EP1280170A1 - Interrupteur à couplage inductif - Google Patents

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EP1280170A1
EP1280170A1 EP02360225A EP02360225A EP1280170A1 EP 1280170 A1 EP1280170 A1 EP 1280170A1 EP 02360225 A EP02360225 A EP 02360225A EP 02360225 A EP02360225 A EP 02360225A EP 1280170 A1 EP1280170 A1 EP 1280170A1
Authority
EP
European Patent Office
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circuit
contact
signal
state
detecting
Prior art date
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Granted
Application number
EP02360225A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1280170B1 (fr
Inventor
Jean-Mathieu Stricker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delphi Technologies Inc
Original Assignee
Delphi Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Delphi Technologies Inc filed Critical Delphi Technologies Inc
Publication of EP1280170A1 publication Critical patent/EP1280170A1/fr
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Publication of EP1280170B1 publication Critical patent/EP1280170B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/16—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off"
    • H01H9/167—Circuits for remote indication

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device and a method for detecting the state of a contact placed in the circuit of a secondary coil and magnetically coupled to a coil of a primary circuit to which the detection circuit is connected.
  • switches mounted on their traditional openings such as doors and / or removable windows. These switches are external to the body, so as to be activated from the outside by a user of the vehicle to allow the power supply of the electric unlocking device of the opening.
  • This electrical connection can take various forms, depending on the structure of the opening. For example, when the latter consists of a window, it is in most cases by metallized tracks deposited on the glass, and cooperating with specific connectors.
  • One of the weak links of the electrical connections between the buttons or control members on the one hand and the unlocking electronics on the other hand is moreover constituted by adjacent connectors of the mechanical joints.
  • the metallized tracks traced on the glass are sensitive to scratches, which can deteriorate and render the electrical circuit inoperative.
  • the present invention overcomes these drawbacks, and proposes a switching device without electrical connection or mechanical connection between the button or the switch and the release control circuit of the opening.
  • this device comprises a contact connected to a coil and mounted directly on the opening, constituting an electrically insulated and mechanically independent medium.
  • the electronic device of the invention which comprises a so-called primary coil magnetically coupled to the aforementioned secondary one, the circuit of which is permanently supplied with at least one alternating signal, is essentially characterized in that the circuits of the primary and secondary coils are tuned resonant circuits, an intermediate sinusoidal signal taken from the primary circuit being sent into an electronic processing circuit provided for detecting the phase variations of said intermediate signal reflecting the state of the contact.
  • the inductively coupled primary and secondary coils form a transformer whose operation depends on the positioning of one with respect to the other.
  • the primary coil is excited by an alternating electric signal, it emits a magnetic field in the secondary coil.
  • By closing the contact located in the circuit of the secondary coil it creates conversely a magnetic field variation that will oppose the field emitted by the primary coil.
  • This effect is reflected in the primary coil by a change in current because the impedance of the primary coil changes depending on the state of contact, due to the existence of mutual induction.
  • the advantage of this structure is to allow the removal of any electrical connection between a mobile part and a fixed part, in particular because it allows mechanical independence between the two coils. It is indeed possible to provide a device in which the primary coil is fixed on the frame or a fixed part of the vehicle, while the secondary coil is secured to the opening. Thus, when the latter is closed, the two coils are coupled and allow the transmission of the contact information by magnetic coupling. When the unlocking device is activated, the opening of the opening separates the two coils and breaks the magnetic connection between them.
  • the coupling of the coils can also be improved using a ferrite core disposed between them, or by equipping each coil of such a core. It then becomes possible to increase the coupling distance.
  • the resonant circuit of the primary coil consists of a capacitor in series with said coil, the free ends of these two components being supplied by alternating voltages in phase opposition of frequency close to the resonant frequency of the primary circuit. , the intermediate signal sinusoidal pace being then taken between them.
  • the primary circuit is therefore a conventional LC series resonant circuit, whose power mode makes it possible to know the value of the phase shift, close to the quadrature, of the signal taken between the two components.
  • the resonant circuit of the secondary coil consists of a capacitor placed in parallel with the secondary coil, the contact being connected in parallel with said components.
  • Closing the contact for example a push button located in the circuit of the secondary coil, is to short circuit thereof, resulting in the occurrence of a sudden change in magnetic field.
  • the resonant frequency of the secondary coil circuit is set at about half the resonant frequency of the primary coil circuit.
  • the resonant circuits allow stable frequency operation, which will be seen in the following text that it is controlled by the electronic processing circuit.
  • the frequency differences, as well as the location of the signal sampling point in the primary circuit, are chosen to allow an optimal evaluation of the phase variation induced in the primary circuit by the change in the secondary circuit during the closing of the circuit. contact.
  • the double resonant circuit also has the function of increasing the detection sensitivity of the opening / closing of the contact.
  • the resonance frequencies of the primary and secondary circuits are between 1 kHz and 1000 kHz.
