FR3080914A1 - Procede de mesure utilisant un capteur de proximite inductif relie a un cable - Google Patents
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Abstract
Procédé de mesure utilisant un capteur de proximité inductif (3) relié à un câble (2), le procédé de mesure comportant les étapes suivantes : - appliquer sur le câble une tension d'excitation (Vexc) ayant pour fréquence une fréquence de référence (fref) connue ; - acquérir une tension de mesure (Vmes) représentative d'un courant d'excitation (Iexc) qui circule dans le câble et dans le capteur sous l'effet de la tension d'excitation ; - multiplier la tension de mesure par un premier signal de référence (C1ref) pour obtenir un premier signal de mesure et par un deuxième signal de référence (C2ref) pour obtenir un deuxième signal de mesure ; - évaluer une impédance de mesure représentative d'une impédance du capteur et du câble à partir du premier signal de mesure et du deuxième signal de mesure ; - estimer une inductance du capteur ou une impédance du capteur à partir de l'impédance de mesure ; - comparer l'inductance du capteur ou l'impédance du capteur avec un seuil de détection prédéfini pour obtenir une information de proximité.
Description
L'invention concerne le domaine des procédés de mesure utilisant un capteur de proximité inductif relié à un câble.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Dans les aéronefs modernes, de nombreux, systèmes intègrent un ou plusieurs capteurs de proximité inductifs qui sont utilisés pour détecter un déplacement d'un corps mobile par rapport, à un corps fixe, ou bien la présence ou l'absence du corps mobile à proximité du corps fixe:.
Un tel. capteur de proximité· inductif est par exemple un LVDT, un RVDT, un résolveur, ou bien un simple- capteur de présence en tout ou rien.
Parmi ces systèmes, on trouve par exemple un système d'extension et de rétraction d'un atterrisseur, dans 15 lequel il convient de détecter de manière fiable qu'une trappe de train est ouverte ou fermée, et que 1'atterrisseur se trouve en position étendue· ou en position rétractée. On trouve aussi un système de roulage électrique, dans lequel il convient, de détecter· qu'un 20 organe d'entraînement d'une roué d'aéronef, par exemple un galet lui-même entraîné en rotation par un moteur électrique, se trouve dans une position engagée ou désengagée par rapport à un organe de réception solidaire en rotation de la roue.
Certains de ces capteurs de proximité inductifs sont associés â. une unité électronique de traitement « intégrée ». L'unité électronique de· traitement est alors positionnée dans le même boîtier que le capteur ou bien à proximité immédiate du capteur. L'unité 30 électronique de traitement acquiert et numérise des signaux de mesure (par exemple des tensions· ou des courants) produits par· le capteur et évalue, à partir de ces signaux de mesure et de seuils de détection prédéfinis mémorisés, 'une· information de proximité.
L'information de proximité est par exemple une distance entre un corps mobile et un corps fixe ou bien un signal tout ou rien représentatif de la présence ou de l'absence du corps mobile.
Cette solution est particulièrement complexe à mettre eh œuvre lorsque le capteur doit être positionné dans un environnement contraignant, notamment en matière de température, dé vibrations;, de chocs, de perturbations électromagnétiquës, etc. Dans un tel environnement, il est en effet difficile d'assurer que l'unité électtonique 10 de traitement présente une fiabilité· acceptable.
De plus, il est essentiel d'assurer que les positions mécaniques de la partie de mesure et de la partie cible du capteur correspondent préciséittent aux seuils de détection mémorisés dans l'unité électronique 15 de traitement. Cette exigence est parfois compliquée à respecter.
D'autres de ces capteurs de proximité inductifs sont associés à une unité- électronique de traitement «éloignée ». L'unité électro-nique de traitement est 20 alors située à une certaine distance du capteur, par exemple dans une soute- de l'aéronef . Le capteur est relié à l'unité électronique de traitement par un câble. Le capteur est alors un capteur purement passif.
