FR2728681A1 - Systeme pour mesurer les charges d'un vehicule - Google Patents

Abstract

Un système de mesure de charges dans un véhicule comprenant des éléments (B) de détection de contraintes et/ou de déplacement et une interface électronique locale qui sont adaptés pour être reliés à une unité électronique centrale (40) d'un véhicule à laquelle est associé le système de mesure de charge. Le système de mesure de charge comprend un microcontrôleur interne (20) dans l'interface qui est adapté pour recevoir des signaux provenant de l'unité électronique centrale (40) pour commuter les éléments (A, B) du système de mesure de charge dans les deux modes de réglage de zéro et d'étalonnage. Le microcontrôleur (20) possède une mémoire (24) électriquement altérable et non-volatile qui est adaptée pour mémoriser les données de réglage de zéro et d'étalonnage pour une utilisation subséquente dans un mode normal de fonctionnement de mesure de charge du système.

Description

La présente invention se rapporte à des systèmes pour mesurer les charges

de véhicules, telles que les charges mesurées dans les transducteurs de charge disposés dans les accouplements entre les véhicules tracteurs et les remorques. Ces systèmes de mesure de charges pour des applications de véhicule, telles que la détection de la force d'accouplement, doivent fonctionner et subsister dans un environnement sévère. Ceci impose que les capteurs et les agencements d'interface associés soient à proximité immédiate et soient, idéalement, fermés hermétiquement comme un boîtier unique ayant le nombre minimum de connexions externes le reliant à une unité centrale de

commande électronique du véhicule.

Ces systèmes présentent des problèmes d'étalonnage concernant les modes de fonctionnement dits "réglage de zéro" et "étalonnage". On sait dans l'art antérieur utiliser des équipements externes pour générer un processus d'étalonnage unique qui ne peut pas être répété au cours du fonctionnement normal du véhicule. Ces équipements ne satisfont pas à la condition souhaitée de réglage du zéro et d'étalonnage sur le véhicule au cours de son fonctionnement, dans le cas o les signaux d'entrée pour le zéro ne peuvent pas être commandés et o il serait

souhaitable que le processus soit périodiquement répété.

Un but de la présente invention est de surmonter les

désavantages précédents des systèmes connus.

Selon la présente invention, on fournit un système de mesure de charge utilisant des éléments de détection de contraintes ou de déplacement et une interface électronique locale qui sont adaptés pour être reliés à une unité électronique centrale d'un véhicule à laquelle est associé le système de mesure de charge, le système de mesure de charge comprenant un microcontrôleur interne dans ladite interface pouvant recevoir des signaux de l'unité électronique centrale pour commuter des éléments du système de mesure de charge dans les deux modes de réglage de zéro et d'étalonnage, le microcontrôleur ayant une mémoire électriquement altérable et non-volatile qui est adaptée pour mémoriser les données de mise à zéro et d'étalonnage pour une utilisation subséquente dans le mode normal de fonctionnement (de mesure de charge) du système. Préférablement, les éléments de détection de contraintes ou de déplacement ainsi que l'interface électronique locale sont habituellement placés dans une

enceinte fermée hermétiquement.

Préférablement, les ajustements du fonctionnement de l'interface peuvent s'effectuer au moyen d'un microcontrôleur interne qui fonctionne numériquement et qui reçoit des signaux provenant d'un amplificateur de détection via un convertisseur analogique/numérique, le microcontrôleur étant adapté pour compenser le décalage ou "l'1offset" du capteur en introduisant une tension de compensation ou de contre- balancement à l'entrée dudit amplificateur de détection au moyen d'une certaine forme de convertisseur numérique/analogique et pour ajuster la mise à zéro interne en court-circuitant la sortie du capteur pour générer un état d'entrée nulle dans ledit amplificateur de détection, le processus de lecture dudit convertisseur analogique/numérique dans le microcontrôleur s'effectuant dans l'état d'entrée nulle qui est mémorisé dans la mémoire non-volatile pour être utilisé pour la dérivation des valeurs corrigées en zéro pour des mesures subséquentes. Dans une réalisation, la condition de charge nulle est dirigée par un microcontrôleur ECU externe associé de l'unité électronique centrale qui génère le signal de commande de zéro par déduction des mesures qui sont faites et à un instant différent relaye une commande d'étalonnage qui est signalée au microcontrôleur d'interface en réponse à un signal d'entrée externe dans le microcontrôleur ECU principal qui relaye également les informations d'étalonnage. Le microcontrôleur d'interface commande également la plage de signaux du capteur après correction des variations de la tension d'excitation, en multipliant les mesures d'entrée par un facteur d'étalonnage fixe qui est automatiquement ajusté lorsque le mode d'étalonnage est entré et qu'un signal est émis par une source externe pouvant être le microcontrôleur ECU principal, pour le microcontrôleur d'interface pour indiquer la charge qui est appliquée sur le système de détection, afin de donner un signal de sortie correctement mis à l'échelle après quoi

le facteur d'étalonnage est mémorisé dans la mémoire non-

volatile d'interface et utilisé dans toutes les mesures subséquentes. La mise à zéro et l'étalonnage peuvent être mémorisés dans une mémoire nonvolatile associée au microcontrôleur d'interface et demeurent valides jusqu'à ce que les modes de mise à zéro et d'étalonnage soient réentrés en réponse à des conditions de mesure ou de stimulus externe, à la fin de laquelle procédure, les nouveaux paramètres générés sont écrasés dans ladite mémoire non-volatile ou sont écrits dans de nouveaux emplacements et un pointeur est ajusté

pour pointer auxdits nouveaux emplacements.

