FR2770305A1 - Non contact piezo-inductive sensor for automobile door locking purposes. - Google Patents
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Abstract
Description
CAPTEUR PIÉZO-INDUCTIF, PROCÉDÉ DE DÉTECTION
UTILISANT CE CAPTEUR, DISPOSITIF POUR LA MISE EN
OEUVRE DE CE PROCÉDÉ ET SERRURE EQUIPÉE DE CE
DISPOSITIF
La présente invention concerne un capteur dit piézo inductif pour détecter sans contact la présence d'une pièce métallique, un procédé de détection utilisant ce capteur, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, et une serrure de portière de véhicule automobile équipée de ce dispositif.PIEZO-INDUCTIVE SENSOR, DETECTION METHOD
USING THIS SENSOR, DEVICE FOR SETTING UP
WORK OF THIS PROCESS AND LOCK EQUIPPED WITH THIS
DEVICE
The present invention relates to a so-called inductive piezo sensor for detecting the presence of a metal part without contact, a detection method using this sensor, a device for implementing this method, and a motor vehicle door lock equipped with these measures.
Dans les véhicules automobiles, il est nécessaire de détecter l'état dans lequel se trouvent les serrures des portières latérales et du coffre ou hayon, pour, par exemple, allumer une lampe d'éclairage lorsque la porte est complètement ouverte ou mal fermée (premier cran de fermeture) et éteindre cette lampe lorsque la porte est complètement fermée (deuxième cran de fermeture). On utilise, à cet effet, des contacteurs de feuillure ou plus récemment, des contacteurs plus complexes pour détecter l'état des serrures de portières, et agir en réponse sur les commandes et fonctions de la condamnation centralisée et/ou déclencher des systèmes annexes, tels qu'une lampe d'éclairage. In motor vehicles, it is necessary to detect the state in which the locks of the side doors and of the boot or tailgate are located, in order, for example, to light a lighting lamp when the door is fully opened or not closed properly (first closing notch) and switch off this lamp when the door is fully closed (second closing notch). For this purpose, rebate contactors or, more recently, more complex contactors are used to detect the state of the door locks, and to act in response to the commands and functions of the central locking and / or to trigger additional systems, such as a lighting lamp.
Ainsi, les fonctions affectes par l'état du pêne de serrure sont de plus en plus nombreuses et nécessitent de plus en plus de précision.Thus, the functions affected by the state of the lock bolt are more and more numerous and require more and more precision.
L'invention a pour but de simplifier la détection de la présence ou de la position d'une pièce métallique, par exemple un pêne de serrure. The object of the invention is to simplify the detection of the presence or of the position of a metal part, for example a lock bolt.
A cet effet, la demanderesse a envisagé d'ajouter une fonction supplémentaire à un module électronique, par exemple intégré dans une serrure, qui est dà utilisé pour d'autres fonctions telles que le multiplexage ou la commande électrique d'assistance, par exemple. To this end, the applicant has considered adding an additional function to an electronic module, for example integrated in a lock, which is used for other functions such as multiplexing or electric assistance control, for example.
L'invention a pour objet un capteur pour détecter, sans contact, la présence d'une pièce métallique, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un support de fixation, d'une pastille de transducteur du type piézoectrique à deux électrodes, ladite pastille étant localement fixe par l'une de ses faces au support précité, et d'une bobine d'induction qui est solidaire de ladite pastille en une zone où la pastille est apte à vibrer sous l'action des micro-vibrations de la bobine engendrées par le champ magnétique qui est produit, lorsque ladite bobine est alimentée en courant et qu'une pièce en métal magnétique est positionnée face à la bobine et à une distance suffisante de celle-ci. The subject of the invention is a sensor for detecting, without contact, the presence of a metal part, characterized in that it consists of a fixing support, of a piezoelectric type transducer pad with two electrodes , said pad being locally fixed by one of its faces to the aforementioned support, and an induction coil which is integral with said pad in an area where the pad is capable of vibrating under the action of micro-vibrations of the coil generated by the magnetic field which is produced, when said coil is supplied with current and a piece of magnetic metal is positioned facing the coil and at a sufficient distance from the latter.
Ce nouveau type de capteur peut ainsi fonctionner sans aucun contact mécanique avec la pièce métallique à détecter, et sans devoir implanter aucun aimant sur celle-ci.This new type of sensor can thus operate without any mechanical contact with the metal part to be detected, and without having to implant any magnet on it.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'un des deux éléments constitués par la bobine et le support est fixé à la bordure externe d'une face de la pastille et l'autre en une zone centrale de ladite pastille. According to a particular characteristic of the invention, one of the two elements constituted by the coil and the support is fixed to the outer edge of one face of the patch and the other in a central zone of said patch.
De préférence, le capteur comporte un pôle commun auquel est reliée une première électrode de la pastille et une première extrémité de la bobine, ce pôle étant par exemple destiné à être mis à la masse. Preferably, the sensor comprises a common pole to which is connected a first electrode of the patch and a first end of the coil, this pole being for example intended to be grounded.
Le support peut avantageusement servir de connecteur portant le pôle commun, une première borne reliée à la seconde électrode de la pastille et une deuxième borne reliée à la seconde extrémité de la bobine. The support can advantageously serve as a connector carrying the common pole, a first terminal connected to the second electrode of the patch and a second terminal connected to the second end of the coil.