  • the electronic processing circuit comprises an initial comparator of the phase of the intermediate signal and a supply signal of the primary circuit, said initial comparator delivering a signal marking their phase shift, sent to a window comparator comparing it to two stored and adjustable reference values, the output signal of the window comparator being fed to an analyzer stage delivering an active level signal to the output of said circuit when the button is closed, or a reference value recalibration signal in case malfunction of the circuit.
  • the principle is based on a double comparison, knowing that the terms of the comparison are each time related to the operating conditions of the device, and adjustable if the internal tests indicate that their value is no longer compatible with proper operation from the whole.
  • the power supply signal generator of the primary circuit is connected to an initialization circuit allowing, on power up, the adjustment of said signal as a function of the signal from the initial comparator to which it is connected.
  • the supply signal must be close to the resonance frequency of the latter, and the frequency of the signal taken between the components of the latter has a phase shift with the supply frequency which is therefore known.
  • the initialization circuit is further connected to the output of the analyzer stage emitting a recalibration signal.
  • Such an emission occurs when the analyzer stage indicates that the offset between the resonant frequency of the primary circuit and the frequency of the intermediate signal is lower than the lowest threshold value.
  • the other output of the analyzer stage emitting an active signal in the event of closure of the contact, is in turn connected to an integrating filter, to which is connected a directly usable output of the processing circuit.
  • This integrator makes it possible to validate the information of the signal after a certain number of cycles has repeated it. It acts in particular as a contact debounce filter, by quantifying the number of periods during which the comparator has detected an active state.
  • this integrating filter may be followed by a delay stage providing a delayed output to the processing circuit, which makes it possible to deliver a pulse of fixed duration at the instant of closure of the contact.
  • the analysis circuit described above that is to say the one which is in charge of the electronic processing of the signals, is preferably based on logical components or on a microprocessor.
  • the initial comparator of this circuit may be preceded by a diode clipping device, which may be associated with a fronts detector circuit.
  • This internal clipping device makes it possible to take the phase information on the oscillating circuit of the primary coil independently of its amplitude.
  • a resistance greater than 10,000 ⁇ is placed between the intermediate signal sampling point and the input of said processing circuit.
  • phase variations only depend on the impedance of the circuit, and no longer on the amplitude variations caused by the variations of this same impedance and the amplitude of the input signal.
  • the idea underlying the invention is in summary that by eliminating the amplitude factor of the measurement, the phase variations arising from the changes in the contact state of the secondary circuit can be analyzed in the time domain, each oscillation cycle of the oscillating signal delivered by the power generator, in a way very accurate and very reliable with the aid of logic circuits, or even a microprocessor.
  • the resonance of the primary circuit and the secondary circuit also eliminates primary current detection.
  • the impedance of the primary circuit capacitor remains constant regardless of whether the button is open or closed. Only the impedance of the primary coil and the coefficient of mutual induction associated with it vary according to the state of the contact.
  • the invention also relates to a method for detecting the state of a contact placed in the circuit of a secondary coil inductively coupled to a primary coil, the circuits of said coils each comprising a capacitor to constitute tuned resonant oscillating circuits. , said method being very generally characterized by measuring the variation of the phase of an intermediate signal taken between the coil and the capacitor of the primary circuit.
  • this method is particularly characterized in that the phase of said intermediate signal is compared with the phase of a signal supplying said circuit, the measured offset being then compared with two respective upper and lower threshold values. lower whose upper and lower crossing respectively means the closure of the contact and a drift of the phase requiring recalibration of said threshold values, the maintenance in the range signifying that said contact is open.
  • the supply signal (s) of the primary circuit are adjusted, at the time of power-up, to obtain a frequency close to the resonant frequency of the primary circuit.
  • said adjustment is performed using a signal from the comparison of the offset between the intermediate signal and the supply signal or signals.
  • the secondary circuit is composed of a coil (L2), arranged in parallel with a capacitor (C2), and a contact of the pushbutton type referenced (SW).
  • the coil (L2) is electromagnetically coupled to the coil (L1) of the primary circuit, which is arranged in series with a capacitor (C1).
  • the primary circuit is powered by two outputs (S1 and S2) whose voltages are in phase opposition. The frequency of these supplies substantially corresponds to the resonant frequency of the primary circuit, which is approximately double the resonant frequency of the secondary circuit.
  • the components are chosen for this purpose.
  • An alternating sinusoidal signal is taken between the coil (L1) and the capacitor (C1). Given the structure of the circuit, this signal is in phase quadrature with respect to the voltage of the outputs (S1 and S2).
  • a high resistance (Ri), preferably greater than 10,000 ⁇ , is arranged between the sampling point of said intermediate signal and its input into the electronic processing circuit (E). As stated before, this resistance plays an important role in suppressing the amplitude factor in the measurement.
  • a clipping device (D) located at the input of the circuit (E) allows the surplus to minimize the aspects of the signal related to the amplitude.
  • FIG. 2 Downstream of the clipping device (D) is an edge detector circuit (14) which produces an output pulse at each rising or falling edge of the signal coming from the resistor (Ri), that is to say coming from the point common to the resonant circuit L1C1.