La dérive électronique de l'interface est préférablement corrigée automatiquement à des intervalles réguliers déterminés par un programme dans le microcontrôleur local, en fixant la tension de sortie du capteur à zéro à l'aide d'un commutateur électronique et en mémorisant la tension de sortie nulle après la conversion en des informations numériques et en référençant

toutes les mesures subséquentes à ce niveau zéro mémorisé.

Dans une autre réalisation, deux voies de mesure de la charge sont associées à un microcontrôleur unique et à un boîtier d'interface dans lequel une ligne unique de transmission bidirectionnelle des données fournit la communication externe de deux signaux de sortie qui sont représentés par des paramètres d'un train d'impulsions produit par le microcontrôleur en un format série codé prédéterminé. Avantageusement, les données du double canal sont représentées dans un train d'impulsions unique et répétitif par les largeurs respectives de marque et d'espace de ce

train d'impulsions.

La ligne de signaux peut également transmettre les commandes du système de capteur, le basculement vers le mode de commande s'effectuant à distance, préférablement dans l'ECU principal qui reçoit et agit sur la séquence d'impulsions de signaux du capteur en fixant cette ligne de signaux à un niveau prédéterminé durant un intervalle de temps, auquel stade le signal de sortie qui est supprimé provoque un basculement vers un mode d'entrée dans le microcontrôleur d'interface de manière à recevoir lesdits

signaux externes de commande.

Dans certaines réalisations, les deux mesures s'effectuent à partir de capteurs séparés et sont combinées pour produire les données requises des deux signaux de sortie en traitant les signaux analogiques pour former des signaux de somme et de différence et en amplifiant les tensions résultantes par des amplificateurs à gain prédéterminé dans lesquels les niveaux de gain peuvent ne pas être égaux mais dépendent de l'amplitude des tensions

anticipées de somme et de différence.

Dans d'autres réalisations, les deux signaux analogiques mentionnés ci-dessus qui sont traités sont un signal original de capteur et le signal de différence, le second signal original étant dérivé du signal de charge et

du signal de différence convertis.

En variante, chacun des deux signaux de capteur peut être amplifié et converti sans combinaison, le traitement des signaux de somme et de différence s'effectuant numériquement dans le microcontrôleur d'interface, auquel cas les chiffres individuels de zéro et d'étalonnage sont

mémorisés pour chacun des deux signaux de capteur.

Dans encore un autre montage, les deux signaux de capteur sont produits par une combinaison des forces d'entrée primaire et secondaire et un processus d'étalonnage effectue la mesure de chaque composante de force individuellement à son tour puis en combinaison, le microcontrôleur local traitant tout changement du signal de sortie résultant à partir d'une interférence mutuelle pour développer des coefficients de diaphonie qui sont mémorisés dans la mémoire non- volatile associée et utilisés pour corriger les mesures primaire et secondaire des

lectures subséquentes.

Avantageusement, les forces d'entrée primaire et secondaire sont bidirectionnelles, chacune possèdant deux facteurs d'étalonnage qui sont sélectionnés par la direction détectée des deux forces d'entrée et il y a un total de quatre coefficients de diaphonie, à nouveau sélectionnés comme étant appropriés, par les directions de

force d'entrée, pour corriger chaque mesure subséquente.

Dans un montage préféré, le microcontrôleur détermine la plage de mesure par la commande de la tension d'excitation de pont grâce à un second convertisseur numérique/analogique lorsque des mesures normales de la tension d'excitation s'effectuent à un niveau déterminé au cours d'un processus antérieur d'étalonnage pendant lequel le niveau d'excitation a été déterminé pour donner une lecture du signal de sortie de la mesure après le traitement analogique, correspondant à la charge réelle connue qui a été transmise au contrôleur d'interface via la transmission externe des données numériques et les données numériques déterminant le niveau d'excitation qui est mémorisé dans la mémoire non- volatile dudit

microcontrôleur d'interface.

Dans un autre montage préféré, le microcontrôleur détermine la plage de mesure par la commande du signal d'entrée numérique dans un convertisseur N/A multiplicateur disposé sur le trajet du signal numérique à un point qui produit un signal de sortie de niveau relativement élevé, de manière à présenter un signal de sortie analogique calibré avec le signal d'entrée numérique qui est mémorisé

au cours d'une phase d'étalonnage.

