12, 14, 16, 18, 20), un stator (8) et un rotor (6) pour déterminer l'induction magnétique à l'aide de la bobine (10, 12, 14, 16, 18, 20), induction qui dépend de la position angulaire du stator (8) par rapport au rotor (6).6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on calcule la température actuelle Takt par la formule Takt=(Rakt-Rkai) / (a* Rkai) dans laquelle a est le coefficient de température de la résistance électrique de la matière de la bobine (10). 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour déterminer la résistance électrique Rkal de la bobine (10) on utilise une valeur mesurée au préalable dans le cadre du calibrage à une tem- pérature Tkai connue et qui a été enregistrée dans une mémoire. 8°) Capteur (1) appliquant le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 consistant à: - déterminer la résistance électrique Rkal de la bobine (10) à mesurer dans le cadre du calibrage à une température connue Tkal, - mesurer la résistance électrique actuelle Raid de la bobine (10) à la température actuelle Takt, et - calculer la température actuelle Takt en se fondant sur la résistance électrique Rkal mesurée lors du calibrage et la résistance électrique actuelle Raid de la bobine. 9°) Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit de capteur (40) comporte un condensateur (26). 10°) Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bobine (10), fait partie d'un circuit électrique oscillant (46). 11°) Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur (1) est un capteur angulaire à courants de Foucault.3512°) Appareil de commande de véhicule automobile comportant un capteur (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, le capteur (1) déterminant la position angulaire du volet d'étranglement du moteur du véhicule. 13°) Elément de programme d'ordinateur exécutant un procédé selon l'une des revendications 1 à 7 et support de programme lisible par une machine et comportant un programme pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 10