  • the output of the edge detector circuit (14) is connected to one of the inputs of a phase comparator (15), the other input of which is connected to the generator supplying the primary circuit, the operation of which will be seen in more detail hereinafter in the text.
  • the digital quantity obtained at the output of the phase comparator (15) corresponds to the temporary offset between the signal of the generator (13) and the signal of the point common to the circuit L1C1.
  • This digital quantity constitutes a signal used to fulfill several functions in the circuit (E). Firstly, it adjusts the frequency of the voltages emitted by the power generator (13) after powering up the circuit (E).
  • This generator (13) is simply a flip-flop, whose two outputs Q and Q ⁇ are respectively used for supplying one of the terminals of the coil (L1) and one of the terminals of the capacitor (C1).
  • the change of state of the flip-flop is obtained via a binary counter (12) whose counting capacity is at least 8 bits, and which is connected to an oscillator (10) based on a quartz or a ceramic resonator (11). ) which guarantee the stability of the time base in the medium term.
  • the counter is set in such a way that it provides each cycle with an excess signal C V of periodicity equal to half the signal delivered on the primary resonant circuit L1C1.
  • the flip-flop (13) guarantees the provision of a signal perfectly symmetrical in duration at each change of state on the outputs S1 and S2, which therefore convey signals in phase opposition.
  • phase comparator circuit (15) is sent to an initialization circuit (16) which adjusts, at the time of power-up, the counting capacity of the counter (12) to obtain a signal from the latch. a frequency approaching as close as possible the natural resonance frequency of the circuit L1 C1 associated by inductive coupling to the circuit L2C2.
  • the state of the signal from the comparator (17) is analyzed by an analyzer stage (20), responsible for recalibrating the high and low reference levels, and for delivering an active state when the contact (SW) is closed.
  • This stage is thus connected on the one hand to the initialization circuit (16), whose functions include adjustments and recalibrations, and on the other hand via another of its outputs, to an integrating filter (21) whose output is activated only after a certain amount of active states of valid measurement cycles has been measured.
  • the integrable quantity can be parameterized from 2 to 250 cycles of oscillation of the generator (13).
  • the output signal of the integrating filter (21) can be directly operated via a direct output (23).
  • the output of the integrating filter (21) can be connected to a delay circuit (22), a delayed signal then being available at the output (24) of the processing circuit (E). This delay serves in particular to emit a pulse signal of fixed duration as soon as the contact (SW) is closed in the secondary circuit.
  • the circuit (E) comprises according to a possibility a certain number of logic components based on synchronous or asynchronous elementary circuits. Alternatively, it may consist of a microprocessor or microcontroller, an essentially logical processing being made possible by the temporal nature of the measurement.
  • One of the advantages of the circuit of the invention is that it allows a constant self-monitoring of the reliability of the measurements, as well as an adaptation of the supply frequencies and the threshold values according to the actual operating parameters, including the primary circuit.
  • the circuit of the invention can be applied, in the automotive field, to the detection of the opening of a solid contact of a mobile part such as a rag (1). essentially consisting of a glazed surface which pivots with respect to a frame (2) of the vehicle frame.
  • the contact (3) is in the circuit of the secondary coil (4), also attached to the hanger (1), while the primary coil (5) is fixed to the frame, as is the electronic circuit (6) for processing and the lock (7) electrically controlled.
  • the coils (4, 5) are arranged such that when the rag (1) is closed, they are in an electromagnetic coupling situation. As already indicated, this coupling can be improved by means of a ferrite core fixed on the side of one or other of the coils (4, 5), or by means of two cores each equipping a coil ( 4, 5).

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  • Electronic Switches (AREA)
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Abstract

Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact placé dans le circuit d'une bobine secondaire couplée magnétiquement à une bobine primaire dont le circuit est alimenté en permanence par au moins un signal alternatif, caractérisé en ce que les circuits des bobines primaires et secondaires sont des circuits résonants accordés, un signal intermédiaire d'allure sinusoïdale prélevé dans le circuit primaire étant envoyé dans un circuit électronique de traitement prévu pour détecter les variations de phase dudit signal intermédiaire reflétant l'état dudit contact. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un dispositif électronique et un procédé de détection de l'état d'un contact placé dans le circuit d'une bobine secondaire et couplée magnétiquement à une bobine d'un circuit primaire auquel est relié le circuit de détection.
  • Les applications de ce type de couplage inductif sont extrêmement nombreuses et variées, parmi lesquelles les systèmes d'ouverture de portes, coffres, haillons, etc dans le domaine de l'automobile, exemple plus particulièrement mis en exergue dans la suite de la description pour en faciliter la compréhension.
  • Actuellement, dans la plupart des cas, les véhicules équipés de systèmes d'ouverture commandés éiectroniquement disposent d'interrupteurs montés sur leurs ouvrants traditionnels tels que portes et/ou vitres amovibles. Ces interrupteurs sont externes à la carrosserie, de manière à pouvoir être activés de l'extérieur par un utilisateur du véhicule en vue d'autoriser l'alimentation du dispositif de déverrouillage électrique de l'ouverture.