Grâce à la présente invention, on rend possible la réalisation d'un système de mesure de charge ayant un microcontrôleur d'interface interne qui est alimenté en signaux par des communications en série pour effectuer des routines de mise à zéro et d'étalonnage, les résultats étant mémorisés dans la mémoire non-volatile pour être utilisés dans les mesures subséquentes selon une opération

pouvant être répétée.

L'invention est décrite en outre ci-après, à titre d'exemple seulement, en se référant aux dessins d'accompagnement, dans lesquels: la figure 1 est un schéma de principe fonctionnel d'une réalisation d'un sous-système de capteur de charge selon la présente invention, représentant ses connexions à un contrôleur principal de système du véhicule qui renferme un microcontrôleur ECU; la figure 2 est un schéma de principe fonctionnel d'un sous-système modifié de capteur de charge sous la forme d'un système à deux canaux ou voies; la figure 3 est similaire à la figure 2 mais représentant le système dans différentes conditions de fonctionnement; et les figures 4 et 5 illustrent deux modifications

différentes qui sont apportées au système de la figure 2.

En général, le présent système résout les problèmes décrits ci-dessus de l'art antérieur par l'utilisation d'un fonctionnement numérique et d'une intelligence locale incorporée dans l'interface, permettant de commuter le sous-système dans les modes de mise à zéro et d'étalonnage comme décrit ci-après. Un micro-ordinateur utilisé dans le système est équipé d'une mémoire permanente électriquement altérable pouvant être capable de mémoriser des zones de données de mise à zéro et d'étalonnage pour être utilisé

dans le mode de fonctionnement normal.

La figure 1 montre sous forme schématique un premier exemple d'un système de mesure de charge "intelligent" de ce type qui a une alimentation électrique interne 10 fonctionnant à partir de la batterie (non représentée) d'un véhicule via une ligne de tension 12 pour générer une alimentation locale stabilisée sur sa ligne de sortie 14

destinée au capteur et au circuit d'interface.

Les seules connexions du système de véhicule requises sont la ligne d'alimentation dédiée 12, une ligne de masse 16 et une ligne de signaux 18 destinées au passage

d'informations dans les deux sens.

Le sous-système du capteur comporte un microcontrôleur

20 qui inclut un micro-ordinateur 22 ayant une mémoire non-

volatile et électriquement effaçable 24 et un convertisseur analogique/numérique multivoie 26. Le sous-système du capteur possède également un montage en pont B qui, dans la réalisation préférée illustrée, comprend un certain nombre (quatre) de jauges de contraintes ou de déformation 28 sensibles à la charge appliquée et qui alimentent l'entrée d'un amplificateur 30 via un élément de réglage de zéro 32. Lorsque ce: amplificateur produit un signal de sortie de haut niveau, celui-ci est lu par le convertisseur A/N 26, avec la tension d'alimentation de pont (via une ligne 34) développée par l'alimentation électrique 10. Le microcontrôleur local 20 délivre deux signaux de sortie numérique, l'un vers un convertisseur numéricque/analogique 36 qui donne un niveau commandé de tension de décalage (ou d'offset") dans l'amplificateur de signaux 30 et un signal principal de sortie sur une ligne 38 qui est commodément configuré sous la forme d'un signal d'impulsions dans lequel la largeur d'impulsion représente la mesure de la voie. Ceci constitue une alternative à la délivrance d'un signal de sortie analogique en utilisant un second convertisseur numérique/analogique (non représenté) qui offre l'avantage, pour les systèmes de véhicule, d'une

grande immunité aux bruits.

Le sous-système de capteur décrit ci-dessus est conçu pour être encastré dans l'élément mécanique sondé et est complètement fermé de manière hermétique lors de la construction, de sorte que les ajustements réalisés après la fabrication et subséquemment in situ s'effectuent par une signalisation électronique à partir d'un dispositif de commande ou "contrôleur" de système 40 dans le véhicule, qui lit le signal de sortie du capteur sur la ligne 38 (18) et délivre des commandes pour calibrer le zéro et la plage de mesure dans diverses conditions de test pouvant être appliquées au cours de la fabrication et sur le site. Dans le "test de fin de construction", naturellement, les signaux appropriés peuvent être délivrés par un simulateur ECU qui est incorporé dans un poste de contrôle de commande

de charge.

Dans les deux cas, de processus d'étalonnage se déroule en trois parties: (1) le réglage du zéro de l'amplificateur 30 d'entrée, (2) le réglage du zéro de la jauge et (3) l'étalonnage de la plage de mesure de la jauge (normalement dans cet ordre). Cependant, il n'est pas nécessaire d'effectuer l'ensemble de ces trois opérations à chaque fois que le mode d'étalonnage est entré ou commandé et, par exemple: la partie (1) s'effectue habituellement régulièrement au cours du fonctionnement du véhicule la partie (2) s'effectue habituellement à des intervalles d'entretien lorsque le véhicule est déchargé et mis à niveau; et la partie (3) s'effectue habituellement moins fréquemment avec une charge connue appliquée, par exemple,

sur un pont à bascule.

