Brevet FR3038167A1 — publié le 20161230

La présente invention concerne un dispositif de détermination d'une tension au moyen d'un convertisseur analogique numérique référencé sur une tension de référence instable. Avant de commencer, il convient de préciser les notations utilisées. V désigne 5 génériquement une tension. C désigne génériquement un convertisseur analogique numérique. N désigne génériquement une conversion produite par un convertisseur analogique numérique C. R désigne un régulateur de tension. Ces symboles littéraux peuvent être complétés par un chiffre et/ou une ou plusieurs lettres. Un chiffre 1, 2 désigne une occurrence du moyen générique. Ainsi Cl 10 est le premier convertisseur, V2 est la deuxième tension de référence. Un « a » qualifie le signal à déterminer, avec Va la tension à déterminer et Na la conversion associée. Un « n » désigne le cas particulier d'une valeur nominale, tandis qu'une absence de lettre désigne une valeur réelle pouvant, le cas échéant, être égale à la valeur nominale. Ainsi V1 n désigne la valeur nominale ou théorique de la première tension de 15 référence Vl. Na désigne la conversion obtenue pour la tension à acquérir Va lorsque la première tension de référence présente une valeur réelle V1 et Nan désigne la conversion obtenue pour la tension à acquérir Va lorsque la première tension de référence présente une valeur nominale V1 n. Il est connu, tel qu'illustré à la figure 1, de déterminer une tension à 20 acquérir Va au moyen d'un convertisseur analogique numérique ou CAN, C1. Un tel convertisseur analogique numérique Cl produit, en fonction de la tension Va reçue en entrée une conversion Na indicative de la tension Va. Plus précisément, le convertisseur analogique numérique Cl est référencé au moyen d'une tension de référence V1 et la conversion Na est égale (ou proportionnelle) au rapport Va/V1 de la tension Va sur la 25 tension de référence Vl. Un problème se produit lorsque la tension de référence V1, normalement constante égale à une valeur nominale V1 n, n'est pas stable. Si la tension de référence V1 devient, par exemple, inférieure à sa valeur nominale Vi n, le convertisseur analogique numérique Cl indique bien le rapport de la tension Va à cette tension de V1 30 plus petite et donc une conversion Na plus grande que sa valeur attendue. Selon un mode de réalisation typique, une tension de référence V1 est obtenue au moyen d'un régulateur de tension R-I, alimenté à partir d'une source de tension +V, par exemple issue d'une batterie. Telle qu'illustrée à la figure 2, la caractéristique d'un tel régulateur de tension R-I, indiquant la tension en sortie en fonction 35 de la tension d'alimentation est constante, égale à la valeur nominale souhaitée, ici V1 n, tant que l'alimentation +V est au moins égale à une valeur seuil Vs, sensiblement égale, voire légèrement supérieure à la valeur souhaitée V1 n. Tel qu'illustrée, la tension en 3038167 2 sortie V1 n est égale à 5V tant que la tension d'alimentation +V est supérieure à une valeur seuil Vs, ici de 6V. En dessous de cette valeur seuil Vs de la tension d'alimentation, le régulateur de tension ne peut suivre et fournit en sortie une tension sensiblement égale à la tension d'alimentation diminuée d'un offset, ici d'environ 1V. Il s'ensuit que la tension de référence V1 n'est égale à sa valeur nominale V1 n, ici de 5V, que tant que la tension d'alimentation +V est supérieure à une valeur seuil Vs, ici d'environ 6V. Aussi si la tension d'alimentation +V baisse en dessous dudit seuil Vs, ce qui peut se produire par exemple avec une décharge de la batterie fournissant cette tension d'alimentation +V, la tension de référence V1 est plus basse que sa valeur nominale V1 n et la tension Va déterminée par le convertisseur analogique numérique Cl est surévaluée. La figure 3 illustre en ordonnée la valeur de la tension Va, ici prise égale à la tension d'alimentation +V, déterminée par le convertisseur analogique numérique Cl en fonction en abscisse de la tension d'alimentation +V utilisée pour construire une tension 15 de référence V1 via un régulateur R1 dont la caractéristique est figurée à la figure 2. Il apparait clairement que la valeur de la tension Va déterminée est juste pour une tension d'alimentation +V supérieure à la tension seuil Vs, et d'autant plus surévaluée que la tension d'alimentation +V est inférieure à la tension seuil Vs. L'invention se propose de réaliser un dispositif apte à corriger ce problème. 