L'invention vise également un procédé de détection utilisant le capteur précité pour détecter la présence d'une pièce en métal magnétique au voisinage dudit capteur, caractérisé par le fait qu'il consiste à
- engendrer un signal d'émission constitué par un train d'impulsions périodiques dans la bobine du capteur,
- recueillir le signal produit par la pastille du capteur,
- faire un traitement du signal d'émission et du signal produit en vue d'obtenir un signal résultant représentatif de l'absence ou de la présence de ladite pièce en métal magnétique devant le capteur. Le capteur n'agit donc pas ici lui-même directement sur une ou plusieurs sorties d'information ou de puissance, mais permet à une unité de traitement ou un module électronique d'évaluer par une mesure électrique spécifique la position de la pièce, et donc d'en déduire l'état correspondant d'une portière par exemple.The invention also relates to a detection method using the aforementioned sensor to detect the presence of a piece of magnetic metal in the vicinity of said sensor, characterized in that it consists of
- generate a transmission signal consisting of a train of periodic pulses in the sensor coil,
- collect the signal produced by the sensor pad,
processing the emission signal and the signal produced in order to obtain a resulting signal representative of the absence or the presence of said piece of magnetic metal in front of the sensor. The sensor therefore does not act here directly on one or more information or power outputs, but allows a processing unit or an electronic module to evaluate the position of the part by a specific electrical measurement, and therefore to deduce therefrom the corresponding state of a door for example.
Dans un premier mode de réalisation, l'étape de traitement des signaux consiste à
- comparer chaque impulsion du signal d'émission avec le signal produit correspondant au moyen d'une porte analogique "ou exclusif', qui fournit en sortie un signal,
- intégrer le signal pour obtenir sa valeur moyenne, et
- délivrer en sortie un signal binaire qui prend soit un premier état logique susceptible d'être validé pour représenter l'absence d'une pièce, si ladite valeur moyenne est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée, soit un deuxième état logique susceptible d'être validé pour représenter la présence d'une telle pièce, si ladite valeur moyenne est inférieure à ladite valeur de seuil.In a first embodiment, the signal processing step consists of
- compare each pulse of the transmission signal with the corresponding produced signal by means of an "or exclusive" analog gate, which outputs a signal,
- integrate the signal to obtain its average value, and
- output a binary signal which takes either a first logic state capable of being validated to represent the absence of a part, if said average value is greater than a predetermined threshold value, or a second logic state capable of be validated to represent the presence of such a room, if said average value is less than said threshold value.
Toutefois, si de fortes vibrations externes sont appliquées au capteur, par exemple sur des serrures de portière de véhicule automobile, on peut obtenir en sortie un résultat positif, alors qu'aucune pièce métallique n'est positionnée devant le bobinage. However, if strong external vibrations are applied to the sensor, for example on motor vehicle door locks, a positive result can be obtained at the output, while no metal part is positioned in front of the winding.
L'invention a donc pour but ultérieur de proposer un procédé permettant de se prémunir de manière fiable contre les détections de "faux signaux".The invention therefore has the further aim of proposing a method making it possible to reliably guard against the detection of "false signals".
A cet effet, dans un deuxième mode de réalisation, l'étape de traitement des signaux consiste à analyser le signal produit au cours d'un intervalle de temps prédéterminé (t2-tl) définissant une fenêtre de scrutation autour de l'instant t3 d'émission de chaque impulsion, avec t1
< t3 < t2.To this end, in a second embodiment, the signal processing step consists in analyzing the signal produced during a predetermined time interval (t2-tl) defining a polling window around the instant t3 d emission of each pulse, with t1
<t3 <t2.
Avantageusement, l'analyse d'une fenêtre de scrutation consiste à effectuer successivement les opérations suivantes
- pendant la période de pré-scrutation (t3-tl,), vérifier répétitivement que le signal produit reste inférieur à une valeur de seuil prédéterminée et passer à l'analyse d'une fenêtre de scrutation suivante si le signal produit devient supérieur à cette valeur de seuil,
- définir un temps t4 tel que t3 < t4 < t2, (t4-t3) représentant le retard maximum acceptable entre une impulsion du signal d'émission et l'impulsion correspondante du signal produit, (tut3) constituant une période de détection,
- pendant ladite période de détection, poursuivre répétitivement la comparaison du signal de détection produit par rapport à la valeur de seuil précitée et émettre un signal binaire, qui prend soit un premier état logique, si le signal produit) reste inférieur à cette valeur de seuil, soit un deuxième état logique, si le signal produit devient supérieur à ladite valeur de seuil,
- dès que le signal binaire arrive dans son deuxième état logique, vérifier répétitivement pendant une période d5 correspondant à la durée maximum acceptable pour une impulsion du signal produit, si le signal produit redevient inférieur à ladite valeur de seuil, passer à l'analyse de la fenêtre de scrutation suivante si le signal produit reste supérieur à cette valeur de seuil pendant toute la période d5, mais passer au traitement d'une période de post-scrutation se terminant à l'instant t2 dès que le signal produit devient inférieur à ladite valeur de seuil,
- lorsque le signal binaire, à la fin de la période de détection, prend son premier état logique, passer au traitement d'une période de post-scrutation se terminant à l'instant t2,
- pendant la période de post-scrutation, vérifier répétitivement que le signal produit reste inférieur à ladite valeur de seuil, et délivrer alors en sortie la valeur du signal binaire si le signal produit reste inférieur à ladite valeur de seuil, mais passer à l'analyse de la fenêtre de scrutation suivante si le signal produit devient supérieur à cette valeur de seuil.Advantageously, the analysis of a polling window consists in successively carrying out the following operations
- during the pre-scanning period (t3-tl,), repeatedly check that the signal produced remains below a predetermined threshold value and proceed to the analysis of a following scanning window if the signal produced becomes greater than this threshold value,
- define a time t4 such that t3 <t4 <t2, (t4-t3) representing the maximum acceptable delay between a pulse of the transmission signal and the corresponding pulse of the produced signal, (tut3) constituting a detection period,
- during said detection period, repeatedly repeat the comparison of the detection signal produced with respect to the aforementioned threshold value and emit a binary signal, which takes either a first logic state, if the signal produced) remains below this threshold value , or a second logic state, if the signal produced becomes greater than said threshold value,
- as soon as the binary signal arrives in its second logic state, check repeatedly for a period d5 corresponding to the maximum acceptable duration for a pulse of the signal produced, if the signal produced becomes again below said threshold value, go to the analysis of the following polling window if the signal produced remains above this threshold value throughout the period d5, but go to the processing of a post-polling period ending at time t2 as soon as the signal produced becomes less than said threshold value,
- when the binary signal, at the end of the detection period, takes its first logical state, go to the processing of a post-scanning period ending at time t2,
- during the post-scanning period, repeatedly check that the signal produced remains below said threshold value, and then output the value of the binary signal if the signal produced remains below said threshold value, but go to analysis of the following polling window if the signal produced becomes greater than this threshold value.
