Brevet FR3026842A1 — publié le 20160408

L'invention concerne un procédé de détection d'un défaut de câblage d'un capteur capacitif, tel que capteur de cliquetis, relié, par une interface d'acquisition de type passif comportant des condensateurs, à un port de communication configurable soit en mode entrée soit en mode sortie, d'un calculateur. En vue de détecter les défauts de câblage des capteurs capacitifs tels que capteurs de cliquetis, une solution actuelle notamment décrite dans le brevet FR 2 912 814, consiste en un procédé selon lequel : - on applique un signal de référence périodique aux bornes du capteur capacitif au moyen d'un générateur de signal périodique carré connecté en permanence au dit capteur capacitif, - on mesure la capacité aux bornes du capteur capacitif, - et on compare la capacité mesurée avec une capacité nominale. Dans la pratique, une telle technique s'avère permettre de détecter de façon fiable les défauts de câblage du type courts-circuits et circuit ouvert. Toutefois, cette technique requiert d'adjoindre à chaque capteur capacitif et à son interface d'acquisition, les sujétions relatives à la production et à l'acheminement d'un signal périodique. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un procédé de détection des défauts de câblage d'un capteur capacitif relié par 20 une interface d'acquisition passive à un calculateur, ne nécessitant aucune sujétion matérielle (ni composant ni câblage additionnels) en vue de sa mise en oeuvre. Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé de détection de défauts de câblage applicable sans modification matérielle sur les calculateurs actuels. A cet effet, l'invention vise un procédé de détection d'un défaut de câblage 25 d'un capteur capacitif, tel que capteur de cliquetis, relié, par une interface d'acquisition de type passif comportant des condensateurs, à un port de communication configurable soit en mode entrée soit en mode sortie, d'un calculateur, et selon l'invention, ce procédé se caractérise en ce que : - dans une phase préliminaire de calibration, on délivre vers l'interface 30 d'acquisition, pendant un temps de charge Tc, un créneau de tension Vn adapté pour charger au moins partiellement les condensateurs de ladite interface d'acquisition et le capteur capacitif, puis on acquiert et on mémorise au moins une donnée, dite donnée de référence, représentative, après au moins un laps de temps tm 0 suivant l'interruption du créneau de tension, de la tension 35 desdits condensateurs et capteur capacitif en l'absence de défaut de câblage, - et on met en oeuvre des procédures de détection de défauts de câblage consistant : - à configurer le port de communication en mode sortie, et à générer un créneau de tension Vn pendant un temps de charge Tc, - à commuter le port de communication dans son mode entrée au terme du temps de charge Tc, et à acquérir au moins une donnée, dite donnée mesurée, représentative, après chaque laps de temps tm 0 suivant l'interruption du créneau de tension, de la tension des condensateurs et du capteur capacitif, - et à comparer chaque donnée mesurée avec la donnée de référence correspondante, de façon à conclure à un défaut de câblage du capteur capacitif en l'absence de coïncidence entre lesdites données. Ainsi, selon l'invention, le créneau de tension est généré par le calculateur sur un port de communication configuré en mode sortie, qui est ensuite commuté en mode 15 entrée pour l'acquisition des données représentatives de la charge des condensateurs de l'interface d'acquisition et du capteur capacitif. Le procédé selon l'invention permet donc d'établir un diagnostic des capteurs capacitifs moyennant une simple adaptation logicielle de calculateurs existants, sans requérir l'adjonction de composants électroniques ou la réalisation de liaisons filaires 20 supplémentaires. Selon un premier mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on acquiert les données de référence et de mesure lors de l'interruption du créneau de tension, de façon à comparer des données de référence et de mesure représentatives de la tension de charge des condensateurs et du capteur capacitif après génération dudit 25 créneau de tension. Selon un deuxième mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on acquiert les données de référence et de mesure après un laps de temps tm > 0 suivant l'interruption du créneau de tension, de façon à comparer des données de référence et de mesure représentatives de la tension de décharge des condensateurs et du capteur 30 capacitif. Selon ce deuxième mode de mise en oeuvre, en outre, on acquiert, avantageusement selon l'invention, une donnée représentative de la constante de temps de la tension lors de la décharge des condensateurs et du capteur capacitif. Par ailleurs, le procédé selon l'invention s'applique, en premier lieu, aux 35 capteurs capacitifs câblés en mode commun, et permet de détecter les défauts de câblage de la liaison filaire reliant le capteur capacitif au port de communication. Ce procédé s'applique également aux capteurs capacitifs câblés en mode différentiel au moyen d'une interface