En considérant à son tour chaque partie du processus d'étalonnage, le microcontrôleur 20 de capteur coopère avec un microcontrôleur ECU principal 42 du contrôleur 40 du système de véhicule pour entrer le mode approprié d'étalonnage. Ceci est signalé par l'ECU principal 42 qui fixe la ligne de communication 38 (18) au niveau bas pendant une courte période, ce qui est reconnu par le microcontrôleur 20 de capteur comme perte de réponse et l'amène alors à entrer un mode de réception pour accepter un message de commande et éventuellement des données provenant de l'ECU principal 42. La première partie du processus, toutefois, s'achève régulièrement au cours du fonctionnement normal et est accessoirement induite par le microcontrôleur de capteur puisqu'aucune condition externe ne doît être satisfaite et que le processus peut s'effectuer avec le minimum d'interruption du cycle de mesure. Ce réglage à zéro de l'amplificateur s'effectue après chaque intervalle de quelques minutes et ceci peut être basé sur un temps interne (non représenté) ou peut être déclenché par l'ECU principal 40. Lors de la réception de l'impulsion d'intervalle de temps préféré, le circuit de capteur génère une impulsion de durée fixée sur une ligne 38 pour une mesure à l'ECU principal 40 pendant qu'il

effectue l'opération de mise à zéro de l'amplificateur.

Ceci est réalisé en fermant un interrupteur dans l'élément 32 pour courtcircuiter la sortie du pont 3 et en générant un état d'entrée nulle pour l'amplificateur 30 des signaux différentiels. Le signal de sortie de l'amplificateur, qui devrait être nul dans le cas idéal, est différent de zéro si une dérive est survenue. Cette lecture est échantillonnée dans le convertisseur analogique/numérique et est mémorisée dans la mémoire d'interface du capteur, toutes les lectures subséquentes se rapportant à ce niveau

avant d'être délivrées comme valeurs corrigées à zéro.

L'opération 2 de l'étalonnage est toujours entreprise dans l'état statique du véhicule, comme dirigé par le micro-contrôleur ECU principal 42 qui détecte l'absence de signaux de charge appliqués au système de mesure, et l'absence de quelque déplacement que ce soit. Dans certaines circonstances, cet ECU 42 peut recevoir des signaux externes de service qui initient une opération générale de remise à zéro lorsque le véhicule est complètement déchargé, au niveau du sol et statique comme

décrit dans notre brevet antérieur EP-0 246 791.

Ceci permet l'élimination de tout signal de dérive provenant de l'élément de détection B, de l'amplificateur d'entrée par l'injection d'une tension de compensation, fournie par l'ECU 22 de capteur via le convertisseur numérique/analogique (DAC) 36, dans l'entrée + de l'amplificateur 30; ce signal DAC est ajusté de telle sorte que tout signal de sortie du capteur est corrigé et que l'ECU 22 lise une tension d'entrée correcte du signal nul égale à celle qui a été détectée lorsque l'interrupteur d'entrée a été fermé, c'est-à-dire lorsque l'amplificateur

a été placé dans la condition attendue du signal nul.

Ce zéro est mis en oeuvre par un logiciel qui ajuste un élément de sortie sur le DAC de manière à obtenir l'injection d'un décalage correct et cet ajustement du circuit d'entrée conserve la plage de signaux de sortie dynamique de l'amplificateur même dans le cas de dérives du capteur plus élevées. Les données d'attaque du DAC sont mémorisées dans la NVRAM 24, pouvant être une EEPROM ou une EAPROM et sont maintenues par la suite jusqu'à l'opération suivante de remise à zéro de la jauge. Il est possible, à l'aide d'une NVRAM de grande capacité, d'empiler les niveaux de correction utilisés en employant un pointeur vers l'emplacement courant ou actuel, qui est également mémorisé dans la NVRAM et ceci permet de conserver un

enregistrement d'une dérive survenue du capteur.

L'étalonnage de la plage s'effectue par un stimulus externe via l'ECU principal 42 (ou son équivalent simulé) puisque ceci implique l'application d'une charge particulière sur le système de mesure. La charge peut être un poids d'étalonnage ou une force régulée appliquée en un point particulier du véhicule ou bien il peut s'agir d'une