  • Une liaison électrique doit donc être établie entre l'ouvrant mobile et l'habitacle principal fixe du véhicule, liaison qui chemine notamment à travers la carrosserie et les articulations reliant cette dernière à chaque ouvrant.
  • Cette liaison électrique peut prendre diverses formes, selon la structure de l'ouvrant. Par exemple, lorsque ce dernier est constitué d'une vitre, elle s'effectue dans la plupart des cas par des pistes métallisées déposées sur le verre, et coopérant avec des connecteurs spécifiques.
  • Dans tous les cas, il existe cependant une liaison physique entre la partie mobile constituant l'ouvrant et la partie fixe du véhicule auquel il est attaché, liaison qui concentre les problèmes de cette structure. Dans les dispositifs qui fonctionnent à ce jour, des problèmes d'étanchéité se manifestent ainsi couramment, notamment au niveau des connecteurs équipant ladite liaison physique, ou encore au niveau des boutons de commande de l'alimentation du dispositif de déverrouillage électronique de l'ouverture.
  • L'un des maillons faibles des liaisons électriques entre les boutons ou organes de commande d'une part et l'électronique de déverrouillage d'autre part est d'ailleurs constitué des connecteurs voisins des articulations mécaniques. De plus, dans le cas d'un circuit attaché à une vitre, les pistes métallisées tracées sur le verre sont sensibles aux rayures, qui peuvent le détériorer et rendre par voie de conséquence le circuit électrique inopérant.
  • La présente invention remédie à ces inconvénients, et propose un dispositif de commutation sans liaison électrique ni liaison mécanique entre le bouton ou l'interrupteur et le circuit de commande de déverrouillage de l'ouvrant. Dans l'application automobile précitée, ce dispositif comporte un contact connecté à une bobine et monté directement sur l'ouvrant, constituant un milieu électriquement isolé et mécaniquement indépendant.
  • Le dispositif électronique de l'invention, qui comporte une bobine dite primaire couplée magnétiquement à la précédente dite secondaire, dont le circuit est alimenté en permanence par au moins un signal alternatif, se caractérise essentiellement en ce que les circuits des bobines primaires et secondaires sont des circuits résonants accordés, un signal intermédiaire d'allure sinusoïdale prélevé dans le circuit primaire étant envoyé dans un circuit électronique de traitement prévu pour détecter les variations de phase dudit signal intermédiaire reflétant l'état du contact.
  • En fait, les bobines primaire et secondaire couplées inductivement forment un transformateur dont le fonctionnement dépend du positionnement de l'une par rapport à l'autre. Pour mémoire, si l'on excite la bobine primaire par un signal électrique alternatif, elle émet un champ magnétique dans la bobine secondaire. En fermant le contact situé dans le circuit de la bobine secondaire, on crée à l'inverse une variation de champs magnétique qui va s'opposer au champ émis par la bobine primaire. Cet effet se traduit au niveau de la bobine primaire par une variation de courant car l'impédance de la bobine primaire change en fonction de l'état du contact, en raison de l'existence de l'induction mutuelle.
  • L'avantage de cette structure est de permettre la suppression de toute liaison électrique entre une partie mobile et une partie fixe, notamment parce qu'elle autorise une indépendance mécanique entre les deux bobines. Il est en effet possible de prévoir un dispositif dans lequel la bobine primaire est fixée sur le châssis ou une partie fixe du véhicule, alors que la bobine secondaire est solidarisée sur l'ouvrant. Ainsi, lorsque ce dernier est fermé, les deux bobines sont couplées et permettent la transmission de l'information du contact par couplage magnétique. Lorsque le dispositif de déverrouillage est activé, l'ouverture de l'ouvrant sépare les deux bobines et rompt la liaison magnétique entre celles-ci.
  • Le couplage des bobines peut d'ailleurs être amélioré à l'aide d'un noyau ferrite disposé entre elles, voire en équipant chaque bobine d'un tel noyau. Il devient alors possible d'augmenter la distance de couplage.
  • Plus précisément, le circuit résonant de la bobine primaire est constitué d'un condensateur en série avec ladite bobine, les extrémités libres de ces deux composants étant alimentées par des tensions alternatives en opposition de phase de fréquence voisine de la fréquence de résonance du circuit primaire, le signal intermédiaire d'allure sinusoïdale étant alors prélevé entre eux.
  • Le circuit primaire est par conséquent un circuit résonant série LC classique, dont le mode d'alimentation permet de connaître la valeur du déphasage, proche de la quadrature, du signal prélevé entre les deux composants.
  • Le circuit résonnant de la bobine secondaire est constitué d'un condensateur placé en parallèle avec la bobine secondaire, le contact étant branché en parallèle avec lesdits composants.
  • Fermer le contact, par exemple un bouton-poussoir situé dans le circuit de la bobine secondaire, revient à court-circuiter celle-ci, d'où l'apparition d'une variation brutale de champ magnétique.