20 Pour cela, l'invention a pour objet un dispositif de détermination d'une tension à acquérir comprenant un premier convertisseur analogique numérique référencé sur une première tension de référence et recevant en entrée la tension à acquérir, apte à fournir une première conversion image de la tension à acquérir, et un deuxième convertisseur analogique numérique référencé sur la même première tension de référence et recevant 25 en entrée une deuxième tension de référence, afin de fournir une deuxième conversion image de la deuxième tension de référence, et un module apte à déterminer la tension à acquérir par application à la première conversion d'un facteur inversement proportionnel à la deuxième conversion. Selon une autre caractéristique, la détermination est réalisée selon la 30 formule : Va = k.Na/N2, avec Va la tension à acquérir, Na la première conversion image de la tension à acquérir, N2 la deuxième conversion image de la deuxième tension de référence et k une constante définie par la formule k = N2n.V1 n/(2n-1), avec n le nombre de bits de quantification du convertisseur analogique numérique, V1 n la valeur nominale de la première tension de référence, N2n la valeur nominale de la deuxième conversion 35 image de la deuxième tension de référence lorsque la première tension de référence est égale à sa valeur nominale Vi n. 3038167 3 Selon une autre caractéristique, la deuxième tension de référence est stable dans un domaine de fonctionnement où la première tension de référence peut devenir instable. Selon une autre caractéristique, la deuxième tension de référence est 5 inférieure à la première tension de référence, préférentiellement dans un rapport au moins égal à2. Selon une autre caractéristique, la première tension de référence est produite par un premier régulateur de tension, et/ou la deuxième tension de référence est produite par un deuxième régulateur de tension. 10 Selon une autre caractéristique, le premier régulateur de tension, respectivement le deuxième régulateur de tension, reçoit en entrée une tension d'alimentation issue d'une batterie. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des 15 dessins sur lesquels : - La figure 1, déjà décrite, montre un dispositif de détermination d'une tension à acquérir selon l'art antérieur, - La figure 2, déjà décrite, présente la caractéristique d'un régulateur de tension, 20 - La figure 3, déjà décrite, montre la valeur de tension déterminée en fonction de la tension d'alimentation et illustre le défaut de détermination d'une tension, - La figure 4 montre un dispositif de détermination d'une tension à acquérir selon l'invention, 25 - La figure 5 montre la valeur de tension déterminée en fonction de la tension d'alimentation et illustre la correction apportée par l'invention. Un dispositif 1 selon l'invention, tel qu'illustré à la figure 4 reprend à l'identique les moyens du dispositif selon l'art antérieur, tel qu'illustré à la figure 1. Ainsi, afin de déterminer une tension à acquérir Va, il comprend un premier convertisseur analogique 30 numérique ou CAN, C1. Le premier convertisseur analogique numérique Cl produit, en fonction de la tension Va reçue en entrée une première conversion Na indicative de la tension Va. Plus précisément, le premier convertisseur analogique numérique Cl est référencé au moyen d'une première tension de référence V1 et la première conversion Na est égale (ou proportionnelle) au rapport de la tension Va sur la première tension de 35 référence Vl. Il résulte de ce qui précède que la valeur nominale Vln de la première tension de référence V1 détermine l'étendue de mesure possible pour la tension à acquérir Va. 3038167 4 Aussi il est avantageux que la valeur nominale V1 n de la première tension de référence V1 soit élevée. Selon un mode de réalisation la première tension de référence V1 est produite par un premier régulateur de tension R1 à partir d'une tension d'alimentation +V, par 5 exemple issue d'une batterie. Comme énoncé précédemment, le problème se pose lorsque la première tension de référence V1 est instable et devient différente de sa valeur nominale V1 n. Relativement à l'art antérieur, le dispositif 1 comprend encore un deuxième convertisseur analogique numérique C2. Le deuxième convertisseur analogique 10 numérique C2 produit, en fonction d'une deuxième tension de référence V2 reçue en entrée une conversion N2 indicative de la deuxième tension de référence V2. Le deuxième convertisseur analogique numérique C2 est référencé au moyen de la même première tension de référence V1 que le premier convertisseur analogique numérique C1, afin de permettre de réaliser une correction. La conversion N2 est égale (ou proportionnelle) au rapport de la tension V2 sur la tension de référence Vl. De manière générique la relation qui lie une tension à déterminer V, une conversion N produite par un convertisseur analogique numérique C et une (première) tension de référence V1 utilisée par ledit convertisseur analogique numérique C s'écrit : V = k'.N.V1 (F1) avec k' constante. k' est typiquement égal à 1/(2n-1), avec n le nombre de bits de quantification du convertisseur analogique numérique C. k' peut encore être égal à d/(2n-1), où d est un gain d'un diviseur, si un tel composant diviseur