Pour assurer -que les- seuils de détection sont définis correctement par rapport aux -signaux de mesure, il est nécessaire de prendre en compte 1'impédance du câble et l'impédance du capteur , mais aussi les variations en température de c-ès impédances. Cette prise en compte nécessite -des opérations de calibration complexes et coûteuses, notamment en cas de modification des interfaces mécaniques;, et en particulier en cas de modification de l a l ongueur ou du type du câb l e ut i l i sé- , OBJET DE L'INVENTION
L'invention a pour objet de résoudre les problèmes 35 qui viennent d'étrë évoqués.
RESUME DE L'INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, on propose un. procédé de mesure utilisant un capteur de proximité inductif relié à un câble, le procédé de mesure comportant les étapes d'évaluation d'impédance suivantes :
- appliquer sur le câble une tension d'excitation ayant pour fréquence une fréquence de référence· connue ;
acquérir une tension de mesure représentative d'un courant d'excitation qui circule dans le câble et dans le capteur sous l'effet de la tension d'excitation ;
multiplier la tension de mesure par un premier signal de référence pour obtenir un premier signal de mesure^ et par un deuxième signal de référence pour obtenir un deuxième signal de mesure, le premier signal de référence ayant pour fréquence la fréquence de référence, le deuxième signal dé référence ayant pour fréquence la fréquence de référence et étant en quadrature de phase avec le premier signal de référence ;
- évaluer une impédance de mesure représentative d'une impédance du capteur et du câble à partir du premier signal de mesure et du deuxième signal de mesure ;
estimer une- inductance du capteur ou une impédance du capteur à partir de l'impédance de mesure ;
comparer l'inductance du capteur ou l'impédance du capteur avec un seuil de détection prédéfini pour obtenir une information de proximité.
Le procédé de mesure selon- l'invention peut être mis en œuvre avec un capteur relié par un câble- à une unité électronique de traitement. Il ne présente donc pas les inconvénients d'une solution dans laquelle l'unité électronique de traitement est intégrée au capteur.
L'unité électronique; de traitement évalue 1'impédance de mesure représentative d'une impédance du capteur et du câble, estime une inductance du capteur ou une impédance du Capteur à partir de l'impédance de mesure, et compare l'inductance du capteur ou l'impédance du capteur avec un seuil de détection prédéfini pour 5 obtenir une information de proximité. L'unité électronique de traitement réalise ainsi une « autocompensation » pour compenser les effets de 1'impédance du capteur et du câble (et les effets de la température sur cette impédance) , et les· opérations de calibration 10 évoquées plus bot ne sont plus- nécessaires.
L'invention concerne aussi une unité électronique de traitement agencée pour mettre en œuvre un procédé de mesure tel que· celui qui vient d'être décrit.
L'invention concerne de plus un dispositif 15 comprenant une unité· électronique de traitement, un câble et un capteur dé proximité inductif.
L'invention concerne en outre un système d'extension et de rétraction d'un atterrisseur d'aéronef, comprenant un dispositif tel que celui évoqué ci-dessus.
L'invëntiori concerne aussi un système de roulage électrique d'un aéronef, comprenant un dispositif tel que celui évoqué ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront* à la lecture de la description 25 qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de 1'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera* fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels* :
3θ _ la figure 1 représente* un schéma électrique d'une unité électroniqüe de traitement dans laquelle est mise en œuvre le* procédé de mesure selon l'invention ;
- la figure 2 représente deux shunts de l'unité électronique de* traitement, un câble et un capteur ;
3*5 - la figure 3 représente un circuit d'acquisition de l'unité électronique de traitement ;
- la figure 4 représente une charge de référence et les deux shunts ;
- la figure 5 est un diagramme représentant des étapes 5 du procédé de mesure^ -selon l' invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence à la figure 1, le procédé de mesure selon l'invention est ici mis en œuvre dans une unité électronique de traitement 1. L'unité électronique de 10 traitement 1 est reliée par dés câbles 2 à une pluralité de capteurs de proximité inductifs 3.