  • Selon une possibilité, la fréquence de résonance du circuit de la bobine secondaire est fixée à environ la moitié de la fréquence de résonance du circuit de la bobine primaire.
  • Les circuits résonants permettent un fonctionnement stable en fréquence, dont on verra dans la suite du texte qu'il est contrôlé par le circuit électronique de traitement. Les différences de fréquence, ainsi que l'emplacement du point de prélèvement du signal dans le circuit primaire sont choisis pour permettre une évaluation optimale de la variation de phase induite dans le circuit primaire par le changement survenu dans le circuit secondaire lors de la fermeture du contact. Le double circuit résonnant a également pour fonction d'augmenter la sensibilité de détection d'ouverture / fermeture du contact.
  • De préférence, les fréquences de résonance des circuits primaire et secondaire sont comprises entre 1 kHz et 1000 kHz.
  • Plus précisément, le circuit électronique de traitement comporte un comparateur initial de la phase du signal intermédiaire et d'un signal d'alimentation du circuit primaire, ledit comparateur initial délivrant un signal marquant leur déphasage, envoyé à un comparateur à fenêtre le comparant à deux valeurs de référence mémorisées et ajustables, le signal en sortie du comparateur à fenêtre étant acheminé à un étage analyseur délivrant un signal de niveau actif vers la sortie dudit circuit en cas de fermeture du bouton, ou un signal de recalibrage des valeurs de référence en cas de dysfonctionnement du circuit.
  • Le principe est donc basé sur une double comparaison, sachant que les termes de la comparaison sont à chaque fois liés aux conditions de fonctionnement de l'appareil, et réglables si les tests internes indiquent que leur valeur n'est plus compatible avec un bon fonctionnement de l'ensemble.
  • Plus précisément, le générateur de signaux d'alimentation du circuit primaire est relié à un circuit d'initialisation permettant, à la mise sous tension, l'ajustement dudit signal en fonction du signal issu du comparateur initial auquel il est relié.
  • Ce réglage est notamment rendu possible par la connaissance des paramètres de fonctionnement principaux du circuit primaire. Le signal d'alimentation doit être voisin de la fréquence de résonnance de ce dernier, et la fréquence du signal prélevé entre les composants de ce dernier a un déphasage avec la fréquence d'alimentation qui est par conséquent connu.
  • Le circuit d'initialisation est en outre relié à la sortie de l'étage analyseur émettant un signal de recalibrage.
  • Une telle émission se produit lorsque l'étage analyseur indique que le décalage entre la fréquence de résonance du circuit primaire et la fréquence du signal intermédiaire est inférieur à la valeur de seuil la plus basse.
  • L'autre sortie de l'étage analyseur, émettant un signal actif en cas de fermeture du contact, est quant à elle reliée à un filtre intégrateur, auquel est connectée une sortie directement exploitable du circuit de traitement.
  • Cet intégrateur permet de valider l'information du signal après qu'un certain nombre de cycles l'ait répétée. Il agit notamment en tant que filtre anti-rebond du contact, en quantifiant le nombre de périodes pendant lesquelles le comparateur a détecté un état actif.
  • Optionnellement, ce filtre intégrateur peut être suivi d'un étage de temporisation fournissant une sortie temporisée au circuit de traitement, qui permet de délivrer une impulsion de durée fixe à l'instant de fermeture du contact.
  • Compte tenu du caractère temporel de la mesure, exclusivement liée à la phase des différents signaux, le circuit d'analyse décrit ci-dessus, c'est-à-dire celui qui est chargé du traitement électronique des signaux, est basé de préférence sur des composants logiques ou sur un microprocesseur.
  • Ce caractère temporel de la mesure induit également des particularités au niveau de l'entrée du signal intermédiaire dans le circuit de traitement électronique. Ainsi, le comparateur initial de ce circuit peut être précédé par un dispositif d'écrêtage à diodes, qui peut être associé à un circuit détecteur de fronts.
  • Ce dispositif d'écrêtage interne permet de prélever l'information de phase sur le circuit oscillant de la bobine primaire indépendamment de son amplitude.
  • De plus, une résistance de valeur supérieure à 10 000 Ω est placée entre le point de prélèvement du signal intermédiaire et l'entrée dudit circuit de traitement.
  • Là encore, l'amplitude n'ayant pas de valeur pour ce qui concerne le traitement du signal, il n'est nullement nécessaire de traiter, voire de conserver ce qui relève de cette information. Cette résistance élevée permet en substance de ne garder que la "composante" phase du signal. Les variations de phase ne dépendent en réalité que de l'impédance du circuit, et non plus des variations d'amplitudes provoquées par les variations de cette même impédance et de l'amplitude du signal d'entrée.
  • L'idée qui est à la base de l'invention est en résumé qu'en supprimant le facteur d'amplitude de la mesure, les variations de phase naissant des modifications de l'état du contact du circuit secondaire peuvent s'analyser dans le domaine temporel, à chaque cycle d'oscillation du signal oscillant délivré par le générateur d'alimentation, d'une manière au surplus très précise et très fiable à l'aide de circuits logiques, voire d'un microprocesseur.