Pour obtenir une sécurité de détection, il est préférable de procéder à la détermination en séquence de plusieurs signaux binaires successifs dont les valeurs constituent des résultats élémentaires et que, si les résultats élémentaires sont tous les mêmes dans la séquence, l'on valide leur valeur commune comme représentative, pour le premier état logique, de l'absence d'une pièce en métal magnétique au voisinage du capteur et, pour le deuxième état logique, de la présence d'une telle pièce au voisinage du capteur, alors que l'on passe à une séquence ultérieure si les résultats élémentaires ne sont pas tous les mêmes dans la séquence. A cet effet, le procédé de l'invention consiste avantageusement:
- après délivrance de chaque résultat élémentaire, à incrémenter d'une unité une variable numérique, puis à comparer cette variable numérique avec un nombre entier prédéterminé correspondant au nombre de résultats élémentaires d'une même séquence,
- si cette variable numérique est inférieure audit nombre, à indicer chaque résultat élémentaire en fonction de ladite variable numérique pour obtenir un résultat indicé,
- lorsque ladite variable numérique devient égale audit nombre prédéterminé, à comparer les résultats indicés au dernier résultat élémentaire délivré, et si toutes les valeurs sont identiques, à délivrer en sortie, comme résultat validé, la valeur commune, alors que si tous les résultats ne sont pas identiques, on ne délivre aucun résultat validé, et enfin, à remettre à zéro la variable numérique précitée avant de passer au traitement d'une séquence ultérieure.To obtain detection security, it is preferable to carry out the determination in sequence of several successive binary signals whose values constitute elementary results and that, if the elementary results are all the same in the sequence, their value is validated. common as representative, for the first logical state, of the absence of a magnetic metal part in the vicinity of the sensor and, for the second logical state, of the presence of such a part in the vicinity of the sensor, while the we pass to a subsequent sequence if the elementary results are not all the same in the sequence. To this end, the method of the invention advantageously consists of:
- after delivery of each elementary result, incrementing a numerical variable by one, then comparing this numerical variable with a predetermined integer corresponding to the number of elementary results of the same sequence,
- if this numeric variable is less than said number, to index each elementary result as a function of said numeric variable to obtain an indexed result,
- when said numerical variable becomes equal to said predetermined number, to compare the results indexed to the last elementary result delivered, and if all the values are identical, to deliver as output, as validated result, the common value, whereas if all the results do are not identical, no validated result is delivered, and finally, to reset the aforementioned numeric variable to zero before proceeding to the processing of a subsequent sequence.
De préférence, les impulsions du signal d'émission ont une durée de 50 à 200 ys et une période de 5 à 20 ms. Avantageusement, la fenêtre de scrutation a une durée de 500 ys environ le train d'impulsions a une périodicité de 5 à 20 ms et une durée d'impulsion de 50 à 200 clos. Avantageusement, l'intervalle de temps de la fenêtre de scrutation est de l'ordre de 500 Fs. Preferably, the pulses of the transmission signal have a duration of 50 to 200 ys and a period of 5 to 20 ms. Advantageously, the polling window has a duration of approximately 500 ys the pulse train has a periodicity of 5 to 20 ms and a pulse duration of 50 to 200 closed. Advantageously, the time interval of the polling window is of the order of 500 Fs.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'étape de traitement des signaux consiste à détecter l'amplitude des signaux produits pour évaluer la proximité entre la pièce metallique à détecter et le capteur. Dans ce cas, on peut détecter que la pièce métallique a une pluralité de positions correspondant à différentes fonctions devant être effectuées par la même pièce dans ses différentes positions. According to yet another characteristic of the invention, the step of processing the signals consists in detecting the amplitude of the signals produced in order to evaluate the proximity between the metal part to be detected and the sensor. In this case, it can be detected that the metal part has a plurality of positions corresponding to different functions to be performed by the same part in its different positions.
Avantageusement, le procédé consiste à modifier la période des impulsions du signal d'émission, lorsqu'aucun résultat n'est délivré après l'analyse d'un nombre prédéterminé de fenêtres de scrutation. Advantageously, the method consists in modifying the period of the pulses of the transmission signal, when no result is delivered after the analysis of a predetermined number of polling windows.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, comprenant un capteur, un générateur destiné à envoyer les impulsions du signal d'émission dans le bobinage du capteur, et une unité de traitement des signaux recevant, d'une part, le signal d'émission issu du générateur d'impulsions et, d'autre part, les signaux produits par la pastille du capteur, en vue de délivrer en sortie un signal représentatif de l'absence ou de la présence d'une pièce métallique devant le capteur. The invention also relates to a device for implementing the aforementioned method, comprising a sensor, a generator intended to send the pulses of the transmission signal in the winding of the sensor, and a unit for processing the signals receiving, d on the one hand, the emission signal from the pulse generator and, on the other hand, the signals produced by the sensor pad, with a view to delivering as an output a signal representative of the absence or the presence of a metal part in front of the sensor.