Par «. câble », on entend ici tout ensemble de conducteur(s) électrique(s) de tout type et de longueur quelconque. Chaque 'Câble 2 possède ici en l'occurrence 15 deux conducteurs, chaque conducteur étant reliée à uneborne d'un même capteur 3.
L'unité électronique de traitement 1 comporte une partie numérique 4 et une partie analogique 5.
La partie numérique 4 comprend ici un FPGA, mais un 20 autre composant numérique de traitement pourrait aussi être utilisé : microcôntrôleury processeur, ASIC, etc.
La partie -analogique 5 comprend une pluralité de composants analogiques qui seront évoqués dans cette description. Parmi ces composants analogiques, certains 25 sont regroupés- -dans une- « boîte sale » 6 qui comprend des composants de protection contre la foudre et contre dès perturbations électromagnétiques’ susceptibles de provenir par exemple de 1'environnement de 1'unité électronique de traitement 1, des câbles 2 et des capteurs 3.
Le procédé- de mesure selon l'invention consiste tout d'abord, pour chaque capteur 3, à acquérir un signal de mesure produit par le< capteur 1.
Le signal de mesure est le courant lexc qui sera décrit plus- bas.
L'acquisition du signal de mesure permet d'estimer une inductance du capteur ou une impédance du capteur et, par comparaison avec un seuil de détection prédéfini, de produire une information de proximité. Le seuil de détection prédéfini est défini par un utilisateur et 5 mémorisé dans l'unité électronique de traitement; 1.
L'information de proximité est ici un signal tout ou rien représentatif de la présence· ou de l'absence d'un corps mobile à proximité d'un corps fixe.
L'information de proximité· pourrait être différente, 10 par exemple une distance entre le corps mobile et le corps fixe.
Ici, le seuil de détection prédéfini permet de détecter la présence; bu l'absence du corps mobile à proximité du corps fixe. On pourrait aussi avoir 15 plusieurs seuils de détection pour détecter la présence ou l'absence du corps mobile. Si l'information recherchée était une distance, on aurait alors une pluralité de seuil de détection, une valeur de distance donnée étant par exemple associée à un signal de mesure de proximité 20 compris entre deux setiils de détection successifs.
On décrit maintenant les étapes d'évaluation de l'inductance du capteur ou de l'impédance du capteur qui sont mises en œuvre.
Le FPGA comporte un module d·'excitation 10, qui 25 génère un signal de référence initial présentant une; fréquence de référence fEef connue. La fréquence de référence fœf est ici comprise entre 500Hz et 3kHz.
Le signal de référence initial est ici :
C 0ref=COS ( Cref . t ) .
Le signal de référence initial C0ref, qui est un signai numérique, est transmis à un bloc de génération sinusoïdale 11 appartenant· à la partie analogique 5 de l'unité électronique de traitement i via un bus SPI 12:. Le bloc de génération sinusoïdale 11 comprend un 35 convertisseur numérique analogique 13, un composant de référence de tension 14, un module de filtrage 15, un premier module d'amplification 16 Cou premier buffet), un deuxième module d'amplification 17 (ou deuxième buffet) et üh inverseur 18.
Le convertisseur numérique analogique 13 produit un signal de référence initial analogiquë à partir du signal de référence initial. 'Le signal de référence initial analogique^ est un signal sinusoïdal comprenant des « paliers » associés à la précision du Convertisseur numérique analogique 13. Le: signal de référence initial comporte des données numériques de commande du convertisseur numérique analogique 13.
L'amplitude du signal de référence initial analogique est définie par le composant de référence de tension 14 qui produit une référence de tension continue et précise. Le signal de référence initial analogique est alors filtré par le module de filtrage 15). On lisse ainsi le signal de référence initial analogique pour en retirer les effets de digitalisation « paliers » en sortie du convertisseur numérique analogique 13. On réduit ainsi des harmoniques présentes dans le signal de référence initial analogique, qui pourraient perturber la qualité' de la mesure.
