Brevet FR3013832A1 — publié le 20150529

PROCÉDÉ D'ÉTALONNAGE AUTOMATIQUE D'UN CAPTEUR NUMÉRIQUE PAR TRANSMISSION DE POINTS CARACTÉRISTIQUES REPRÉSENTATIFS DE SA FONCTION DE TRANSFERT L'invention concerne les capteurs numériques qui sont destinés à fournir des données numériques représentatives de mesures analogiques d'un paramètre physique, comme par exemple, et non limitativement, une pression, une température ou une position. la Comme le sait l'homme de l'art, un capteur numérique est un équipement qui est destiné à mesurer de façon analogique la valeur en cours d'un paramètre physique puis à convertir cette mesure analogique en une valeur numérique qui est ensuite transmise (dans un message électronique (de type trame)) à des moyens de calcul, comme par exemple un calculateur. 15 Cette conversion se fait en fonction d'une loi qui est généralement appelée « fonction de transfert », et qui peut être de type linéaire, exponentiel ou logarithmique, par exemple. Lorsqu'un capteur numérique est installé dans un système, comme par exemple un véhicule (éventuellement de type automobile), on stocke sa 20 fonction de transfert théorique dans les moyens de calcul qui doivent utiliser les valeurs numériques qu'il génère, afin qu'ils puissent déduire de chaque valeur numérique reçue la mesure analogique correspondante. Cette fonction de transfert théorique est fournie par le fabricant du capteur numérique au fabricant du système considéré. 25 Hélas, comme le sait l'homme de l'art, la fonction de transfert réelle de capteurs numériques sensiblement identiques est rarement identique à la fonction de transfert théorique fournie, y compris au sein d'une même série fabriquée par un unique constructeur. La situation est encore aggravée lorsque l'on utilise pour un même type de système des capteurs numériques 30 fabriqués par des constructeurs différents, par exemple pour sécuriser les approvisionnements. Ces écarts entre la fonction de transfert réelle d'un capteur numérique et la fonction de transfert théorique de ce dernier introduisent des erreurs sur les mesures analogiques qui peuvent avoir des conséquences ennuyeuses dans le système concerné. Pour que des moyens de calcul d'un système puissent corriger automatiquement ces erreurs, on peut réaliser en usine (ou dans les services après-vente) une adaptation d'étalonnage (ou de calibration) une fois que le capteur numérique a été installé et couplé aux moyens de calcul, ce qui s'avère chronophage et onéreux. Mais le constructeur peut aussi accepter la dégradation de performance induite par ces erreurs. L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un procédé, destiné à permettre un étalonnage automatique d'un capteur numérique présentant une fonction de transfert entre des mesures analogiques d'un paramètre physique et des valeurs numériques, et comprenant : - une étape (i) dans laquelle le capteur numérique transmet à des moyens de calcul au moins deux points caractéristiques représentatifs de sa fonction de transfert, chaque point caractéristique comportant une valeur analogique et la valeur numérique associée par cette fonction de transfert, et - une étape (ii) dans laquelle les moyens de calcul déterminent au moins un paramètre mathématique représentatif de la fonction de transfert, en fonction des points caractéristiques transmis, de manière à disposer automatiquement d'un étalonnage du capteur numérique fonction de chaque paramètre mathématique déterminé. Ainsi, les moyens de calcul reçoivent automatiquement les informations qui leur permettent de déterminer in situ la fonction de transfert réelle du capteur numérique, et donc d'étalonner (ou calibrer) automatiquement ce dernier. Le procédé d'étalonnage selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - dans l'étape (ii), lorsque la fonction de transfert est une droite d'équation Y = AX + B, où X est une mesure analogique d'un point caractéristique, Y est une valeur numérique associée à cette mesure analogique et A est un paramètre mathématique appelé coefficient directeur, les moyens de calcul peuvent déterminer ce coefficient directeur A en effectuant le rapport entre, d'une part, la différence entre les valeurs numériques de deux des points caractéristiques transmis, et, d'autre part, la différence entre les mesures analogiques de ces mêmes points caractéristiques transmis ; - dans l'étape (i) le capteur numérique peut transmettre des points caractéristiques définis par des données stockées dans des moyens de stockage qu'il comprend ; - dans l'étape (i) le capteur numérique peut transmettre les points caractéristiques avec une valeur numérique qui représente une mesure analogique du paramètre physique ; le capteur numérique peut transmettre les points caractéristiques chaque fois qu'un système dont il fait partie est mis en fonctionnement. En variante, le capteur numérique peut transmettre les points caractéristiques pendant une phase d'apprentissage qui est réalisée lors de la toute première mise en fonctionnement d'un système dont il fait partie. L'invention propose également un capteur numérique, présentant une fonction de transfert entre