de tension est employé, de manière connue, en entrée du convertisseur analogique numérique C. Pour la tension à acquérir Va, cette relation s'écrit : Va = k'.Na.V1 (F2) Cette relation devient : Va = k'.Nan.V1 n (F3) dans le cas particulier où la première tension de référence V1 est égale à sa valeur nominale V1 n. Le problème qui se pose est que la première conversion réelle Na n'est pas indicative de la tension Va lorsque la première tension de référence réelle V1 diffère de la première tension de référence nominale Vi n. Selon une caractéristique de l'invention, une correction est rendue possible au moyen d'une deuxième acquisition d'une deuxième tension de référence V2, 35 avantageusement réalisée avec un deuxième convertisseur analogique numérique C2, référencé sur la même première tension de référence Vl. 3038167 5 Le deuxième convertisseur analogique numérique C2 peut être un composant séparé du premier convertisseur analogique numérique Cl ou une entrée supplémentaire d'un premier convertisseur analogique numérique Cl multivoies. L'application de la formule de base pour l'acquisition d'une deuxième tension 5 de référence V2 conduit à la formule générique : V2 = k'.N2.V1 (F4) Cette relation devient : V2 = k'.N2n.V1 n (F5) dans le cas particulier où la première tension de référence V1 est égale à sa valeur 10 nominale V1 n. k' est la même constante que précédemment. En éliminant V2 entre les formules F4 et F5 on obtient : N2.V1 = N2n.V1 n (F6) ou V1 = N2n.V1 n/N2 (F7) 15 La formule F7 fait apparaître, N2n et V1 n étant des constantes connues ou déterminables, que la deuxième conversion N2 réellement obtenue pour la deuxième tension de référence V2 est indicative (inversement proportionnelle) de la valeur réelle de la première tension de référence Vl. Cette formule permet d'estimer la valeur réelle V1 de la première tension de 20 référence V1, même quand cette dernière est instable et diffère de sa valeur nominale V1 n. Il peut encore être remarqué que cette formule F7 reste vraie dans le cas particulier où V1 présente une valeur nominal V1 n, N2 étant alors égale à N2n. Il est ainsi possible en remplaçant dans la formule F2, la valeur réelle V1 selon la formule F7 d'obtenir : 25 Va = k'.Na.V1 n.N2n/N2 (F9) ou Va = k.Na/N2, avec k = k'.V1 n.N2n (F10) Il découle de la formule F10 que la tension à acquérir Va peut être déterminée, par application à la valeur réelle Na de la première conversion, d'un facteur k/N2 inversement proportionnel à la valeur réelle N2 de la deuxième conversion. 30 Plus précisément, la détermination est réalisée selon la formule F10 : Va = k.Na/N2, avec Va la tension à acquérir, Na la première conversion image de la tension à acquérir Va, N2 la deuxième conversion image de la deuxième tension de référence V2 et k une constante. k est définie par la formule k = k'.N2n.V1 n, avec k' constante égale à 1/(2n-1) ou d/(2n-1), avec n le nombre de bits de quantification du convertisseur analogique numérique Cl ,C2, V1 n la valeur nominale de la première tension de référence V1, N2n la valeur nominale de la deuxième conversion N2 image de 3038167 6 la deuxième tension de référence V2 lorsque la première tension de référence V1 est égale à sa valeur nominale Vi n. Cette détermination est typiquement réalisée par un module apte à appliquer la formule F10 et disposant des grandeurs variables Na et N2, tel un moyen informatique 5 interface avec les premier et deuxième convertisseurs analogique numérique C1, C2. La grandeur V1 n est connue par construction du dispositif 1 ou peut alternativement être mesurée par tout moyen de mesure de tension. La grandeur N2n peut être calculée ou alternativement mesurée par le convertisseur Cl à un instant, par exemple en usine ou au banc d'essai, où l'on est sûr que la première tension de 10 référence V1 est égale à sa valeur nominale V1 n. Ces deux grandeurs V1 n et N2n étant constantes sont avantageusement enregistrées pour tout usage ultérieur par le module. Pour qu'un bénéfice d'une telle détermination soit effectif, et permette de compenser une possible instabilité de la première tension de référence V1, il convient que la deuxième tension de référence V2 soit stable. 15 Il a été vu précédemment que la première tension de référence V1 présente avantageusement une valeur élevée afin d'offrir une large étendue de mesure. Ceci la rend de manière préjudiciable, plus rapidement sujette à une instabilité. Une telle contrainte ne s'applique par à la deuxième tension de référence V2. Aussi la deuxième tension de référence V2 est préférentiellement inférieure à la première 20 tension de référence V1. Il en résulte ainsi, que la deuxième tension de référence V2 peut avantageusement être stable pour une tension d'alimentation +V faiblissant, bien en dessous de la valeur de la première tension de référence Vl. Avantageusement, la deuxième tension de référence V2 est inférieure à la première tension de référence V1 préférentiellement dans un rapport au moins égal à 2. 