Le premier module d'amplification 16 est relié directement à une sortie du module de filtrage 15, et produit une première tension Ve :
Ve=V0 COS (mEe£ . t ) , VO étant le gain du bloc de génération sinusoïdale 11, e t ©xef 2 . π. f re £.
Le deuxième module d'amplification 17 est relié à une sortie du module de filtrage 15 via l'inverseur 18 . Le deuxième: 'module d'amplification 17 produit une deuxième tension -Ve :
-Vë=V0 . COS (:Oref . t+n ) .
On obtient donc, entre les deux sorties différentielles du bloc de génération sinusoïdale 11, une tension d'excitation Vexc :
Vexc=2. VO . cos ( ©ref . t ) .
Cette tension d'excitation est une tension 5 différentielle.
La partie analogique 5 de l'unité électronique de traitement 1 comporte de plus deux shunts de mesure de courant : RSHUNTP et RSHÜNTM.
Les shunts RSHUNTP et RSHÜNTM sont montés chacun en 10 série avec 1'une des deux sorties différentielles du bloc de génération sinusoïdale 11.
La tension d'excitation Vexc est appliquée en entrée des shunts RSHUNTP· et RSHÜNTM.
Les sorties dés shunts RSHUNTP et RSHÜNTM' sont 15 connectées; avec des entrées d'un bloc de sélection 19 de la partie analogique 5.
Le bloc de sélection 19 comporte donc deux entrées (connectées à RSHUNTP et RSHÜNTM), ainsi que deux enttées de test 21 dont le rôle sera évoqué plus bas. Le bloc· de sélection 19 comporte aussi une pluralité de paires de sorties 22, chaque paire de sorties 22 comportant deux sorties reliées chacune via la boîte sale & à un conducteur d'un même câble 2 relié à un même capteur 3. Le bloc de sélection 19 comporte des 25 interruptêürs de mesure et un interrupteur de test.. Les interrupteurs de mesure permettent de sélectionner un capteur 3, et de relier aux deux entrées dei mesure 20 les deux sorties de la paire de sorties 22 associée audit capteur 3:. On note que les· interrupteurs de mesure 30 peuvent être des interrupteurs résistifs â bas coût, puisque, comme on le verra plus bas, la résistance· série des interrupteurs de mesure est ignorée lors de 1'évaluation des impédances de mesure. Le bloc de sélection 19 comporte également un interrupteur de test 35 reliant les entrées 20 et 21. Cet' interrupteur doit être un interrupteur faiblement résistif afin de ne pas impacter la mesure de la résistance de référence 38. Les entrées 20 sont connectées à un instant donné à une seule paire de sortie 22 OU à l'entrée 21. La position des interrupteurs est définie par un module de traitement 36 du EPGA.. Le module de traitement 36 gère ainsi la séquence de mesure et de test.
La tension d'excitation est donc appliquée sur les entrées 20 du bloc de sélection 19 (via les shunts RSHÜNTM et RHÜNTP) , sur les·· sorties de la paire de sorties 22 du capteur .2 sélectionné, et donc sur le câble 2 qui relie à l'unité électronique de traitement 1 ledit capteur 3 sélectionné.
Un courant d'excitation Iexc circule dans le câble 2 et dans· le capteur 3 sous l'effet de la tension d'excitation. Le courant d'excitation Iexc «si ici un courant différentiel.
En référence à la figure 2, le courant d'excitation est tel que :
j _ iexc _ RE — j. IM
2· Rshunt i Rprox i J i'prox-'^^fref RE+j.IM RE2+IM2 6
OÙ :
- Rshunt est la résistance· de chaque· shunt RSHUNTP et RSHÜNTM ;
- Rprox est la résistance du capteur ;
- Lprox est 1 ' induct ance du capteur ·;
- RE est la partie réelle de l'impédance de mesure, avec RE 2 · Rshunt 1 Rprox r
- IM est la partie imaginaire de l'impédance de mesure, av&c ÏH=EprQX. 2n. fref.
