FR2860586A1 - Procede et agencement de circuit pour la correction du decalage d'un pont de mesure - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé et un circuit pour la correction du décalage "offset" d'un pont de mesure, dans lequel on évalue, en supplément au signal de mesure de la voie de pont intégral, également au moins une voie de demi-pont du pont de mesure (1). Pour chaque cycle de mesure entre la mise en marche et l'arrêt du pont de mesure (1), un auto-équilibrage d'une voie de demi-pont par rapport au signal de sortie de la voie de pont intégral est réalisé au moyen d'un circuit aval de mesure dans le but d'un alignement des signaux de mesure de demi-pont et de pont intégral (Vout/HB, Vout/VB) par le fait que, la valeur de décalage de la voie de demi-pont est déterminée à l'instant de la mise en marche puis est corrigée en permanence pendant le cycle de mesure.
Description
État de la technique
L'invention concerne un procédé et un circuit pour la correction du décalage "offset" d'un pont de mesure, en particulier en relation avec un circuit de mesure d'un détecteur, dans lequel on exploite, en supplément au signal de mesure de la voie de pont intégral, également au moins une voie de demi-pont du pont de mesure.
Les circuits de mesure de détecteurs comportant un pont de mesure, tels qu'ils sont connus par exemple du document DE 197 28 381 Al, permettent en règle générale une mesure hautement précise et fiable de signaux très faibles jusque dans la plage des V. En particulier, dans des systèmes critiques vis-à-vis de la sécurité, comme par exemple dans un système d'anti-blocage (ABS) ou dans un programme de stabilité électronique (ESP) pour un véhicule automobile, on exige souvent soit la redondance de détecteurs, par exemple deux détecteurs mesurent la même grandeur et leurs résultats de mesure sont comparés dans un appareil de commande, soit une auto-surveillance, afin de reconnaître de façon sûre un détecteur défectueux et d'empêcher un dysfonctionnement du système.
Pour réaliser un tel détecteur avec une auto-surveillance, par exemple dans des détecteurs selon l'état de la technique mentionné en introduction, dans lequel le signal de mesure est obtenu en utilisant un circuit en pont de Wheatstone, on exploite non seulement la voie de pont intégral, mais aussi l'une des deux voies de demi-pont qu'il comporte. On applique un tel procédé par exemple dans des détecteurs de pression à fonctionnement piézorésistif et à base de poly-silicium.
Cependant, par rapport à la voie de pont intégral, le signal de surveillance déterminé de la manière décrite dans l'état de la technique présente les inconvénients du partage en deux de l'amplitude du signal ainsi que d'un décalage non compensé de façon inhérente qui dépasse l'amplitude de signal proprement dite le plus souvent de plusieurs ordres de grandeur. La conséquence peut alors en être une réduction significative de la robustesse de la voie de surveillance et ainsi un 2860586 2 risque de défaillance accru de l'ensemble du détecteur à cause de la surveillance intégrée. Les signaux du pont intégral et du demi-pont sont corrigés spécifiquement et amplifiés de manière habituelle par un circuit de mesure ou d'évaluation.
Dans un cycle de calibrage lors de la fabrication par le fabricant de détecteurs, selon l'état de la technique, le détecteur monté est aligné avec les paramètres de fonctionnement et les paramètres de correction sont mémorisés de façon non volatile dans le circuit de mesure. Les signaux du pont intégral et du demi-pont sont comparés après une correction, et une alarme est déclenchée en cas d'écarts significatifs. Cependant, les performances du détecteur sont limitées par la voie de surveillance, de sorte qu'il existe souvent des détecteurs qui produisent correctement leur signal utile mais qui signalent une erreur à cause d'une dérive dans la voie de demi-pont. Par conséquent, on devrait obtenir une nette augmentation de la robustesse de la voie de surveillance.