Avantageusement, le procédé comporte en série, entre le transducteur et l'unité de traitement des signaux, un amplificateur, de préférence à bande passante restreinte, et un circuit de remise en forme. Advantageously, the method comprises in series, between the transducer and the signal processing unit, an amplifier, preferably with limited bandwidth, and a fitness circuit.
Dans un premier mode de réalisation, l'unité de traitement des signaux comporte une porte analogique "ou exclusif" reliée en série à un intégrateur et un trigger ayant deux états logiques stables respectivement représentatifs de l'absence et de la présence d'une pièce métallique devant le capteur. In a first embodiment, the signal processing unit comprises an "or exclusive" analog gate connected in series to an integrator and a trigger having two stable logic states respectively representative of the absence and the presence of a part metal in front of the sensor.
Dans un deuxième mode de réalisation, le dispositif comporte une unité de traitement des données qui est associée à un organe de traitement numérique, par exemple un micro-contrôleur. In a second embodiment, the device comprises a data processing unit which is associated with a digital processing unit, for example a microcontroller.
L'invention vise, en outre, une serrure électrique pour portière de véhicule automobile, associé à un module électronique équipé du dispositif précité. The invention further relates to an electric lock for the door of a motor vehicle, associated with an electronic module equipped with the aforementioned device.
Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, deux modes de réalisation représentés sur le dessin annexé. To better understand the object of the invention, we will now describe, by way of purely illustrative and nonlimiting examples, two embodiments shown in the accompanying drawing.
Sur ce dessin:
- la figure 1 est une vue schématique en perspective de dessus du capteur de l'invention;
- la figure 2 est un schéma électrique correspondant au capteur de la figure 1;
- la figure 3 est un schéma électrique représentatif d'un premier mode de réalisation du dispositif de détection de l'invention;
- la figure 4 est un graphique représentatif du traitement des signaux par le dispositif de la figure 3,
- la figure 5 est un graphique représentant une fenêtre de scrutation pour l'analyse des données dans le cadre du deuxième mode de réalisation de l'invention;
- la figure 6 est un organigramme représentant l'analyse de la fenêtre de scrutation de la figure 5 ; et
- la figure 7 est un organigramme représentant l'analyse d'une séquence de détections élémentaires.On this drawing:
- Figure 1 is a schematic perspective view from above of the sensor of the invention;
- Figure 2 is an electrical diagram corresponding to the sensor of Figure 1;
- Figure 3 is an electrical diagram representative of a first embodiment of the detection device of the invention;
FIG. 4 is a graph representing the processing of the signals by the device in FIG. 3,
FIG. 5 is a graph representing a polling window for analyzing the data in the context of the second embodiment of the invention;
- Figure 6 is a flowchart showing the analysis of the scan window of Figure 5; and
- Figure 7 is a flowchart showing the analysis of a sequence of elementary detections.
On se réfèrera, tout d'abord, aux figures 1 et 2 qui représentent schématiquement le capteur 1 de l'invention. Ce capteur 1 est constitué d'un support de fixation 2 sur lequel est fixée une pastille de transducteur du type piézo-électrique 3 et d'une bobine d'induction 4 fixée à son tour à la pastille 3. De préférence, cette bobine 4 est fixée, par exemple par collage de sa spire inférieure, sur une zone centrale de la face supérieure 3â de la pastille 3. Cette bobine 4 comporte le plus grand nombre de spires possibles afin d'obtenir un rapport champ/courant élevé. Dans ce cas, la pastille 3 est fixée par la périphérie de sa face inférieure au support de fixation 2. Le support de fixation 2 sert également de connecteur et comporte un point commun 5 auquel sont reliées à la fois une première électrode 6 de la pastille 3 et la spire inférieure de la bobine 4, ce point commun étant relié à la masse ; le support 2 porte également une première borne 7 à laquelle est reliée la spire supérieure de la bobine 4 et une deuxième borne 8 à laquelle est reliée l'autre électrode 9 du transducteur 3. La deuxième électrode 9 est, dans le cas de la figure 1, dans la zone centrale de la face supérieure 3a de la pastille 3. Le capteur de l'invention présente notamment comme avantage de conduire à une utilisation moins onéreuse que l'utilisation d'un capteur inductif qui nécessite la mise en oeuvre d'une électronique de détection coûteuse. La bobine 4 est, de préférence, de faible masse et de petites dimensions. We will refer, first of all, to Figures 1 and 2 which schematically represent the sensor 1 of the invention. This sensor 1 consists of a fixing support 2 on which is fixed a piezoelectric type transducer pad 3 and an induction coil 4 in turn fixed to the pad 3. Preferably, this coil 4 is fixed, for example by bonding its lower turn, to a central area of the upper face 3a of the patch 3. This coil 4 has as many turns as possible in order to obtain a high field / current ratio. In this case, the pad 3 is fixed by the periphery of its lower face to the fixing support 2. The fixing support 2 also serves as a connector and has a common point 5 to which are connected both a first electrode 6 of the pad 3 and the lower turn of the coil 4, this common point being connected to ground; the support 2 also carries a first terminal 7 to which the upper turn of the coil 4 is connected and a second terminal 8 to which the other electrode 9 of the transducer is connected 3. The second electrode 9 is, in the case of the figure 1, in the central zone of the upper face 3a of the patch 3. The sensor of the invention has the particular advantage of leading to less costly use than the use of an inductive sensor which requires the implementation of expensive detection electronics. The coil 4 is preferably of low mass and small dimensions.