On note que l'inductance· du câble Lc modifie la valeur de IM en s'ajoutant à LPrOX, et que la résistance du câble Rc modifie la valeur de RE eh s'ajoutant à Rpr0K. On note aussi que la fréquence de référence fref utilisée est· suffisamment basse pour rendre la capacité du câblé
CG, ainsi que les capacités CCEM de la boîte sale 6 (non représentées sur la figure 1) négligeables dans l'estimation de 1 ' impédance: de mesure .
En référence la figure 3, la partie analogique 5 de 1'unité électronique de traitement 1 comporte un circuit d'acquisition 25 du courant d'excitation Iexc. Le circuit d'acquisition 25 comprend les shunts RSHUNTP et RSHUNTM, ainsi qu'un amplificateur différentiel 2 6, uh filtre anti-repliement 27 et un convertisséur analogique 10 numérique 28. L'amplificateur différentiel 26 comporte: deux paires d'entrées 2 9, chaque entrée d'une même paire: d'entrées 29 étant reliée à une borne: de l'un des shunts RSHUNTP et RSHUNTM. La sortie de 1'amplificateur différentiel 26 est reliée à l'entrée du convertisseur 15 analogique numérique 28 via le filtre anti-repliëment 27.
'La fréquence d'échantillonnage feeh du convertisseur analogique numérique 28 est un multiple: de la fréquence de référence fref (Ici, fech=72. fref ) . Cette fréquence d'échantillonnage sera le plus: souvent la même que: celle 20 du convertisseur numérique analogique 13 et donc du signal de référence initial.
Le coûtant d'excitation est acquis:, numérisé par le circuit d'acquisition 25 et transformé en une tension de mesure numérique V„iës représentative du courant 25 d'excitation Iexc. La tension de mesure: Vaes est alors transmise au FPGA via un bus SPI.
La tension de mesure VmeS est telle que :
= K·2· W· + + K. 2. /0. sln(wt + ou :
- φ est un déphasage d'acquisition induit par toute la chaîne d'acquisition comprenant le bloc de sélection 19, la boîte sale 6, le circuit d'acquisition 25, le câble 2 et le capteur 3 ;
— ffl 2 . Π . fref Ôref 7
- K est le gain du circuit d'acquisition 25.
Le FPGA comporte de plus un premier multiplieur 31 et un deuxième multiplieur 32.
A chaque pas; d'échantillonnage de la tension de mesure Vmes, le premier multiplieur 31 multiplie la tension de mesure par un premier signal de référence Clre£ pour obtenir un; premier signal de mesure·.
Le· premier signal de référence^ Clref a pour fréquence la fréquence de référence et est obtenu à partir du 10 signal de référence initial G-OrefLe premier signal de référence est tel que :
Clxej~Kref . COS (©ref · è ) ·
Le deuxième multiplieur 32 multiplie la tension de mesure pat un deuxième signal de référence· C2ref pour 15 obtenir un deuxième signal de mesure.
Le deuxième signal de référence C2iâf a pour fréquence la fréquence de référence et est en quadrature de phase avec le premier signal de référence Clrei. Le deuxième signal de référence est tel que :
0 C2ref Kref · sin ( ùPef . t ) ·
Le premier signal de mesure Vla est donc tel que- : Vlnj=Vmes·. Kj*e£ . COS (·ΜΖΘ£. t ) , et donc· :
Vlm = JW©Z-y°.[COs(0) + cos(2mt + φ)] + ^Β·2-^.[5ίη(φ) + sin(2a)t +
Le deuxième signal de mesure V2A est donc tel que :
72ni=Vinég . . S i n ( Wj-gf . t ) f et donc · lz2m = . [sin(0) + sin(2wt + 0)] + . [cos(0) + cos(2ûJt + φ)]ι où :
- A = ..........2 ;
re2+im2
B = } re2+im2*
Qn note que l'implémentation interne au FPGA peut être faite en virgule flottante ou en point fixe selon les besoins. les formules ci-dessus sont écrites en « continu », mais le traitement est bien réalisé à chaque pas d'échantillonnage de la tension de mesure Vmes.