des mesures analogiques d'un paramètre physique et des valeurs numériques, et comprenant : - des moyens de stockage propres à stocker des données représentatives d'au moins deux points caractéristiques représentatifs de sa fonction de transfert, chaque point caractéristique comportant une valeur analogique et la valeur numérique associée fournie par cette fonction de transfert, et - des moyens de contrôle agencés pour transmettre ces données stockées à des moyens de calcul en vue d'un étalonnage. L'invention est particulièrement bien adaptée, bien que non limitativement, au cas où le capteur numérique fait partie d'un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant : - au moins un capteur numérique du type de celui présenté ci-avant, - et des moyens de calcul agencés, en cas de réception d'au moins deux points caractéristiques représentatifs d'une fonction de transfert du capteur numérique, chaque point caractéristique comportant une valeur analogique et la valeur numérique associée par la fonction de transfert, pour déterminer au moins un paramètre mathématique représentatif de cette fonction de transfert, en fonction des points caractéristiques transmis, de manière à disposer automatiquement d'un étalonnage du capteur numérique fonction de chaque paramètre mathématique déterminé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur 1 o lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un système comprenant un réseau de communication, auquel sont connectés plusieurs calculateurs et un exemple de réalisation d'un capteur numérique selon l'invention, et un lieu de test de ce capteur numérique, et 15 la figure 2 illustre schématiquement, dans un diagramme d'évolution de la valeur numérique (VN (en unité arbitraire (u.a.)) en fonction de la pression mesurée (PM (en Pascal)), un exemple de fonction de transfert réelle (FT) d'un capteur numérique. L'invention a notamment pour but de proposer un procédé destiné à 20 permettre un étalonnage (ou une calibration) automatique d'un capteur numérique CN installé 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 25 type de système comportant au moins un capteur numérique CN propre à transmettre des données numériques à des moyens de calcul CA, comme par exemple un calculateur (ou analogue). Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le capteur numérique CN est destiné à mesurer de façon 30 analogique la valeur en cours (PM) d'un paramètre physique, 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. Ainsi, un capteur numérique CN selon l'invention peut également mesurer une température ou une position, par exemple. On a schématiquement représenté sur la figure 1 un système V (ici un véhicule) comprenant un réseau de communication RC comportant un bus auquel sont connectés un capteur numérique CN selon l'invention et plusieurs moyens de calcul CA, CA' et CA" chargés d'assurer différentes fonctions, éventuellement complémentaires. Ces moyens de calcul CA, CA' et CA" sont par exemple des calculateurs. L'un de ces calculateurs (CA) est chargé d'utiliser les données numériques qui sont générées et transmises par le capteur numérique CN, via (ici) le réseau de communication RC. Ces données numériques sont représentatives de valeurs numériques VN qui sont elles-mêmes représentatives (ici) de mesures PM de valeurs en cours d'une pression dans le véhicule V. Ce capteur numérique CN comprend au moins des moyens d'acquisition MA et des moyens de contrôle MCT. Les moyens d'acquisition MA sont chargés d'effectuer des mesures analogiques VM du paramètre physique. Les moyens de contrôle MCT sont chargés de convertir les mesures analogiques VM fournies par les moyens d'acquisition MA en valeurs numériques VN, en fonction d'une fonction de transfert FT, puis à transmettre ces valeurs numériques VN. La transmission se fait ici de façon non limitative via le réseau de communication RC, au moyen de trames comportant des données numériques représentatives des valeurs numériques VN déterminées. Comme évoqué précédemment, l'invention propose notamment de mettre en oeuvre un procédé destiné à permettre un étalonnage (ou une calibration) automatique d'un capteur (numérique) CN du type de celui présenté ci-avant. Ce procédé comprend au moins deux étapes (i) et (ii) décrites ci- après. L'étape (i) consiste à transmettre du capteur (numérique) CN vers les moyens de calcul CA au moins deux points caractéristiques Pi qui sont représentatifs de sa fonction de transfert FT. Chaque point caractéristique Pi comporte une valeur analogique Xi et la valeur numérique Yi qui est associée à cette dernière (Xi) par la fonction de transfert FT. On notera que le nombre de points caractéristiques Pi dépend de la loi qui régit la fonction de transfert FT. Par exemple, dans le cas d'une loi se présentant sous la forme d'une droite d'équation Yi = AXi + B, où Xi est une mesure analogique PM d'un point caractéristique Pi, Yi est une valeur numérique VN associée à cette mesure analogique PM, A est un paramètre mathématique appelé coefficient directeur et B est une constante, on n'a besoin de transmettre que deux points caractéristiques Pi (i = 1 ou 2). Mais 1 o pour d'autres lois on peut transmettre plus de deux points caractéristiques Pi. C'est notamment le cas des lois exponentielles ou logarithmiques, par exemple. On entend ici par « point caractéristique » un couple de mesure analogique Xi et de valeur numérique Yi particulières (c'est-à-dire 15 significatives) de la fonction de transfert FT. On a schématiquement illustré sur la figure 2 un exemple non limitatif d'une fonction de transfert FT suivant une loi d'évolution linéaire (c'est-à-dire de type Y = AX + B). Le premier point caractéristique P1 est défini, d'une part, par une mesure analogique PM en pascal (Pa) qui correspond à X1 sur l'axe 20 des abscisses, et, d'autre part, par une valeur numérique VN (en unité arbitraire (u.a.)) qui correspond à Y1 sur l'axe des ordonnées. Il s'agit d'un point de la fonction de transfert FT qui est presque minimal. Le second point caractéristique P2 est défini, d'une part, par une mesure analogique PM en pascal (Pa) qui correspond à X2 sur l'axe des abscisses, et, d'autre part, par 25 une valeur numérique VN (en unité arbitraire (u.a.)) qui correspond à Y2 sur l'axe des ordonnées. Il s'agit d'un point de la fonction de transfert FT qui est presque maximal. On notera que lorsque la fonction de transfert FT n'est pas linéaire, on choisit des points caractéristiques Pi qui correspondent à des zones (ou 30 plages) caractéristiques de cette fonction de transfert FT, comme par exemple des zones à point(s) d'inflexion. Cette étape (i) est au moins partiellement réalisée par le capteur CN, et plus précisément par ses moyens de contrôle MCT. On notera également que dans l'étape (i) le capteur numérique CN peut être agencé pour transmettre des points caractéristiques Pi qui sont définis par des données numériques stockées dans des moyens de stockage MS qu'il comprend. Les données numériques qui sont stockées dans les moyens de stockage MS d'un capteur CN peuvent, par exemple et avantageusement, avoir été préalablement obtenues dans un lieu de test LT, par exemple situé dans l'usine où ce capteur CN a été fabriqué. Dans ce cas, le lieu de test LT doit comporter une enceinte équipée EE dans laquelle on peut soumettre le io capteur CN testé à différentes valeurs du paramètre physique qu'il est censé mesurer de manière à obtenir les points caractéristiques Pi. Cette enceinte équipée EE est alors équipée de moyens de transfert MT propres à transférer les données numériques définissant les points caractéristiques Pi acquis dans les moyens de stockage MS du capteur CN concerné. Ainsi, avant qu'un 15 capteur CN ne soit installé dans un système V, il dispose déjà des points caractéristiques Pi définissant sa fonction de transfert FT et donc n'aura plus qu'à les transmettre aux moyens de calcul CA. Cette solution, qui n'est pas limitative, est particulièrement avantageuse du fait que les équipements de l'enceinte EE peuvent permettre 20 de fixer très précisément les valeurs du paramètre physique à mesurer et ainsi d'obtenir des points caractéristiques Pi très précis. Les 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 25 fichier. On notera également que dans l'étape (i) le capteur CN peut être agencé pour transmettre ses points caractéristiques Pi en même temps qu'il transmet une valeur numérique VN représentant une mesure analogique PM du paramètre physique. Cette valeur numérique VN et les points 30 caractéristiques Pi sont alors transmis dans une même trame. Dans un premier mode de réalisation, le capteur CN peut être agencé pour transmettre ses points caractéristiques Pi chaque fois que son système V est mis en fonctionnement. Dans un second mode de réalisation, le capteur CN peut être agencé pour transmettre ses points caractéristiques Pi pendant une phase d'apprentissage qui est réalisée lors de la toute première mise en fonctionnement de son système V, c'est-à-dire en usine, ou bien lors de son installation dans un système V dans un service après-vente dans le cas d'un remplacement. Dans ce dernier cas, on doit alors effectuer une nouvelle phase d'apprentissage, ce qui impose que cette dernière puisse être réactivée. On notera que lorsque le capteur CN ne transmet pas ses points caractéristiques Pi chaque fois que son système V est mis en fonctionnement, les moyens de calcul CA doivent stocker les données numériques qui les représentent dans des moyens de stockage MS' qui sont couplés à son module de calcul MCL (décrits plus loin) 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. L'étape (ii) du procédé selon l'invention consiste à déterminer dans les moyens de calcul CA au moins un paramètre mathématique qui est représentatif de la fonction de transfert FT, en fonction des points caractéristiques Pi qui ont été transmis par le capteur CN. Ainsi, les moyens de calcul CA disposent automatiquement d'un étalonnage du capteur CN qui est fonction de chaque paramètre mathématique déterminé. Cette étape (ii) est réalisée par les moyens de calcul CA, et plus précisément par un module de calcul MCL qu'ils comprennent. Un tel module de calcul MCL 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 »). On