Lorsque ce capteur 1 est destiné à être utilisé conjointement avec un module électronique d'une serrure électrique de véhicule automobile pour détecter le déplacement du pêne de serrure, ce capteur peut être isolé de la partie exposée aux agressions externes dans laquelle se déplace la pièce à détecter, par exemple, par une paroi de séparation ou par encapsulage. Ainsi, les connections entre le capteur et le module électronique n'affecteront pas l'étanchéité de ce dernier. Pour obtenir une bonne détection malgré cette isolation, la sensibilité du capteur pourra être facilement ajustée en réglant le gain d'un amplificateur et/ou l'amplitude des impulsions envoyées à la bobine. When this sensor 1 is intended to be used in conjunction with an electronic module of an electric motor vehicle lock to detect the displacement of the lock bolt, this sensor can be isolated from the part exposed to external aggressions in which the part to be moved detect, for example, by a partition wall or by encapsulation. Thus, the connections between the sensor and the electronic module will not affect the sealing of the latter. To obtain good detection despite this isolation, the sensitivity of the sensor can be easily adjusted by adjusting the gain of an amplifier and / or the amplitude of the pulses sent to the coil.
On va maintenant se référer à la figure 3, qui montre, selon un premier mode de réalisation de l'invention, le capteur ci-dessus décrit intégré dans un dispositif de détection plus général. Ce dispositif comporte un générateur d'impulsions périodiques 10 constitué, par exemple, d'un condensateur 11, dont une borne est reliée à la masse et l'autre borne est reliée à un trigger 12 monté en parallèle à un ensemble de deux résistances 13 et d'une diode 14. Cet ensemble est connecté, d'une part, à une unité de traitement des données 15 qui sera décrite plus loin et, d'autre part, à la base d'un transistor 16. We will now refer to Figure 3, which shows, according to a first embodiment of the invention, the above described sensor integrated in a more general detection device. This device comprises a periodic pulse generator 10 consisting, for example, of a capacitor 11, one terminal of which is connected to ground and the other terminal of which is connected to a trigger 12 mounted in parallel with a set of two resistors 13 and a diode 14. This assembly is connected, on the one hand, to a data processing unit 15 which will be described later and, on the other hand, to the base of a transistor 16.
L'émetteur du transistor 16 est relié à la masse alors que son collecteur est relié à la spire inférieure du bobinage 4 via le point commun 5. La première borne 7 qui est reliée à la spire supérieure du bobinage 4, est alimentée en courant continu par une source d'énergie Vcc stabilisée, régulée et filtrée, provenant par exemple de la batterie du véhicule.The emitter of transistor 16 is connected to ground while its collector is connected to the lower turn of the winding 4 via the common point 5. The first terminal 7 which is connected to the upper turn of the winding 4, is supplied with direct current by a stabilized, regulated and filtered energy source Vcc, coming for example from the vehicle battery.
Une diode 17 est montée en parallèle aux bornes de la bobine 4, entre le point commun 5 et la borne 7. La première électrode 6 de la pastille 3 est également reliée à la masse via le point commun 5 alors que sa seconde électrode 9 est reliée via la deuxième borne 8 à un amplificateur à bande passante restreinte 18.A diode 17 is mounted in parallel across the terminals of the coil 4, between the common point 5 and the terminal 7. The first electrode 6 of the patch 3 is also connected to ground via the common point 5 while its second electrode 9 is connected via the second terminal 8 to an amplifier with restricted bandwidth 18.
L'amplificateur 18 est alimenté en courant continu par la source d'énergie Vcc et comporte une structure interne classique dans la technique, dont un exemple est représenté sur la figure 3. The amplifier 18 is supplied with direct current by the energy source Vcc and has an internal structure conventional in the art, an example of which is shown in FIG. 3.
Bien entendu, la structure interne et le fonctionnement du générateur 10 sont également bien connus dans la technique et la figure 3 ne représente qu'un exemple possible de réalisation de ce générateur 10. Lorsque le générateur d'impulsions 10 est alimenté en courant par la source d'énergie Vcc via la première borne 7, un signal S1 est produit dans la bobine 4 sous la forme d'un train d'impulsions périodiques ayant une période p de 5 à 20 ms et une durée d'impulsion d de 50 a 200 CLs. Of course, the internal structure and the operation of the generator 10 are also well known in the art and FIG. 3 represents only one possible example of an embodiment of this generator 10. When the pulse generator 10 is supplied with current by the energy source Vcc via the first terminal 7, a signal S1 is produced in the coil 4 in the form of a train of periodic pulses having a period p of 5 to 20 ms and a pulse duration d of 50 a 200 CLs.
Lorsqu'une pièce métallique est en face de la bobine 4, on obtient en sortie de l'amplificateur 18 un signal S'2 alternatif périodique filtré et amplifié. Ce signal S'2 passe alors par un circuit de remise en forme 19, qui délivre en sortie un signal S2 vers l'unité de traitement des données 15 précitée. Ce circuit de remise en forme 19 comporte un comparateur 20 entre les bornes duquel est montée une première résistance 21, la borne négative du comparateur étant connectée à la sortie de l'amplificateur 18 alors que la borne positive du comparateur est connectée à la masse via une résistance 22 et un condensateur 23 montés en parallèle. Le condensateur 23 a pour objet de maintenir un courant continu et stable au niveau de l'embranchement 24. Le rapport des résistances 21 et 22 sera, de préférence, très inférieur à 1 afin que le seuil de remise en forme soit suffisamment bas. Le circuit 19 est également classique dans la technique. When a metal part is opposite the coil 4, a filtered and amplified periodic alternating signal S'2 is obtained at the output of the amplifier 18. This signal S'2 then passes through a fitness circuit 19, which outputs a signal S2 to the aforementioned data processing unit 15. This fitness circuit 19 includes a comparator 20 between the terminals of which a first resistor 21 is mounted, the negative terminal of the comparator being connected to the output of the amplifier 18 while the positive terminal of the comparator is connected to ground via a resistor 22 and a capacitor 23 connected in parallel. The purpose of the capacitor 23 is to maintain a continuous and stable current at the branch 24. The ratio of the resistors 21 and 22 will preferably be much less than 1 so that the fitness threshold is sufficiently low. Circuit 19 is also classic in the art.