25 Ainsi avec les valeurs illustratives indiquées, pour une première tension de référence V1 présentant une valeur nominale V1 n égale à 5V, la deuxième tension de référence V2 peut, par exemple, être égale à 2V. Une telle caractéristique peut permettre à la deuxième tension de référence V2 d'être stable, y compris pour une valeur minimale de la tension 30 d'alimentation +V correspondant à une valeur minimale de charge de la batterie, assurant ainsi que la deuxième tension de référence V2 est stable dans tout le domaine de fonctionnement du dispositif 1, lié au domaine de fonctionnement de la batterie. De manière classique, la première tension de référence V1 est produite par un premier régulateur de tension R1, et/ou la deuxième tension de référence V2 est produite 35 par un deuxième régulateur de tension R2. De la caractéristique d'un tel régulateur R1, R2 telle qu'illustrée à la figure 2, une deuxième tension de référence V2 plus faible possède aussi un seuil Vs de tension d'alimentation, où sa valeur n'est plus garantie, plus faible. Aussi la deuxième tension de référence V2 reste utilisable pour 3038167 7 estimer la première tension de référence V1 pour une valeur de la tension d'alimentation plus faible. De manière classique le premier régulateur de tension R1, respectivement le deuxième régulateur de tension R2, est alimenté par une tension d'alimentation +V issue 5 d'une batterie. La charge d'une telle batterie pouvant fluctuer justifie une possible instabilité de la première tension de référence V1 conduisant au problème que résout l'invention. La figure 5 illustre la valeur de tension à acquérir Va telle que déterminée selon l'invention en fonction de la tension d'alimentation +V et montre la correction 10 apportée par l'invention, avec une caractéristique linéaire, dans tout le domaine de fonctionnement où la deuxième tension de référence V2 est stable et permet de corriger l'instabilité de la première tension de référence V1. Une deuxième tension de référence V2 égale à 2V, permet un domaine de fonctionnement où la deuxième tension de référence V2 est stable, et donc une 15 détermination correcte de la tension à acquérir Va, dès que la tension d'alimentation est supérieure ou égale à 3V. Alors même qu'une première tension de référence V1 égale à 5V est instable dans le domaine de fonctionnement où la tension d'alimentation +V est comprise entre 3V et 6V. REVENDICATIONS1. Dispositif de détermination (1) d'une tension à acquérir (Va) comprenant un premier convertisseur analogique numérique (C1) référencé sur une première tension de 5 référence (V1) et recevant en entrée la tension à acquérir (Va), et apte à fournir une première conversion (Na) image de la tension à acquérir (Va), caractérisé en ce qu'il comprend encore un deuxième convertisseur analogique numérique (C2) référencé sur la même première tension de référence (V1) et recevant en entrée une deuxième tension de référence (V2), afin de fournir une deuxième conversion (N2) image de la deuxième 10 tension de référence (V2), et un module apte à déterminer la tension à acquérir (Va) par application à la première conversion (Na) d'un facteur inversement proportionnel à la deuxième conversion (N2). 2. Dispositif selon la revendication 1, où la détermination est réalisée selon la formule : Va = k.Na/N2, avec Va la tension à acquérir, Na la première conversion image 15 de la tension à acquérir (Va), N2 la deuxième conversion image de la deuxième tension de référence (V2) et k une constante définie par la formule k = N2n.V1n/(2n-1), avec n le nombre de bits de quantification du convertisseur analogique numérique (C1,C2), Vin la valeur nominale de la première tension de référence (V1), N2n la valeur nominale de la deuxième conversion image de la deuxième tension de référence (V2) lorsque la première 20 tension de référence (V1) est égale à sa valeur nominale V1n. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, où la deuxième tension de référence (V2) est stable dans un domaine de fonctionnement où la première tension de référence (V1) peut devenir instable. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où la deuxième 25 tension de référence (V2) est inférieure à la première tension de référence (V1), préférentiellement dans un rapport au moins égal à 2. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où la première tension de référence (V1) est produite par un premier régulateur de tension (R1), et/ou la deuxième tension de référence (V2) est produite par un deuxième régulateur de 30 tension (R2). 6. Dispositif selon la revendication 5, où le premier régulateur de tension (R1), respectivement le deuxième régulateur de tension (R2), reçoit en entrée une tension d'alimentation (+V) issue d'une batterie.