charge arbitraire appliquée sur le véhicule lorsque celui-

ci repose sur un pont à bascule, permettant ainsi la mesure de ladite charge grâce à l'augmentation enregistrée du poids total sur l'essieu ou du véhicule. Dans tous les cas, la valeur réelle de la charge appliquée doit être entrée dans l'ECU 42 via une entrée de diagnostic (non représentée) et cette même valeur est transmise à l'ECU 22 du capteur. La lecture du capteur est ensuite réalisée et le facteur d'étalonnage est obtenu en divisant cette dernière lecture par la charge appliquée, puis en mémorisant le résultat dans la NVRAM 24. Toutes les lectures subséquentes sont multipliées par ce facteur d'étalonnage avant d'être passées à l'ECU principal 42 après une mise à l'échelle appropriée connue. La figure 2 représente une version plus sophistiquée, sous la forme d'un système à deux voies, dans lequel le microcontrôleur unique 20a effectue les fonctions précédemment décrites mais pour deux capteurs B1 et B2 qui sont associés, dans la réalisation préférée, pour la même mesure, comme cela sera expliqué ci-après. Toutefois, les deux voies pourraient aussi être indépendantes grâce à une simple modification apportée aux connexions entre les préamplificateurs et les amplificateurs de traitement de la figure 2. La réalisation préférée embrasse les mesures requises lors d'une tâche particulière de détection de charge dans laquelle il est nécessaire de mesurer la somme et la différence des signaux de sortie des deux capteurs de manière à générer des lectures de charge horizontale (primaire) et verticale (secondaire) dans une structure particulière. La figure 2 montre les dispositions de la figure 1 appliquée à cette tâche lorsque les signaux des préamplificateurs provenant des capteurs individuels B1 et B2 sont en outre traités et, lorsque c'est nécessaire, additionnellement amplifiés pour produire des signaux de somme et de différence. Le processus génère des signaux de sortie, mis à l'échelle de façon appropriée de telle sorte que, par exemple, le signal de différence soit amplifié pour créer un fort signal analogique qui conserve une bonne définition lorsqu'il est converti en un nombre par le convertisseur A/N. Le gain de l'amplificateur de différence est déterminé par le signal maximum attendu de différence produit ou ce niveau requis devant être mesuré. Les signaux analogiques traités Ai (a + b) et A2 (a - b) sont conduits au microcontrôleur 20a via deux voies de conversion A/N (non représentées) et sont mémorisés et traités en outre dans le microcontrôleur numérique avant d'être utilisés pour définir les signaux de sortie de la mesure. Une alternative aux entrées de somme et de différences qui sont utilisées sur la figure 2 consiste à pouvoir augmenter la définition du signal de somme en éliminant le signal b (ou le signal a) et à augmenter le gain de l'amplificateur de "sommation" à 2A_. Ceci génère un signal "a" à double définition lorsqu'il est converti, le signal b pouvant être dérivé dans le microcontrôleur de la manière suivante: Entrée de somme S = 2Aa Entrée de différence D = A2(a - b) par conséquent b = a - D/A2 2Ab = S - D (2A, /A2) Ceci produit trois signaux dans le microcontrôleur 2Aa,

2Ab et A2(a - b).

Le schéma de principe est représenté sur la figure 3

pour les entrées de micro-contrôleur 2Aa et A2(a - b).

Si les signaux de différence sont d'amplitude similaire aux signaux de base a et b, il peut être souhaitable d'appliquer les signaux AXa et Ab aux entrées de microcontrôleur et de traiter ces signaux de façon

interne pour générer le signal de différence.

Ceci procure l'avantage que les corrections d'étalonnage peuvent s'effectuer dans le logiciel et puissent être automatiquement modifiées au cours d'une phase de ré-étalonnage avec des charges prédéterminées appliquées à la structure. Ceci nécessiterait la même configuration de circuit mais les amplificateurs de somme et de différence de la figure 2 deviendraient des

amplificateurs à entrée unique et de gain prédéterminé A,.

Lorsque les signaux de sortie requis du capteur sont seulement disponibles par dérivation à partir des signaux de base du capteur comme décrit ci-dessus, le simple traitement de somme et de différence tel qu'il est décrit peut générer des erreurs dues à de légères différences des éléments de détection, à leur positionnement ou à leur tolérance en termes de dimensions mécaniques aux, ou autour des, sites des capteurs. L'effet de ces différences apparaît généralement lorsque l'application d'une entrée secondaire, qui est détectée différentiellement, provoque l'augmentation de a, par exemple, qui n'est pas égale à la diminution de b, de telle sorte que la somme (a + b) ne demeure pas constante. Cette perturbation sur la mesure de force primaire est connue sous le nom de 'diaphonie" et une amélioration de la précision de la mesure est obtenue par correction de diaphonie. A contrario, une diaphonie inverse survient lorsque, avec une entrée donnée de force secondaire constante, la variation de la force primaire appliquée perturbe la mesure de la force secondaire. Grâce au montage de capteur décrit, les corrections de diaphonie

sont mesurées et mémorisées dans le microcontrôleur 20a.