Sur la figure 3, l'unité de traitement des données 15 incorpore un mode de réalisation particulier pour effectuer la comparaison et l'analyse des signaux S1 et S2. Le moyen de comparaison des signaux
S1 et S2 est constitué ici par une porte logique "ou-exclusif" 25 qui fournit en sortie un signal S3, comme indiqué sur le graphique de la figure 4. Sur ce graphique, on voit que, pour une impulsion donnée du signal S1, on obtient une impulsion correspondante du signal S2 avec un léger retard. Le signal S3 émis par la porte analogique 25 passe ensuite par un intégrateur 26, constitué par exemple d'un condensateur 27 relié à la masse et d'une résistance 28, pour obtenir en sortie une valeur moyenne S4 du signal S3. On comprend donc que cette valeur moyenne sera grande si le signal S2 est nul ou fortement décalé par rapport au signal Sl, ce qui correspond, pour le premier cas, à une absence de détection de pièce, et pour le deuxième cas, à une détection de vibrations résultant de perturbations externes parasites étrangères à la présence de la pièce métallique à détecter. Inversement, cette valeur moyenne sera d'autant plus basse que les signaux S1 et S2 sont faiblement décalés, ce qui correspond bien à la détection d'un signal S2 représentatif de la présence d'une pièce métallique devant la bobine, qui vibre sous l'action des impulsions Si. In FIG. 3, the data processing unit 15 incorporates a particular embodiment for carrying out the comparison and analysis of the signals S1 and S2. Means of comparison of signals
S1 and S2 is constituted here by a "or-exclusive" logic gate 25 which outputs a signal S3, as indicated on the graph of FIG. 4. On this graph, we see that, for a given pulse of the signal S1, a corresponding pulse of signal S2 is obtained with a slight delay. The signal S3 emitted by the analog gate 25 then passes through an integrator 26, consisting for example of a capacitor 27 connected to ground and of a resistor 28, in order to obtain at output a mean value S4 of the signal S3. It is therefore understood that this average value will be large if the signal S2 is zero or greatly offset from the signal S1, which corresponds, for the first case, to an absence of part detection, and for the second case, to a detection vibrations resulting from external parasitic disturbances foreign to the presence of the metal part to be detected. Conversely, this average value will be all the lower as the signals S1 and S2 are slightly offset, which corresponds well to the detection of a signal S2 representative of the presence of a metal part in front of the coil, which vibrates under the of the pulses Si.
Enfin, cette valeur moyenne S4 est transmise à un trigger 29, qui possède deux états logiques stables 1 ou 0, dont un état logique "1" est représentatif de la présence d'une pièce et correspond à une valeur moyenne inférieure à une valeur de seuil prédéterminée, et dont l'autre état logique "O" est représentatif de l'absence de pièce et correspond à une valeur moyenne supérieure à ladite valeur de seuil. Cette donnée binaire est affectée en mémoire à une variable désignée par RE. Finally, this average value S4 is transmitted to a trigger 29, which has two stable logical states 1 or 0, one of which a logic state "1" is representative of the presence of a part and corresponds to an average value less than a value of predetermined threshold, and the other logic state of which "O" is representative of the absence of a part and corresponds to an average value greater than said threshold value. This binary data is assigned in memory to a variable designated by RE.
On va maintenant décrire un autre mode de réalisation pour le traitement des données par une unité 150 en se référant aux figures 5 à 7. L'unité 150 effectue ici une analyse des signaux S1 et S2 au cours d'un intervalle de temps t2-t1 définissant une fenêtre de scrutation autour de chaque instant t3 d'émission d'une impulsion du signal S1. We will now describe another embodiment for the processing of data by a unit 150 with reference to FIGS. 5 to 7. The unit 150 here performs an analysis of the signals S1 and S2 during a time interval t2- t1 defining a polling window around each instant t3 of transmission of a pulse of signal S1.
Cette fenêtre de scrutation est illustrée sur la figure 5 par la zone non hachurée comprise entre les traits interrompus correspondant à l'instant tl du début de la fenêtre et à l'instant t2 de la fin de la fenêtre.This polling window is illustrated in FIG. 5 by the unshaded area between the broken lines corresponding to the instant tl of the start of the window and to the instant t2 of the end of the window.
L'intervalle de temps t2-t1 est de l'ordre de 500 ss. The time interval t2-t1 is of the order of 500 ss.
En se référant plus particulièrement à la figure 6, on va maintenant décrire les opérations qui sont effectuées par un organe de traitement numérique, par exemple un micro-contrôleur de l'unité 150 au cours de l'analyse des signaux dans une fenêtre de scrutation donnée. L'analyse commence à l'instant tl en vérifiant que S2 = O ou la valeur 0 est prise arbitrairement comme valeur de seuil prédéterminée. Si S2 0, cela signifie que le transducteur est soumis à des vibrations indépendantes de l'émission d'une impulsion S1 et donc, que l'analyse de cette fenêtre de scrutation donnée est inexploitable, de sorte que l'analyse passe à la fenêtre de scrutation suivante, comme indiqué par la case "Retour". De manière conventionnelle, on lira l'organigramme à la figure 6 en suivant les lignes verticales lorsque la condition à remplir sera satisfaite et en suivant les lignes horizontales lorsque la condition à remplir n'est pas satisfaite. La vérification de S2 = 0 est poursuivie tant que t < t3. Referring more particularly to FIG. 6, we will now describe the operations which are carried out by a digital processing unit, for example a microcontroller of the unit 150 during the analysis of the signals in a scanning window. given. The analysis begins at time tl by verifying that S2 = O or the value 0 is taken arbitrarily as the predetermined threshold value. If S2 0, this means that the transducer is subjected to vibrations independent of the emission of a pulse S1 and therefore, that the analysis of this given polling window is unusable, so that the analysis passes to the window next scan, as indicated by the "Return" box. Conventionally, we will read the flowchart in Figure 6 following the vertical lines when the condition to be fulfilled is satisfied and following the horizontal lines when the condition to be fulfilled is not satisfied. The verification of S2 = 0 is continued as long as t <t3.