notera que dans l'étape (ii), lorsque la fonction de transfert FT est une droite d'équation Y = AX + B, les moyens de calcul CA, et plus précisément leur module de calcul MCL, détermine(nt) le coefficient directeur A en effectuant le rapport entre, d'une part, la différence entre les valeurs numériques Y2 et Y1 de deux des points caractéristiques Pi transmis, et, d'autre part, la différence entre les mesures analogiques X2 et X1 de ces mêmes points caractéristiques Pi transmis. On a alors A = (Y2 - Y1)/(X2 - X1). La constante B de la droite peut être ensuite déduite de la relation B = Y1 - AX1 ou de la relation B = Y2 - AX2, par exemple. Lorsque la fonction de transfert FT est d'un type non linéaire, par exemple exponentiel ou logarithmique, les moyens de calcul CA utilisent d'autres formules de calcul, connues de l'homme de l'art, pour déterminer chaque paramètre mathématique qui la définit. Grâce à l'invention, on peut désormais installer dans un système un capteur numérique d'un type donné sans avoir à se préoccuper de son origine, puisqu'il est agencé de manière à fournir les points caractéristiques qui définissent sa fonction de transfert aux moyens de calcul qui vont utiliser les valeurs numériques qu'il génère.15 REVENDICATIONS1. Procédé d'étalonnage automatique d'un capteur numérique (CN) présentant une fonction de transfert entre des mesures analogiques d'un paramètre physique et des valeurs numériques, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (i) dans laquelle ledit capteur numérique (CN) transmet à des moyens de calcul (CA) au moins deux points caractéristiques représentatifs de sa fonction de transfert, chaque point caractéristique comportant une valeur analogique et la valeur numérique associée par ladite fonction de transfert, et une étape (ii) dans laquelle lesdits moyens de calcul (CA) déterminent au moins un paramètre mathématique représentatif de ladite fonction de transfert, en fonction desdits points caractéristiques transmis, de manière à disposer automatiquement d'un étalonnage du capteur numérique (CN) fonction de chaque paramètre mathématique déterminé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape (ii), lorsque ladite fonction de transfert est une droite d'équation Y = AX + B, où X est une mesure analogique d'un point caractéristique, Y est une valeur numérique associée à cette mesure analogique et A est un paramètre mathématique appelé coefficient directeur, lesdits moyens de calcul (CA) déterminent ledit coefficient directeur A en effectuant le rapport entre, d'une part, la différence entre les valeurs numériques de deux desdits points caractéristiques transmis, et, d'autre part, la différence entre les mesures analogiques de ces mêmes points caractéristiques transmis. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans l'étape (i) ledit capteur numérique (CN) transmet des points caractéristiques définis par des données stockées dans des moyens de stockage (MS) qu'il comprend. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 30 dans l'étape (i) ledit capteur numérique (CN) transmet lesdits points caractéristiques avec une valeur numérique représentant une mesure analogique dudit paramètre physique. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce queledit capteur numérique (CN) transmet lesdits points caractéristiques chaque fois qu'un système dont il fait partie est mis en fonctionnement. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit capteur numérique (CN) transmet lesdits points caractéristiques pendant une phase d'apprentissage réalisée lors d'une toute première mise en fonctionnement d'un système dont il fait partie. 7. Capteur numérique (CN) présentant une fonction de transfert entre des mesures analogiques d'un paramètre physique et des valeurs numériques, caractérisé en ce qu'il comprend i) des moyens de stockage (MS) propres à stocker des données représentatives d'au moins deux points caractéristiques représentatifs de sa fonction de transfert, chaque point caractéristique comportant une valeur analogique et la valeur numérique associée fournie par ladite fonction de transfert, et ii) des moyens de contrôle (MCT) agencés pour transmettre lesdites données stockées à des moyens de calcul (CA) en vue d'un étalonnage. 8. Véhicule comprenant des moyens de calcul (CA), caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un capteur numérique (CN) selon la revendication 7, propre à transmettre des données auxdits moyens de calcul (CA), et en ce que lesdits moyens de calcul (CA) sont agencés, en cas de réception d'au moins deux points caractéristiques représentatifs d'une fonction de transfert dudit capteur numérique (CN), chaque point caractéristique comportant une valeur analogique et la valeur numérique associée par ladite fonction de transfert, pour déterminer au moins un paramètre mathématique représentatif de ladite fonction de transfert, en fonction desdits points caractéristiques transmis, de manière à disposer automatiquement d'un étalonnage dudit capteur numérique (CN) fonction de chaque paramètre mathématique déterminé. 9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.