  • La mise en résonance du circuit primaire et du circuit secondaire permet également de s'affranchir d'une détection de courant primaire. L'impédance du condensateur du circuit primaire reste constante, que le bouton soit ouvert ou fermé. Seule l'impédance de la bobine primaire et le coefficient de mutuelle induction qui lui est associée varient en fonction de l'état du contact.
  • Enfin, l'invention concerne également un procédé de détection de l'état d'un contact placé dans le circuit d'une bobine secondaire couplée inductivement à une bobine primaire, les circuits desdites bobines comportant chacun un condensateur pour constituer des circuits oscillants résonants accordés, ledit procédé étant très généralement caractérisé par la mesure de la variation de la phase d'un signal intermédiaire prélevé entre la bobine et le condensateur du circuit primaire.
  • De manière à correspondre au dispositif de l'invention, ce procédé se caractérise notamment en ce que la phase dudit signal intermédiaire est comparée à la phase d'un signal alimentant ledit circuit, le décalage mesuré étant ensuite comparé à deux valeurs seuil respectivement supérieure et inférieure dont le franchissement supérieur et inférieur signifie respectivement la fermeture du contact et une dérive de la phase nécessitant une recalibration desdites valeurs seuil, le maintien dans l'intervalle signifiant que ledit contact est ouvert.
  • La fonction des différents composants du circuit électronique de traitement est mise en lumière par le caractère méthodologique du procédé.
  • De fait, le ou les signaux d'alimentation du circuit primaire sont ajustés, au moment de la mise sous tension, pour obtenir une fréquence proche de la fréquence de résonance du circuit primaire.
  • De préférence, ledit ajustement est réalisé à l'aide d'un signal issu de la comparaison du décalage entre le signal intermédiaire et le ou les signaux d'alimentation.
  • L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence aux figures, pour lesquelles :
    • la figure 1 représente schématiquement le circuit électrique du couplage inductif, le circuit primaire étant relié à une unité de traitement électronique ;
    • la figure 2 comporte un schéma logique du fonctionnement du circuit électronique de traitement ; et
    • la figure 3 montre schématiquement l'application de l'invention à un haillon de véhicule automobile.
  • En référence à la figure 1, le circuit secondaire est composé d'une bobine (L2), disposée en parallèle à un condensateur (C2), et à un contact du type bouton-poussoir, référencé (SW). La bobine (L2) est électromagnétiquement couplée à la bobine (L1) du circuit primaire, laquelle est disposée en série avec un condensateur (C1). Le circuit primaire est alimenté par deux sorties (S1 et S2) dont les tensions sont en opposition de phase. La fréquence de ces alimentations correspond sensiblement à la fréquence de résonance du circuit primaire, laquelle est approximativement double de la fréquence de résonance du circuit secondaire. Les composants sont choisis à cet effet.
  • Un signal alternatif d'allure sinusoïdale est prélevé entre la bobine (L1) et le condensateur (C1). Compte tenu de la structure du circuit, ce signal est en quadrature de phase par rapport à la tension des sorties (S1 et S2). Une résistance (Ri) élevée, de préférence supérieure à 10 000 Ω, est disposée entre le point de prélèvement dudit signal intermédiaire et son entrée dans le circuit électronique de traitement (E). Comme indiqué auparavant, cette résistance joue un rôle important dans la suppression du facteur d'amplitude dans la mesure. Un dispositif d'écrêtage (D), situé à l'entrée du circuit (E), permet au surplus de réduire au maximum les aspects du signal lié à l'amplitude.
  • Le fonctionnement précis du circuit électronique de traitement (E) est montré en figure 2. En aval du dispositif d'écrêtage (D) se situe un circuit détecteur de front (14) qui produit une impulsion de sortie à chaque front montant ou descendant du signal provenant de la résistance (Ri), c'est-à-dire provenant en fait du point commun au circuit résonant L1C1.
  • La sortie du circuit détecteur de front (14) est reliée à l'une des entrées d'un comparateur de phase (15), dont l'autre entrée est reliée au générateur alimentant le circuit primaire, dont on verra le fonctionnement plus en détail ci-après dans le texte. La grandeur numérique obtenue en sortie du comparateur de phase (15) correspond au décalage temporaire entre le signal du générateur (13) et le signal du point commun au circuit L1C1. Cette grandeur numérique constitue un signal utilisé pour remplir plusieurs fonctions dans le circuit (E). En premier lieu, il permet d'ajuster la fréquence des tensions émises par le générateur d'alimentation (13) après la mise sous tension du circuit (E).
  • Ce générateur (13) est simplement une bascule bistable, dont les deux sorties Q et Q ¯
    Figure imgb0001
     sont utilisées respectivement pour l'alimentation d'une des bornes de la bobine (L1) et d'une des bornes du condensateur (C1). Le changement d'état de la bascule est obtenu via un compteur binaire (12) dont la capacité de comptage est d'au moins 8 bits, et qui est relié à un oscillateur (10) basé sur un quartz ou un résonateur céramique (11) qui garantissent la stabilité de la base de temps à moyen terme. Le compteur est réglé de telle manière qu'il fournisse à chaque cycle un signal de dépassement CV de périodicité égale à la moitié du signal délivré sur le circuit résonant primaire L1C1.