Dès que t = t3, une impulsion du signal S1 est émise, ce qui est symbolisé sur l'organigramme de la figure 6 par S1 = 1. As soon as t = t3, a pulse of the signal S1 is emitted, which is symbolized on the flow diagram of FIG. 6 by S1 = 1.
L'unité de traitement 15 vérifie alors si on obtient un front montant sur le signal S2, symbolisé sur la figure 6 par S2 = 1. Cette vérification est poursuivie pendant une durée maximale égale à la période t4 - t3, correspondant au retard maximal acceptable entre les signaux S1 et S2. Si à l'instant t4, S2 est toujours égal à zéro, on affecte la valeur binaire égale à zéro à la variable RES et on passe à l'étape suivante de post-scrutation. En revanche, si S2 = 1 à un instant t3 avant qu'on atteigne l'instant t4, on affecte l'autre valeur binaire égale à i à la variable RES. Dans ce cas, l'unité de traitement 150 vérifie ensuite, pendant une période maximale d5, que S2 redevient égal à zéro, d5 étant le retard maximal acceptable pour la détection du front descendant du signal 52. Si à l'expiration de la période d5, S2 est toujours égal à 1, on passe à la fenêtre de scrutation suivante, comme indiqué symboliquement par la case "Retour". En revanche, si S2 devient égal à zéro avant l'expiration de la période d5, on passe à l'étape suivante de post-scrutation. The processing unit 15 then checks whether a rising edge is obtained on the signal S2, symbolized in FIG. 6 by S2 = 1. This check is continued for a maximum duration equal to the period t4 - t3, corresponding to the maximum acceptable delay between signals S1 and S2. If at time t4, S2 is always equal to zero, the binary value equal to zero is assigned to the variable RES and we go to the next post-scanning step. On the other hand, if S2 = 1 at an instant t3 before reaching instant t4, the other binary value equal to i is assigned to the variable RES. In this case, the processing unit 150 then verifies, for a maximum period d5, that S2 again becomes equal to zero, d5 being the maximum acceptable delay for the detection of the falling edge of the signal 52. If at the end of the period d5, S2 is always equal to 1, we go to the next polling window, as symbolically indicated by the "Back" box. On the other hand, if S2 becomes equal to zero before the expiration of the period d5, we go to the next post-polling step.
L'étape de post-scrutation consiste à vérifier que S2 reste égal à zéro jusqu'à la fin de la fenêtre, c'est-à-dire jusqu'à ce que l'on atteigne l'instant t2. Si S2 redevient égal à 1, on passe alors à la fenêtre de scrutation suivante, comme indiqué symboliquement par la case
Retour. Dans le cas contraire, l'analyse de la fenêtre de scrutation est terminée et l'on obtient en sortie le résultat RES = O ou 1 selon le cas.The post-scanning step consists in verifying that S2 remains equal to zero until the end of the window, that is to say until one reaches time t2. If S2 becomes equal to 1 again, we go to the next polling window, as symbolically indicated by the box
Return. Otherwise, the analysis of the polling window is finished and the result RES = O or 1 is obtained as output.
On comprend donc que ce deuxième mode de réalisation présente l'avantage vis-à-vis du premier mode de réalisation de se prémunir contre la détection de faux signaux, en prévoyant un retour à la fenêtre de scrutation suivante, alors que, dans le cadre du premier mode de réalisation, on obtient pour chaque impulsion émise S1 une valeur RE = 0/1. En effet, dans le deuxième mode de réalisation, on obtiendra une telle valeur RES uniquement si on a détecté pendant la fenêtre de scrutation un unique front montant et un unique front descendant ou alors si l'on a constaté l'absence totale de signal en réponse. Le deuxième mode de réalisation présente également pour avantage de rendre l'analyse des signaux insensible au décalage et au retard normal entre les signaux, en prévoyant une durée maximale acceptable t4 - t3 pour le retard entre les signaux et une durée maximale acceptable d5 pour le signal détecté 52. Ce décalage peut être dû à l'inductance de la bobine et à l'inertie de la pastille et de la bobine. It is therefore understood that this second embodiment has the advantage over the first embodiment of guarding against the detection of false signals, by providing for a return to the following polling window, whereas, in the context of the first embodiment, one obtains for each transmitted pulse S1 a value RE = 0/1. In fact, in the second embodiment, such a RES value will be obtained only if a single rising edge and a single falling edge have been detected during the scanning window or if the total absence of signal has been observed. reply. The second embodiment also has the advantage of making the analysis of the signals insensitive to the normal offset and delay between the signals, by providing a maximum acceptable duration t4 - t3 for the delay between the signals and a maximum acceptable duration d5 for the signal detected 52. This offset may be due to the inductance of the coil and the inertia of the patch and the coil.
Dans le cas où la fenêtre de scrutation ne permettrait pas l'obtention d'un résultat, malgré l'analyse de plusieurs fenêtres de scrutation, on peut prévoir que le dispositif puisse modifier la période p des impulsions émises S1 afin de s'affranchir des perturbations périodiques externes qui pourraient être en phase avec le signal Si. In the event that the polling window does not allow a result to be obtained, despite the analysis of several polling windows, provision can be made for the device to be able to modify the period p of the pulses emitted S1 in order to overcome the external periodic disturbances which could be in phase with the signal Si.