Puis·, une première composante continue Demi est obtenue en moyennant le premier signal de mesure Vlm à l'aide d'un premier intégrateur 33, et une deuxième composante continue DemQ est obtenue en moyennant le deuxième signal dé mesure VP* â l'aide d'un deuxième intégrateur 34. Le premier intégrateur 33 et le deuxième intégrateur 34 réalisent chacun une intégration sur une période de référence (inverse de la fréquence de téférencej . Le temps de réponse est ainsi partalternent maîtrisé. Il serait possible d'utiliser, à la place du premier intégrateur 3/3 et du deuxième intégrateur 3/4, des filtres passe-bas numériques· pour moyenner le premier signal de mesure et le deuxième signal de mesure.
Les termes en οο3(2ω1+φ) et en 3ίη(/2ωϋφ) s'annulent sous l'effet de l'intégration, comme toute intégrale d'une fonction cosinus ou sinus sur une période d'intégration égale à un multiple de
La première composante continue· Fmes.Clref K. A K. B Dem, = C^ = ~cosW + ~T'si W sa période· propre.
Demi est telle que c
2/5
La deuxième composante continue Knes-C2ref K. A DemQ = --— = -Kref. 2. I/O
On suppose d ' acquisition φ, nul.
Le module de traitement 36 première composante continuécomposante continue DemQ/.
Le module de traitement 36
K B 2 .sin($)+ —,cos($).
DemQ est telle que dans un premier temps que le déphasage induit par la chaîne d'acquisition, est du FPGA
Demi calcule acquiert alors la et la deuxième une partie réelle et une partie imaginaire de l'impédance de mesure à partir de la première composante continue et de la deuxième composante continue :
RE =____K.(2.Demq____ (2,DemI')2+(2.DemQ')2 T.„ K.(2,DemQ)
IIVI —------—-----(2.De7Hf)2+(2.DemQ)2
On utilise alors la partie réelle et la partie imaginaire· de l'impédance de mesure pour obtenir la résistance du capteur Rprox et l'inductancë du capteur Lprox~
Rprox ~ RE ~ 2- Rshunt ~ Rc ®t
IM Lprox~ 2.u.fref~Lc
Dans· ces équations, on a intégré la résistance du câble Rc et l'inductance du cable Lc.
La connaissance de la nature et/ou de la longueur moyenne du câble 2 permet donc d'améliorer la précision de la mesure sur l'inductance du capteur 3 en la corrigeant en fonction dé l'inductance du câble 2. Cette correction n'est pas nécessairement réalisée, sa mise en œuvre dépendant de la précision de mesure requise..
En cas de changement de câble· 2, seul un paramètre (par exemple, un paramètre software où bien un paramètre FPGA traité par le FPGA) relatif au câble (type, longueur·, impédance, etc.·) est- à modifier pour réadapter le système·.
La valeur de l'inductance du capteur Lprox est alors comparée au seuil de détection pour obtenir l'information de proximité. Il serait possible de travailler· non pas avec 1 ' inductance du capteur Lprox mais son impédance (Lprox. Oter) · Le seuil de détection peut en ef fet être; défini en impédance plutôt qu'en inductance, la fréquence de référence étant connue et maîtrisée.
Bien sûr, il n'est pas nécessaire de soustraire la résistance du câble Rc et l'inductance du câble Le. Il est aussi possible d'adapter le seuil de détection en utilisant directement la partie réelle et/ou la partie imaginaire· de 1 ’ impédance de mesure-r
Qn a supposé plus tôt que le déphasage d'acquisition φ, induit par la chaîne d'acquisition, est nul. Or, généralement, le déphasage d'acquisition φ est non nul. Le procédé de mesure comporte donc une étape de test destinée à estimer le déphasage d'acquisition.