Une procédure typique d'étalonnage, comme ci-après, peut être entreprise sur les structures mécaniques installées avec le système de capteur sur un poste de contrôle capable de générer des forces primaires et des forces secondaires (somme + différence). Les systèmes de mesure sont mis à zéro en absence de charge, comme décrit ci-avant. Une force primaire élevée est appliquée à un niveau connu et une entrée primaire est étalonnée. L'entrée primaire est éliminée et une entrée secondaire prédéterminée est appliquée, la voie secondaire étant étalonnée. La force secondaire est maintenue et la force primaire utilisée pour l'étalonnage est simultanément réappliquée. Les deux lectures primaire et secondaire sont prises et comparées aux lectures d'étalonnage de forces individuelles. Les chiffres de différence sont dérivés qui montrent le décalage de l'étalonnage provoqué par la mise en charge simultanée de la structure et des systèmes de mesure. Après avoir divisé chaque décalage de la lecture d'étalonnage par la force appliquée opposée et avoir élaboré un coefficient de diaphonie, chaque ensemble subséquent de lectures est corrigé de la manière suivante: Charge primaire = (lecture primaire lecture secondaire) x (coefficient secondaire de diaphonie). Charge secondaire = (lecture secondaire - lecture primaire) x (coefficient primaire de diaphonie). Les étapes appropriées pour la procédure d'étalonnage sont répétées avec la direction de la force secondaire inversée de manière à générer une seconde paire de coefficients de diaphonie pour la direction inversée de la charge secondaire qui sont mémorisés et sélectionnés pour les lectures subséquemment corrigées par détection de la direction de la charge secondaire. Cette technique permet également d'obtenir des doubles chiffres d'étalonnage pour la force sec ondairedans la deux

directions ainsi que les coefficients doubles de diaphonie.

Pour des structures dans lesquelles la charge primaire peut s'appliquer dans chaque direction, la procédure d'étalonnage décrite ci-dessus sera répétée avec la direction de la force primaire inversée et un tout nouvel ensemble de coefficients d'étalonnage sera dérivé et mémorisé. Ceux-ci seront à nouveau sélectionnés en tant que décision maîtresse sur la base de la direction détectée de

ladite force primaire.

La réduction du câblage est une caractéristique importante des systèmes électroniques modernes et le multiplexage de signaux est un moyen accepté pour y parvenir. Le système de mesure décrit utilise un seul fil de transmission, préférablement pour transmettre deux signaux de sortie pour les mesures de charges primaire et secondaire et pour accepter descommandes provenant d'un ordinateur de commande afin de sélectionner les instructions de mise à zéro et d'étalonnage et pour accepter les données relatives à la valeur des charges au cours des processus d'étalonnage tels qu'ils sont décrits ci-dessus. Au cours d'un fonctionnement normal, les signaux de mesure représentant les charges primaire et secondaire sont délivrés par le microcontrôleur 20 du système de mesure comme un signal carré de fréquence variable. Les durées de "marque" (signal haut) et d'espace (signal bas) tHPL et tLPL contiennent les informations de mesure telles qu'elles sont données dans l'exemple suivant: (i) Valeur primaire = Ps + K Pm pour la durée de marque (ii) et valeur secondaire = S. + Ks S, pour la durée d'espace. Dans ces relations Po et S. sont des constantes prédéterminées pour une charge nulle, en gs et P, et S, sont les largeurs d'impulsion de mesure et K et Ks sont des facteurs de mise à l'échelle qui ont la dimension

US/ KN.

Dans une version du système de mesure, les commandes d'étalonnage sont acceptées uniquement au moment ou juste après que l'alimentation ait été amenée au circuit d'électronique d'interface et ce signal de mode est répété à des intervalles réguliers pour maintenir le système dans le mode d'étalonnage. Il s'agit d'une considération d'ordre sécuritaire qui empêche que le mode soit mis en oeuvre ou maintenu lorsque le véhicule est en fonctionnement. Au cours de l'étalonnage, les informations de charge provenant d'une source externe sont entrées via la ligne de signaux de telle sorte que l'étalonnage peut s'effectuer avec toute charge appropriée qui est disponible et pouvant être mesurée par des moyens externes, tels qu'un pont à bascule,

ou qui est appliquée par un dispositif hydraulique externe.

Une version alternative du système de mesure de charge initialement décrit de la figure 1 est représentée sur la figure 4. Elle conserve un élément numérique dans lequel le processus est commandé par des signaux transmis par un ECU du système principal et dans lequel les chiffres de mise à zéro et d'étalonnage sont mémorisés dans une mémoire non-volatile, le signal n'étant pas néanmoins traité numériquement dans l'électronique d'interface. Ceci s'effectue de telle sorte que les signaux peuvent se présenter sous la forme de courants ou de tensions analogiques au contrôleur électronique du système dans lequel, naturellement, ils peuvent être convertis en

données numériques.

La figure 4 montre un bloc-diagramme d'un système de mesure qui n'est pas aussi économique du point de vue du câblage que celui précédemment décrit, en raison du fait que des connexions non multiplexées sont employées puisque le montage possède des sorties séparées de signaux analogiques qui délivrent des signaux traités et dans lequel le processus est commandé numériquement par le microcontrôleur d'interface locale 20b qui reçoit les données de commande et d'étalonnage provenant de l'ECU du système via une ligne numérique 40 qui, dans ce cas, ne

transfère aucune donnée de sortie de mesure.