d'acquisition comportant deux branches reliant chacune une borne dudit capteur capacitif à un port de communication configurable soit en mode entrée soit en mode sortie. Pour cette application, en outre, plusieurs stratégies peuvent être mises en oeuvre. Une première stratégie peut ainsi consister, de façon avantageuse selon l'invention, à scinder chaque procédure de détection en deux étapes successives consistant en une première étape lors de laquelle un créneau de tension Vn est généré sur un des ports de communication, tandis que l'autre port de communication est mis à la masse, et en une seconde étape lors de laquelle le rôle des deux ports de communication est inversé. Une seconde stratégie peut consister, de façon avantageuse selon l'invention, à générer, soit simultanément soit avec un décalage temporel, un créneau de tension Vn, respectivement pendant des temps de charge Ici et Tc2, sur chacun des deux ports de communication, et à acquérir, pour chacun desdits deux ports de communication, les données, représentatives de la tension des condensateurs et du capteur capacitif respectivement au terme des temps de charge Ici et 1c2. Selon ce principe, en outre, les informations tirées du traitement des données 20 acquises sur l'un et l'autre port de communication peuvent être traitées de façon indépendante, ou être corrélées. Par ailleurs, lors de la phase préliminaire de calibration, et de façon avantageuse selon l'invention, on acquiert et on mémorise également des données de référence représentatives de la tension des condensateurs et du capteur capacitif pour 25 différents types de défauts de câblage, de façon à permettre de distinguer lesdits défauts de câblage. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de mise en oeuvre avantageux. Sur ces dessins : 30 - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comportant un capteur capacitif et des moyens d'acquisition et de traitement des signaux délivrés par ce capteur capacitif, - la figure 2a représente un créneau de tension Vn tel que généré sur un port 35 de communication conformément au procédé selon l'invention, - la figure 2b représente une courbe de la tension des condensateurs et du capteur capacitif, obtenue, en l'absence de défaut de câblage, lors de la génération du créneau de tension Vn représenté à la figure 2a, - et la figure 2c représente une courbe de la tension des condensateurs et du capteur capacitif, obtenue, en présence d'un défaut de câblage, lors de la génération du créneau de tension Vn représenté à la figure 2a. Le dispositif représenté schématiquement à la figure 1 consiste en un dispositif d'acquisition et de traitement des signaux de mesure délivrés par un capteur capacitif 1, du type capteur de cliquetis, câblé selon un mode différentiel. Ce dispositif d'acquisition et de traitement consiste en un calculateur 2 comportant, en premier lieu, un microcontrôleur 3 connecté à une source de tension Vn par un circuit d'alimentation 4 doté d'une capacité tampon d'alimentation 4a. Ce microcontrôleur 3 est doté, de façon classique, d'une pluralité de ports de communication, dont deux ports de communication Pi, P2, représentés à la figure 1, 15 dédiés à la connexion avec le capteur capacitif 1. Le calculateur 1 comporte également une interface 5 de type passif, d'acquisition des signaux délivrés par le capteur capacitif 1. Cette interface d'acquisition 5 comporte deux branches principales 6,7 reliant chacune une des bornes 1 a, lb du capteur capacitif 1 à un des ports de communication P1, P2, et sur chacune desquelles 20 sont montés en série un condensateur C6, respectivement C7, et une résistance R6, respectivement R7. L'interface d'acquisition 5 comporte également trois branches secondaires 8, 9, 10 s'étendant chacune entre les deux branches principales 6, 7, et consistant en : 25 - une première branche secondaire 8 (la plus éloignée du microcontrôleur 3) sur laquelle sont montés en série deux condensateurs C8a, C8b disposés de part et d'autre d'une connexion centrale reliée à la masse, - une seconde branche secondaire médiane 9 sur laquelle est montée une résistance R9, reliant les deux branches principales 6, 7 en deux points de ces 30 dernières situés entre la première branche 8 et les condensateurs C6, C7, - et une troisième branche secondaire 10 (la plus proche du microcontrôleur 3) sur laquelle est monté un condensateur C10, reliant les deux branches principales 6, 7 en deux points de ces dernières séparés de la branche secondaire médiane 9, respectivement par le condensateur C6 et la 35 résistance R6 et par le condensateur C7 et la résistance R7. Par ailleurs, chaque port de communication P1, P2 du microcontrôleur 3 consiste en un port de communication numérique configurable soit en mode entrée en vue de l'acquisition d'un signal, soit en mode sortie de niveau 1 (potentiel égal à Vn) ou de niveau 0 (mise à la masse du port de communication). Le procédé selon l'invention a pour objet la détection de défauts de câblage du capteur capacitif 1, et à cet effet, selon un premier mode de mise en oeuvre, ce 5 procédé de détection consiste à scinder