On pourrait également régler la sensibilité du dispositif en ajustant le gain de l'amplificateur et/ou l'amplitude des impulsions envoyés à la bobine pour adapter le dispositif aux différentes conditions d'utilisation du capteur. The sensitivity of the device could also be adjusted by adjusting the gain of the amplifier and / or the amplitude of the pulses sent to the coil to adapt the device to the different conditions of use of the sensor.
Bien que le dispositif décrit jusqu'à présent soit adapté pour détecter la présence ou l'absence d'une pièce métallique en délivrant un résultat sous forme de donnée binaire, on pourrait prévoir un dispositif légèrement plus complexe permettant de comparer l'amplitude des impulsions émises avec celle des impulsions produites par le capteur, afin de détecter plusieurs positions possibles de la pièce à détecter. Although the device described so far is suitable for detecting the presence or absence of a metal part by delivering a result in the form of binary data, provision could be made for a slightly more complex device making it possible to compare the amplitude of the pulses. emitted with that of the pulses produced by the sensor, in order to detect several possible positions of the part to be detected.
Ainsi, le capteur de l'invention pourra remplir la fonction de plusieurs contacteurs.Thus, the sensor of the invention can fulfill the function of several contactors.
Afin de permettre au circuit d'amplification 18 de stabiliser parfaitement sa réponse en régime périodique, on pourra prévoir que le traitement des signaux ne concerne pas les premières impulsions émises et que ce traitement ne commence seulement qu'à partir de 3 à 8 impulsions par exemple. In order to allow the amplification circuit 18 to perfectly stabilize its response in periodic mode, provision may be made for the processing of the signals not to concern the first pulses emitted and for this processing to begin only from 3 to 8 pulses per example.
On va maintenant se référer à la figure 7 qui représente l'organigramme pour le traitement d'une séquence de détections élémentaires, par exemple 10, lesquelles détections élémentaires devront donner toutes le même résultat RES avant de délivrer un résultat définitif. Ceci permet de diminuer davantage encore les risques de détection de faux signaux. Cette étape de traitement d'une série de résultats, pourrait d'ailleurs s'appliquer aussi bien au premier mode de réalisation qu'au deuxième mode de réalisation, mais elle ne sera décrite qu'en coopération avec l'unité 150. We will now refer to FIG. 7 which represents the flowchart for the processing of a sequence of elementary detections, for example 10, which elementary detections must all give the same RES result before delivering a final result. This further reduces the risk of detecting false signals. This step of processing a series of results could also apply to the first embodiment as well as to the second embodiment, but it will only be described in cooperation with the unit 150.
Après le traitement élémentaire d'une impulsion S1 et du signal résultant S2 et en cas de délivrance d'un résultat RES = 0/1, un calculateur associé au dispositif de l'invention incrémente d'une unité une variable numérique désignée par COUR. Puis, le dispositif vérifie si la variable numérique CPTR = n, où n représente le nombre prédéterminé de résultats élémentaires identiques nécessaire pour valider le résultat commun en tant que résultat définitif, par exemple n = 10 sur la figure 7. Si la variable CPIR est inférieure à 10, on crée une valiable indicée RES (CPTR) et on y affecte chaque résultat élémentaire RES obtenu pour la valeur CPTR de la variable numérique ; puis, on passe au traitement de l'impulsion suivante après que la période p entre deux impulsions émises soit écoulée. On répète cette succession d'étapes jusqu'à ce que l'unité de traitement 150 délivre le énième résultat RES, par exemple le dixième résultat RES. After the elementary processing of a pulse S1 and of the resulting signal S2 and in the event of delivery of a result RES = 0/1, a computer associated with the device of the invention increments by a unit a digital variable designated by COUR. Then, the device checks whether the digital variable CPTR = n, where n represents the predetermined number of identical elementary results necessary to validate the common result as a final result, for example n = 10 in FIG. 7. If the variable CPIR is less than 10, a valid indexed RES (CPTR) is created and there is assigned to each elementary result RES obtained for the value CPTR of the digital variable; then, we pass to the processing of the next pulse after the period p between two transmitted pulses has elapsed. This succession of steps is repeated until the processing unit 150 delivers the umpteenth result RES, for example the tenth result RES.
Lorsque l'on obtient le dixième résultat RES, la variable CPTR est alors égale à 10 et on passe alors à une étape de comparaison des résultats sans indicer ce dernier résultat RES. Cette étape de comparaison consiste à comparer chaque variable indicée RES (i) où i = 1 à n-l, avec la énième valeur RES obtenue, comme indiqué par la boucle 30 sur la figure 7. Si tous les résultats indicés RES (i) ne sont pas égaux à la dernière valeur RES, on ré-initialise le compteur, en mettant la variable numérique CPTR à zéro. Dans le cas contraire, c'est-àdire lorsque les n résultats sont identiques, on délivre en sortie la valeur RES comme résultat définitif et on remet également le compteur à zéro pour pouvoir effectuer en séquence l'analyse d'une autre série de détections élémentaires.When the tenth RES result is obtained, the variable CPTR is then equal to 10 and we then pass to a step of comparing the results without indicating this last RES result. This comparison step consists in comparing each variable indexed RES (i) where i = 1 to nl, with the umpteenth value RES obtained, as indicated by the loop 30 in FIG. 7. If all the results indexed RES (i) are not not equal to the last RES value, the counter is reset, by setting the digital variable CPTR to zero. Otherwise, that is to say when the n results are identical, the RES value is output as the final result and the counter is also reset to zero in order to be able to carry out the analysis of another series of detections in sequence elementary.
Bien entendu, dans le cas où aucun résultat définitif ne peut être obtenu, au Of course, in the event that no definitive result can be obtained, at
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8690205B2 (en) | 2011-02-21 | 2014-04-08 | Yale Security Inc. | Door lockset |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2770305B1 (en) | 1999-11-26 |
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20060630 |