La commande numérique exerce une commande sur le processus de mesure via deux voies NA, et NA2 de conversion numérique/analogique, qui commandent la mise à zéro et la plage. L'ajustement du zéro est obtenu par une injection de tension compensatrice comme décrit ci-avant, excepté que dans ce cas l'ajustement du zéro se fait sur la commande provenant de l'ECU du système principal lorsque le capteur se trouve dans un état de charge nulle et que le réglage de l'injection du décalage corrige à la fois la dérive du capteur et celle de l'amplificateur. La tension d'injection est ajustée de telle sorte que dans les états de charge nulle, la tension de sortie est fixée à un niveau zéro

prédéterminé pouvant ne pas être la tension réelle nulle.

Dans des conditions d'étalonnage, la tension de sortie est ajustée dans le montage de la figure 4 par variation de la tension du pont qui est déterminée par le convertisseur numérique/analogique N/A2 jusqu'à ce que la tension de sortie soit fixée au niveau correspondant à la charge appliquée. Cette tension de sortie est contrôlée par le convertisseur A/N alimentant le contrôleur dans l'interface, permettant ainsi le réglage local des chiffres de mise à zéro et d'étalonnage comme sélectionné par l'ECU du système principal, puis est passée au microcontrôleur d'interface avec les signaux qui fixent les modes d'ajustement du zéro et d'étalonnage comme décrit à propos

du premier système.

Un montage alternatif de la voie de traitement analogique permettant une plage plus importante de

l'ajustement de l'étalonnage est illustré sur la figure 5.

Il utilise une tension de pont fixe et prédéterminée et ajuste le gain de mesure dans un convertisseur N/A multiplicateur MDAC dans lequel le facteur multiplicateur est fixé par le microcontrôleur d'interface local 20c de manière à générer un signal de sortie prédéterminé en réponse à l'application d'une charge connue sur le système de mesure. Cette charge connue est signalée au microcontrôleur d'interface par le contrôleur de système principal qui reçoit manuellement les données via une

entrée de diagnostic.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Système de mesure de charge dans un véhicule, comprenant des éléments de détection (B) de contraintes et/ou de déplacement et une interface électronique locale qui sont adaptés pour être reliés à une unité électronique centrale (40) dans le véhicule auquel est associé le système de mesure de charge, ce système étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un microcontrôleur interne (20) dans ladite interface, qui est adapté pour recevoir les signaux provenant de l'unité électronique centrale (40) pour commuter les éléments (A, B) du système de mesure de charge dans les deux modes de fonctionnement dits "réglage de zéro" et "étalonnage", le microcontrôleur (20) ayant une mémoire électriquement altérable et non-volatile (24) qui est adaptée pour mémoriser les données de réglage de zéro et d'étalonnage pour une utilisation subséquente dans un mode normal de fonctionnement de mesure de charge du système.

2. Système de mesure de charge selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de détection (B) de contraintes ou de déplacement et l'interface électronique locale sont placés ensemble dans une enceinte

hermétiquement fermée.

3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit microcontrôleur interne (20) fonctionne numériquement, et dans lequel les réglages du fonctionnement de l'interface s'effectuent au moyen dudit microcontrôleur interne (20) qui est disposé pour recevoir les signaux d'un amplificateur (30) de détection interne

via un convertisseur analogique/numérique (26).

4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le microcontrôleur (20) est adapté pour compenser le décalage de zéro du capteur en introduisant une tension de compensation à l'entrée dudit amplificateur (30) de détecteur au moyen d'un convertisseur numérique/analogique (36).

5. Système selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le microcontrôleur (20) est adapté pour ajuster le réglage de zéro de l'amplificateur (30) du capteur en court-circuitant la sortie du capteur (B) pour générer un état d'entrée nulle dans ledit amplificateur (30) de capteur, le signal de sortie dudit convertisseur analogique/numérique (36) dans l'état d'entrée nulle étant mémorisé dans ladite mémoire non-volatile (24) du microcontrôleur (20) pour être utilisé pour la dérivation des valeurs corrigées en zéro pour des mesures

subséquentes.

6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'état d'entrée nulle est dirigé par un microcontrôleur ECU externe associé (42) de ladite unité électronique centrale (40) qui génère un signal de commande de test de zéro par déduction des mesures qui sont faites et à un instant différent relaye une commande d'étalonnage qui est signalée au microcontrôleur d'interface (20) en réponse à un signal d'entrée externe dans le microcontrôleur ECU principal (40) qui relaye également les

informations d'étalonnage.

7. Système selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit microcontrôleur d'interface (20) est également adapté pour commander la plage de mesure du capteur (B) après avoir corrigé les variations de la tension d'excitation, en multipliant les mesures d'entrée par un facteur d'étalonnage fixe qui est automatiquement ajusté lorsqu'un mode de fonctionnement en étalonnage est lancé et qu'un signal est transmis par une source externe au microcontrôleur d'interface (20) pour indiquer la charge prévalente qui est appliquée sur le système de détection, afin de donner un signal de sortie correctement mis à l'échelle, après quoi le facteur d'étalonnage est mémorisé dans ladite mémoire non- volatile (24) d'interface pour être

utilisé dans les mesures subséquentes.