Avantages de l'invention 20 Dans un procédé du type décrit en introduction pour la correction du décalage "offset" d'un pont de mesure, dans lequel on exploite, en supplément au signal de mesure de la voie de pont intégral, au moins une voie de demi-pont du pont de mesure, on réalise avantageusement, pour chaque cycle de mesure entre la mise en marche et l'arrêt du pont de mesure, un auto-alignement d'une voie de demi-pont sur le signal de sortie de la voie de pont intégral au moyen d'un circuit aval d'exploitation dans le but d'un alignement du signal de mesure de demi-pont et du signal de pont intégral. Cela est obtenu du fait qu'on détermine la valeur de décalage de ladite voie de demi-pont à l'instant de la mise en marche et on la corrige en permanence pendant le cycle de mesure.
Ainsi, le procédé conforme à l'invention permet de manière avantageuse le fonctionnement d'un détecteur avec un circuit d'évaluation associé à un pont de mesure, avec un auto-alignement limité de la voie de demi-pont sur le signal de sortie de la voie de pont 2860586 3 intégral à l'instant de la mise en marche du détecteur. Étant donné que, par exemple dans une cellule de mesure de pression, on ne connaît pas la pression qui s'applique à cet instant à la cellule de mesure, on peut corriger la valeur du décalage du demi-pont après la mise en marche, de telle sorte que le signal de demi-pont et le signal de pont intégral sont alignés, conformément à l'invention.
En supplément, on peut surveiller de manière simple la plage de correction admissible et générer un signal d'erreur si on la quitte. Pour chaque cycle de mesure désigné par mise en route/arrêt, on détermine une nouvelle valeur de décalage qui est maintenue constante pendant le cycle. En option, on a également la possibilité de mémoriser les valeurs respectives de correction du décalage du demi-pont, déterminées lors de la mise en marche, de façon non volatile dans le circuit d'évaluation et de les mettre ainsi à disposition par exemple pour une analyse d'erreur.
L'essentiel de l'invention est donc une modification de la voie de surveillance pour les valeurs de décalage du pont de mesure, grâce à quoi on combine en particulier la bonne stabilité à long terme de la voie de pont intégral avec la stabilité acceptable de la voie de demi-pont sur des périodes temporelles plus courtes, sans modifier le comportement dans le temps ou vis-à-vis de la fréquence de la surveillance pendant le fonctionnement.
Grâce à un circuit pour mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention, par exemple sur un pont de mesure de Wheatstone, dans le domaine de la technique des capteurs de pression pour des détecteurs avec une cellule de mesure en poly-silicium ou en couches métalliques minces, on peut appliquer un signal de demi-pont et le signal de pont intégral à un circuit d'évaluation. Dans ce cas, le signal de pont intégral est mesuré et le signal de demi-pont respectif est surveillé en ce qui concerne des écarts. Au moyen d'un circuit de correction de décalage, une valeur de correction de décalage peut être déterminée et être appliquée au signal de demi-pont lors de la mesure des signaux de pont.
Dessins Un exemple de réalisation de l'invention d'un agencement détecteur conforme à l'invention avec un pont de mesure et avec la réalisation d'une voie de surveillance robuste pour des détecteurs basés sur l'exploitation d'un pont de mesure de Wheatstone sera expliqué en se rapportant aux dessins. Les figures montrent: figure 1, une illustration de principe d'un pont de mesure; figure 2, un schéma-bloc d'un circuit d'évaluation pour le pont de mesure avec un réglage des valeurs de correction du décalage; et figure 3, une illustration des signaux de sortie du pont de mesure. Description de l'exemple de réalisation La figure 1 montre une illustration de principe d'un pont de mesure 1, par exemple d'un circuit en pont de Wheatstone, tel qu'on peut l'utiliser pour un agencement de détecteur d'une cellule de mesure de pression. Dans les branches du pont de mesure 1 se trouvent des résistances R qui, lors de la sollicitation par pression, peuvent prendre les valeurs respectives R+AR. Le pont de mesure 1 est relié d'une part à une tension d'alimentation Vdd et d'autre part à la masse GND. Dans la voie de pont intégral, le signal de mesure Vo wB est prélevé, et dans une voie de demi- pont, le signal de mesure VoUL/HB est prélevé, et ces signaux sont appliqués aux entrées d'un circuit de mesure ou d'évaluation décrit en référence à la figure 2.