chaque procédure de détection en deux étapes successives similaires consistant en : - une première étape lors de laquelle un créneau de tension Vn est généré pendant un temps Tc sur un des ports de communication Pi, tandis que l'autre port de communication P2 est mis à la masse, et configuré à cet effet en mode 10 sortie de niveau 0, - une seconde étape lors de laquelle le rôle des deux ports de communication Pi, P2 est inversé. Selon ce principe, la phase de calibration consiste, en préliminaire, à générer, pendant un laps de temps Tc, dans une des branches principales 6 ou 7 de l'interface 15 d'acquisition 5 « garantie » sans défaut de câblage, un créneau de tension Vn représenté à la figure 2a, adapté, tel que représenté à la figure 2b, pour obtenir une charge au moins partielle des condensateurs 06, 07, C8a, C8b, 01 0, et du capteur capacitif 1, suivie d'une décharge desdits condensateurs et capteur capacitif après interruption dudit créneau de tension. 20 Cette phase préliminaire consiste ensuite à acquérir et à mémoriser, une ou plusieurs donnée(s) de référence représentative(s) : - de la tension de charge des condensateurs de l'interface d'acquisition 5 et du capteur capacitif 1 lors de l'interruption du créneau de tension Vn, - et/ou de tension(s) de décharge des condensateurs de l'interface d'acquisition 5 25 et du capteur capacitif 1, après un(des) laps de temps tm > 0 suivant l'interruption du créneau de tension Vn, une desdites données consistant, par exemple, en une donnée représentative de la constante de temps. Selon le même principe que celui développé ci-dessus, cette phase préliminaire de calibration peut également inclure l'acquisition et la mémorisation de 30 données représentatives de la tension des condensateurs 06, 07, 08a, 08b, 010 et du capteur capacitif 1 pour différents types de défauts de câblage, de façon à permettre de distinguer lesdits défauts de câblage.de données. Une fois cette étape de calibration réalisée, la première étape de chaque procédure de détection consiste, tel que précité, à configurer un des ports de 35 communication, par exemple P2, en mode sortie de niveau 0 (mise à la masse de ce port de communication P2), et à mettre en oeuvre une procédure consistant : - à configurer l'autre port de communication P1 en mode sortie de niveau 1 (potentiel du port de communication P1 égal à Vn), de façon à générer un créneau de tension de valeur Vn pendant un laps de temps Tc identique au temps Tc du créneau de tension durant la phase préliminaire de calibration, - à commuter ensuite le port de communication P1 dans son mode entrée, et à acquérir des données mesurées correspondant aux données de référence mémorisées, - et à comparer enfin les données mesurées et les données mémorisées, de façon à conclure soit à une absence de défaut de câblage du capteur capacitif 1, soit à un défaut de câblage du type court-circuit, soit à un défaut de câblage de type circuit ouvert. A titre d'exemple, la figure 2c représente la courbe de la tension des condensateurs de l'interface d'acquisition 5 et du capteur capacitif 1, obtenue, en présence d'un défaut de câblage, lors de la génération du créneau de tension Vn. La comparaison de cette courbe avec la courbe de la figure 2b représentant la courbe de la tension en l'absence de défauts de câblage, fait apparaitre des différences 15 très significatives, notamment concernant les constantes de temps de ces tensions, qui permettent de diagnostiquer sans ambigüité un défaut de câblage. La procédure de détection comporte, ensuite, une seconde étape au cours de laquelle, tel que précité, le rôle des ports de communication Pi, P2 est inversé, et consistant donc à configurer le port de communication Pi, en mode sortie de niveau 0, et 20 à appliquer, à l'autre port de communication P2, une procédure identique à celle décrite ci-dessus. Il est à noter, en outre, que chacune des étapes ci-dessus décrites permet, lorsqu'elle est appliquée à un capteur capacitif câblé en mode commun, de détecter les défauts de câblage de la liaison filaire reliant ce capteur capacitif au port de 25 communication. Par ailleurs, une seconde stratégie de détection de défauts de câblage d'un capteur capacitif 1 câblé en mode différentiel consiste, selon l'invention, en lieu et place de l'exécution des deux étapes successives précitées, à générer, soit simultanément soit avec un décalage temporel, un créneau de tension Vn, respectivement pendant des 30 temps de charge Ici et Tc2, sur chacun des deux ports de communication P1 et P2, puis à acquérir, pour chacun desdits deux ports de communication, les données, représentatives de la tension des condensateurs de l'interface d'acquisition 5 et du capteur capacitif 1 respectivement au terme des temps de charge Ici et 1c2. Selon ce principe, de façon avantageuse, les informations tirées du traitement 35 des données acquises sur l'un et l'autre ports de communication P1 et P2 peuvent être traitées de façon indépendante, ou être corrélées, de sorte qu'un grand nombre de possibilités sont offertes pour la sélection de données de référence significatives permettant