  • La bascule bistable (13) garantit la fourniture d'un signal parfaitement symétrique en durée à chaque changement d'état sur les sorties S1 et S2, qui véhiculent par conséquent des signaux en opposition de phase.
  • La sortie du circuit comparateur de phase (15) est envoyée à un circuit d'initialisation (16) qui ajuste, au moment de la mise sous tension, la capacité de comptage du compteur (12) pour obtenir de la bascule un signal d'une fréquence approchant au plus près la fréquence de résonance propre du circuit L1 C1 associé par couplage inductif au circuit L2C2.
  • Lorsque cette condition est remplie, le signal intermédiaire est proche de la quadrature de phase avec les signaux d'alimentation disponibles en S1 et S2. Le résultat de leur comparaison par le comparateur (15) est donc prévisible, et ajustable. Ce résultat est également envoyé à un comparateur à fenêtre numérique (17), qui le compare à deux niveaux de références haut et bas, mémorisés à deux emplacements différents référencés respectivement (18) et (19). Leur mémorisation a lieu au moment de la mise sous tension, à partir de la valeur lue par le comparateur de phase (15), juste après la phase d'ajustage de la périodicité du compteur (12). La sortie du comparateur (17) peut prendre trois états distincts :
    • un état de repos tant que la phase issue du comparateur (15) est comprise entre les niveaux de référence haut et bas. Cet état de repos correspond à l'état d'ouverture du contact (SW) ;
    • un état actif tant que la phase issue du comparateur (15) est supérieure au niveau de référence haut. Cet état actif correspond à la fermeture du contact (SW) dans le circuit secondaire ;
    • un état de recalibration tant que la phase issue du comparateur (15) est inférieure au niveau de référence bas. Cet état de recalibration correspond à une dérive de la phase qui a lieu pendant l'état de repos ou est due à un processus erroné de fonctionnement.
  • L'état du signal issu du comparateur (17) est analysé par un étage analyseur (20), chargé de recalibrer les niveaux de référence haut et bas, et de délivrer un état actif lors de la fermeture du contact (SW).
  • Cet étage est donc relié d'une part au circuit d'initialisation (16), qui a notamment pour fonction les réglages et recalibrages, et d'autre part via une autre de ses sorties, à un filtre intégrateur (21) dont la sortie n'est activée qu'après qu'une certaine quantité d'états actifs de cycles de mesures valides ait été mesurée. La quantité intégrable est paramétrable de 2 à 250 cycles d'oscillation du générateur (13).
  • Le signal en sortie du filtre intégrateur (21) peut être directement exploité, via une sortie directe (23).
  • Alternativement, la sortie du filtre intégrateur (21) peut être reliée à un circuit de temporisation (22), un signal temporisé étant alors disponible en sortie (24) du circuit de traitement (E). Cette temporisation sert notamment à émettre un signal impulsionnel de durée fixe dès lors que l'on procède à la fermeture du contact (SW) dans le circuit secondaire.
  • Le circuit (E) comporte selon une possibilité un certain nombre de composants logiques à base de circuits élémentaires synchrones ou asynchrones. Alternativement, il peut être constitué d'un microprocesseur ou microcontrôleur, un traitement essentiellement logique étant rendu possible par le caractère temporel de la mesure.
  • Il est cependant également possible de le réaliser à l'aide de composants analogiques discrets.
  • L'un des avantages du circuit de l'invention est qu'il permet une auto-surveillance constante de la fiabilité des mesures, ainsi qu'une adaptation des fréquences d'alimentation et des valeurs de seuil en fonction des paramètres réels de fonctionnement, notamment du circuit primaire.
  • En référence à la figure 3, le circuit de l'invention peut être appliqué, dans le domaine de l'automobile, à la détection de l'ouverture d'un contact solidaire d'une partie mobile telle qu'un haillon (1) essentiellement constitué d'une surface vitrée, qui pivote par rapport à un cadre (2) du châssis du véhicule.
  • Le contact (3) est dans le circuit de la bobine secondaire (4), également fixée au haillon (1), alors que la bobine primaire (5) est fixée au châssis, de même que le circuit électronique (6) de traitement et le verrou (7) commandé électriquement.
  • Les bobines (4, 5) sont agencées de telle sorte que lorsque le haillon (1) est fermé, elles sont en situation de couplage électromagnétique. Comme déjà indiqué, ce couplage peut être amélioré à l'aide d'un noyau ferrite fixé du côté de l'une ou de l'autre des bobines (4, 5), ou encore au moyen de deux noyaux équipant chacun une bobine (4, 5).
  • L'invention a été décrite au moyen d'un exemple particulier de circuit qui ne peut être considéré comme limitatif. Au contraire, elle englobe les variantes de forme et de configuration qui sont à la portée de l'homme de l'art.