Le circuit d'évaluation, non illustré en détail ici, sera décrit par des blocs fonctionnels en se rapportant à la figure 2, le bloc 2 représentant la mise en marche du système, et le bloc 3 représentant une relecture de données de calibrage dans une mémoire non volatile. Ensuite, dans le bloc 4, on mesure le signal de la voie de pont intégral VB et dans le bloc 5 on mesure le signal de la voie de demi-pont HB. Après avoir déterminé la valeur de correction du décalage pour le signal de la voie de demi-pont HB selon le bloc 6, on décide dans le bloc 7 si cette valeur se trouve ou non dans une plage admissible.
2860586 5 En cas de dépassement de la plage admissible, selon le bloc 8, on émet un signal d'alarme; si la valeur se trouve dans la plage admissible, selon le bloc 9, la valeur de correction du décalage est stockée dans le circuit d'évaluation et on peut procéder en option à une mémorisation des valeurs de correction de décalage respectives nouvellement déterminées qui peuvent être relues dans le bloc 3.
Dans ce dernier cas, une voie de demi-pont est donc équilibrée par rapport à la voie de pont intégral lors de chaque mise en marche du détecteur par une correction du décalage, et au bloc 10 la fonction de détecteur du pont de mesure 1 peut être mesurée selon la figure 1 et la mesure peut être transmise au bloc 11. Au moyen de ce cycle d'auto- calibrage pendant la phase de démarrage du détecteur, la valeur de décalage est alors maintenue constante. Le comportement du détecteur dans le temps et vis-à-vis de la fréquence et sa surveillance ne sont pas détériorés, mais la robustesse de l'agencement est augmentée de façon significative.
Par ailleurs, la figure 3 montre le comportement dans le temps des signaux de mesure VoUwB et VoUUHB. On voit dans le diagramme supérieur l'évolution 12 du signal de mesure VoUwB dans la voie de pont intégral, et dans le diagramme inférieur l'évolution 13 du signal de mesure Vout/HB dans la voie de demi-pont.
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Claims (3)
1. Procédé pour la correction d'un décalage "offset" d'un pont de mesure, dans lequel - on évalue, en supplément au signal de mesure de la voie de pont intégral, également au moins une voie de demi-pont du pont de mesure (1), caractérisé en ce que - pour chaque cycle de mesure entre la mise en marche et l'arrêt du pont de mesure (1), un auto-alignement d'une voie de demi-pont sur le signal de sortie de la voie de pont intégral est réalisé au moyen d'un circuit de mesure aval dans le but d'un alignement du signal de mesure du demi- pont (VouvHB) et du signal de mesure du pont intégral (Vout,B) par le fait que - la valeur de décalage de ladite voie de demi-pont est déterminée à l'instant de la mise en marche puis est corrigée en permanence pendant le cycle de mesure.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant le cycle de mesure, la valeur de correction du décalage est enregistrée dans une mémoire non volatile, et est alors disponible lors de cycles de mesure suivants et pour l'analyse d'erreurs.
3. Circuit pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel - dans un pont de mesure de Wheatstone (1), un signal de demi-pont (VouUHB) et le signal de pont intégral (VouwB) dans la voie de pont intégral sont appliqués à un circuit de mesure par lequel le signal de pont intégral (VouvVB) est mesuré et ledit signal de demi-pont (VouvHB) est susceptible d'être surveillé en ce qui concerne des écarts, caractérisé en ce que - un circuit de correction de décalage (7, 8, 9) est prévu pour déterminer une valeur de correction de décalage qui peut être appliquée au signal de demi-pont (Vout/HB) lors de la mesure des signaux de pont.
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