de diagnostiquer les défauts de câblage et de distinguer les différents types de défauts de câblage. Par la mise en oeuvre soit de deux étapes de détection successives, soit d'une étape unique, le procédé selon l'invention permet donc, sans requérir l'adjonction de composants électroniques ou la réalisation de liaisons filaires supplémentaires, de détecter tous les défauts de câblage susceptibles d'affecter le fonctionnement d'un capteur capacitif 1 câblé en mode différentiel, et de distinguer les différents types de défauts de câblage. REVENDICATIONS1. Procédé de détection d'un défaut de câblage d'un capteur capacitif (1), tel que capteur de cliquetis, relié, par une interface d'acquisition (5) de type passif comportant des condensateurs (06, 07, C8a, C8b, 010), à un port de communication (P1) configurable soit en mode entrée soit en mode sortie, d'un calculateur (2), caractérisé en 5 ce que : - dans une phase préliminaire de calibration, on délivre vers l'interface d'acquisition (5), pendant un temps de charge Tc, un créneau de tension Vn adapté pour charger au moins partiellement les condensateurs (06, 07, 08a, 08b, 010) de ladite interface d'acquisition et le 10 capteur capacitif (1), puis on acquiert et on mémorise au moins une donnée, dite donnée de référence, représentative, après au moins un laps de temps tm 0 suivant l'interruption du créneau de tension, de la tension desdits condensateurs et capteur capacitif en l'absence de défaut de câblage, - et on met en oeuvre des procédures de détection de défauts de câblage 15 consistant : - à configurer le port de communication (P1) en mode sortie, et à générer un créneau de tension Vn pendant un temps de charge Tc, - à commuter le port de communication (P1) dans son mode entrée au terme du temps de charge Tc, et à acquérir au moins une donnée, dite donnée 20 mesurée, représentative, après chaque laps de temps tm 0 suivant l'interruption du créneau de tension, de la tension des condensateurs (06, 07, 08a, 08b, Cl 0) et du capteur capacitif (1), - et à comparer chaque donnée mesurée avec la donnée de référence correspondante, de façon à conclure à un défaut de câblage du capteur 25 capacitif (1) en l'absence de coïncidence entre lesdites données. 2. Procédé de détection selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on acquiert les données de référence et de mesure lors de l'interruption du créneau de tension, de façon à comparer des données de référence et de mesure représentatives de la tension de charge des condensateurs (06, 07, 08a, 08b, C10) et du capteur 30 capacitif (1) après génération dudit créneau de tension. 3. Procédé de détection selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on acquiert les données de référence et de mesure après un laps de temps tm > 0 suivant l'interruption du créneau de tension, de façon à comparer des données de référence et demesure représentatives de la tension de décharge des condensateurs (06, 07, C8a, C8b, 01 0) et du capteur capacitif (1). 4. Procédé de détection selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'on acquiert une donnée représentative de la constante de temps de la tension lors de la 5 décharge des condensateurs (06, 07, C8a, C8b, 010) et du capteur capacitif (1). 5. Procédé de détection selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que, dans la phase préliminaire, on acquiert et on mémorise également des données de référence représentatives de la tension des condensateurs (06, 07, 08a, 08b, 01 0) et du capteur capacitif (1) pour différents types de défauts de câblage, de façon à permettre de 10 distinguer lesdits défauts de câblage. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes de détection de défauts de câblage d'un capteur capacitif (1) câblé en mode différentiel au moyen d'une interface d'acquisition (5) comportant deux branches (6, 7) reliant chacune une borne (1a, 1 b) du dit capteur capacitif à un port de communication (P1, P2), caractérisé en ce que l'on 15 scinde chaque procédure de détection en deux étapes successives consistant en une première étape lors de laquelle un créneau de tension Vn est généré sur un des ports de communication (P1), tandis que l'autre port de communication (P2) est mis à la masse, et en une seconde étape lors de laquelle le rôle des deux ports de communication (P1, P2) est inversé. 20 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 de détection de défauts de câblage d'un capteur capacitif (1) câblé en mode différentiel au moyen d'une interface d'acquisition (5) comportant deux branches (6, 7) reliant chacune une borne (1a, 1 b) dudit capteur capacitif à un port de communication (P1, P2), caractérisé en ce que l'on génère, soit simultanément soit avec un décalage temporel, un créneau de tension Vn, 25 respectivement pendant des temps de charge Tcl et Tc2 sur chacun des deux ports de communication (P1, P2), et en ce que l'on acquiert, pour chacun desdits deux ports de communication, les données, représentatives de la tension des condensateurs (06, 07, 08a, 08b, 010) et du capteur capacitif (1) respectivement au terme des temps de charge Tcl et Tc2.