Claims (18)

  1. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) placé dans le circuit d'une bobine secondaire (L2) couplée magnétiquement à une bobine primaire (L1) dont le circuit est alimenté en permanence par au moins un signal alternatif, caractérisé en ce que les circuits des bobines primaires (L1) et secondaires (L2) sont des circuits résonants accordés, un signal intermédiaire d'allure sinusoïdale prélevé dans le circuit primaire étant envoyé dans un circuit électronique (E) de traitement prévu pour détecter les variations de phase dudit signal intermédiaire reflétant l'état dudit contact (SW).
  2. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit résonant de la bobine primaire (L1) est constitué d'un condensateur (C1) en série avec ladite bobine (L1), les extrémités libres de ces deux composants étant alimentées par des tensions alternatives en opposition de phase de fréquence voisine de la fréquence de résonance du circuit primaire, le signal intermédiaire d'allure sinusoïdale étant prélevé entre eux.
  3. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit résonant de la bobine secondaire (L2) est constitué d'un condensateur (C2) placé en parallèle avec la bobine secondaire (L2), le contact (SW) étant branché en parallèle avec lesdits composants.
  4. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la fréquence de résonance du circuit de la bobine secondaire (L2) est fixée à environ la moitié de la fréquence de résonance du circuit de la bobine primaire (L1).
  5. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que lesdites fréquences de résonance sont comprises entre 1 kHz et 1000 kHz.
  6. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique de traitement comporte un comparateur (15) initial de la phase du signal intermédiaire et d'un signal du générateur (13) d'alimentation du circuit primaire, ledit comparateur (15) initial délivrant un signal marquant leur déphasage, envoyé à un comparateur à fenêtre (17) le comparant à deux valeurs de référence mémorisées (18, 19) ajustables, le signal en sortie du comparateur à fenêtre (17) étant acheminé à un étage analyseur (20) délivrant sur une première sortie un signal de niveau actif vers la sortie (23) du circuit de traitement (E) en cas de fermeture du contact (SW) et, sur une seconde sortie, un signal de recalibrage des valeurs de référence en cas de dysfonctionnement.
  7. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le générateur de signal d'alimentation (13) du circuit primaire est relié à un circuit d'initialisation (16) permettant, à la mise sous tension, l'ajustement dudit signal en fonction du signal issu du comparateur (15) initial auquel il est relié.
  8. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit d'initialisation (16) est relié à la sortie de l'étage analyseur (20) émettant un signal de recalibrage.
  9. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le générateur de signal d'alimentation du circuit primaire comprend une bascule bistable (13) dont les sorties Q, Q ¯
    Figure imgb0002
     sont connectées respectivement à la bobine (L1) et au condensateur (C1), le signal de changement d'état étant produit par un compteur (12) dont les impulsions de comptage proviennent d'un oscillateur (10) stabilisé.
  10. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la sortie de l'étage analyseur (20) émettant un signal actif en cas de fermeture du contact (SW) est reliée à un filtre intégrateur (21), auquel est reliée une sortie (23) directement exploitable du circuit de traitement (E).
  11. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le filtre intégrateur (21) est suivi d'un étage de temporisation (22) fournissant une sortie temporisée (24) au circuit de traitement (E).
  12. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le circuit de traitement (E) est basé sur des composants logiques ou sur un microprocesseur.
  13. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que le comparateur (15) initial est précédé par un dispositif d'écrêtage (D) à diodes suivi par un circuit détecteur de fronts (14).
  14. Dispositif électronique de détection de l'état d'un contact (SW) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une résistance (Ri) de valeur supérieure à 10 000 Ω, est placée entre le point de prélèvement du signal intermédiaire et l'entrée du circuit électronique de traitement (E).
  15. Procédé de détection de l'état d'un contact (SW) placé dans le circuit d'une bobine secondaire (L2) couplée inductivement à une bobine primaire (L1), les circuits desdites bobines (L1, L2) comportant chacun un condensateur (C1, C2) pour constituer des circuits oscillants résonants accordés, caractérisé par la mesure de la variation de la phase d'un signal intermédiaire prélevé entre la bobine (L1) et le condensateur (C1) du circuit primaire.
  16. Procédé de détection de l'état d'un contact (SW) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la phase dudit signal intermédiaire est comparée à la phase d'un signal alimentant ledit circuit primaire, le décalage mesuré étant ensuite comparé à deux valeurs seuil supérieure et inférieure dont le franchissement signifie respectivement la fermeture du contact (SW) et une dérive de la phase nécessitant une recalibration desdites valeurs seuil, le maintien dans l'intervalle signifiant que ledit contact (SW) est ouvert.
  17. Procédé de détection de l'état d'un contact (SW) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'alimentation du circuit primaire est ajustée au moment de la mise sous tension pour obtenir une fréquence proche de la fréquence de résonance du circuit primaire.
  18. Procédé de détection de l'état d'un contact (SW) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit ajustement est réalisé à l'aide d'un signal issu de la comparaison du décalage entre le signal intermédiaire et un signal d'alimentation.
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