8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les réglages calculés de zéro et d'étalonnage sont mémorisés dans ladite mémoire nonvolatile (24) et demeurent jusqu'à ce que les modes de mise à zéro et d'étalonnage soient réentrés en réponse à des conditions de mesure ou à un stimulus externe, à la fin de laquelle procédure, les nouveaux paramètres générés sont écrasés dans ladite mémoire non-volatile (24) ou sont écrits en de nouveaux emplacements et un pointeur est ajusté pour

pointer auxdits nouveaux emplacements.

9. Système selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la dérive électronique dans l'interface est automatiquement corrigée à des intervalles réguliers en fixant la tension de sortie du capteur à zéro avec un interrupteur électronique (32) et en mémorisant la tension de sortie "zéro" après la conversion sous forme numérique, et en référant toutes les mesures subséquentes

à ce niveau zéro mémorisé.

10. Système selon l'une quelconque des revendications

1 à 9, caractérisé en ce que deux voies de mesure de charge sont associées à un microcontrôleur unique et à un boîtier d'interface dans lesquels une ligne unique de transmission bidirectionnelle des données établit une communication externe de deux signaux de sortie qui sont représentés par des paramètres d'un train d'impulsions produit par le

microcontrôleur en un format série codé prédétermine.

11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que les données des doubles voies sont représentées dans un simple train d'impulsions répétitives par les largeurs respectives de "marque" et d'espace de ce train d'impulsions.

12. Système selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que ladite ligne de transmission des données transmet également les commandes du système de capteur, le basculement sur le mode de commande s'effectuant à distance dans I'ECU principal qui reçoit et agit sur la séquence d'impulsions des signaux de capteur en fixant cette ligne de transmission des données à un niveau prédéterminé durant un intervalle de temps, auquel stade, le signal de sortie étant supprimé provoque un basculement vers un mode d'entrée au microcontrâleur d'interface, de manière à recevoir les signaux de commande externes.

13. Système selon l'une quelconque des revendications

1 à 9, caractérisé en ce que les deux mesures s'effectuent à partir de capteurs séparés et sont combinées pour produire les signaux de données de sortie requis en traitant les signaux analogiques en signaux de somme et de différence et en amplifiant les tensions résultantes grâce à des amplificateurs à gain prédéterminé, dans lesquels les niveaux de gain ne sont pas nécessairement égaux mais dépendent de l'amplitude des tensions attendues

de somme et de différence.

14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que les deux signaux analogiques qui sont traités comprennent un signal original de capteur et le signal de différence, le second signal original étant dérivé du signal de charge converti et du signal de différence converti.

15. Système selon l'une quelconque des revendications

1 à 9, caractérisé en ce qu'il existe deux voies de mesure et chacun des deux signaux de capteur desdites deux voies de mesure est amplifié et converti sans combinaison, le traitement des signaux de somme et de différence s'effectuant numériquement dans le microcontrôleur d'interface, les valeurs individuelles de réglage de zéro et d'étalonnage étant mémorisées pour chacun des deux

signaux de capteurs.

16. Système selon l'une quelconque des revendications

1 à 9, caractérisé en ce que les deux signaux de capteurs sont produits par une combinaison de forces d'entrée primaire et secondaire et comprenant un moyen d'étalonnage qui effectue la mesure de chaque composante de force individuellement à son tour puis en combinaison, le microcontrôleur local étant disposé pour traiter tout changement du signal de sortie résultant d'interférence mutuelle, de manière à développer des coefficients de diaphonie qui sont mémorisés dans la mémoire non-volatile associée et utilisés pour corriger les mesures primaire et

secondaire des lectures subséquentes.

17. Système selon la revendication 16, caractérisé en ce que les forces d'entrée primaire et secondaire sont bidirectionnelles et chacune présente deux facteurs d'étalonnage qui sont sélectionnés par la direction détectée des deux forces d'entrée, et il existe un total de quatre coefficients de diaphonie, sélectionnés à nouveau comme étant appropriés, par les directions de force

d'entrée, afin de corriger chaque mesure subséquente.

18. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur comprend un réseau en pont et dans lequel le microcontrôleur d'interface est adapté pour déterminer la plage de mesure par la commande de la tension d'excitation du pont via un convertisseur numérique/analogique dans lequel, pour des mesures normales, la tension d'excitation est maintenue à un niveau déterminé au cours d'un processus d'étalonnage antérieur dans lequel le niveau d'excitation a été fixé pour donner une lecture de sortie de mesure après le traitement analogique, correspondant à la charge réelle connue qui est passée au microcontrôleur d'interface via la transmission des données numériques externes et les données numériques qui déterminent le niveau d'excitation sont mémorisées dans

la mémoire non-volatile dudit microcontrôleur d'interface.

19. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le microcontrôleur détermine la plage de mesure du capteur par la commande de l'entrée numérique dans un convertisseur N/A multiplicateur disposé sur le trajet de signaux analogiques en un point qui produit un signal de sortie de haut niveau de manière à présenter un signal de sortie analogique calibre, le signal d'entrée numérique

étant mémorisé au cours d'une phase d'étalonnage.