L'étape de test utilise une charge de test positionnée dans la partie analogique· 5 de l'unité électronique de traitement 1. La chargé dé test présente une impédance· de test connue dont une partie imaginaire ou une partie réelle est nulle. Ici, la partie imaginaire de la charge de test est nulle.
En référence a la figure 4, la charge de test est
| ici | une résistance de test | 38;. | ;La | résistance de test 38 | |||
| est | reliée aux | entrées | de | test | 21 | du bloc de | sélection |
| 19. | |||||||
| Lorsqu'il | convient | de réaliser l'étape | de test, | ||||
| 1'interrupteur | de test | du | bloc | de | sélection 19 | connecte |
la résistance de test 38 entre les deux shunts RSHUNTP et RS HUN TM.
L'étape de test est réalisée de la manière suivante.
La tension d'excitation Vexe est appliquée sur la résistance de test 38. Un courant de test Itegt circule dans la résistance de test; sous l'effet de la tension d'excitation. Le courant de test est acquis, numérisé par le circuit d'acquisition 25 et transformée en une tension de test Vtest numérique représentative du courant de test .
La tension de test Vt6St est multipliée par le premier signal de référence pour obtenir un premier signal de test et par le deuxième signal de référence pour obtenir un deuxième signal de test.
Puis, une première composante continue Demi est obtenue en moyennant le premier signal de test à l'aide du premier intégrateur 33, et une deuxième composante continue DemQ est obtenue en moyennant le deuxième signal de test à l'aide du deuxième intégrateur 34.
On a :
WW K. A K. B
C2ref K. A K. B DemQ = K^zvè = —^+—^· où φ est la phase d'acquisition.
Comme la partie imaginaire de la résistance de test 38 est nulle, B=0.
On a donc :
D™' = 7^ = ¥“*«-)
DemQ = V^fC2ref =
Kref.2.VQ 2
On évalue φ de la manière suivante :
φ(ταά) = arctan(^~
Afin de simplifier les calculs internes au FPGA, la fonction arctan peut être remplacée par une fonction polynomiale, par exemple par un développement de Taylor d'ordre 3, d'autant que le déphasage d'acquisition induit par une chaîne d'acquisition analogique est généralement faible.
Le déphasage d'acquisition correspond à un retard τ :
Ainsi, plutôt que de réaliser un calcul complexe à la démodulation., on utilise un module de retard 39 relié à une sortie du module d'excitation 10. Le module de retard 39 applique un retard de référence, égal au retard 5 x, au signal de référence initial pour obtenir le premier signal de référence et le deuxième signal de référence:. La tension de mesure ymes, elle, ne subit pas ce retard x.
Le retard de référence vient donc compenser le déphasage d'acquisition.
L'étape de test est alors réitérée, le premier signal de référence et le deuxième signal de référence étant retardés du retard de référence;.
On vérifie qu'une partie imaginaire de l'impédance de la résistance de test 38 estimée; via la chaîne 15 d'acquisition est bien nulle'.
On doit donc obtenir :
test — (2.Dem.l)2+(2,DemQ)2 ~ 2.Dem!
j _ K.(2.DemQ~) _ _ test (2.Deml)2+(2.DemQ)2 ~
La mesure de la résistance Rtest permet également de 20 corriger l'erreur de gain (ou de corriger une dérive inhabituelle de la valeur de la résistance de test 38). La correct ion de l'erreur de gain est faite: par la formule suivante :
— Rmesuré ~ RSHUNTP+RSHUNTM+Rtest
Du fait du calcul ratio-métrique de RE et IM, l'erreur de: gain ne fait pas: intervenir l'amplitude en sortie du bloc de génération sinusoïdale 11, ni 1'amplitude du premier signal de référence; et deuxième signal de référence /internes au FPGA.
L'unité électronique de traitement 1 réalise donc une: auto-compensation (ou auto-contrôle·) du déphasage et du gain de la chaîne d'/acquisition.
En référence à la figure 5, on résume la mise en œuvre du procédé de mesure selon 1'invention pour une pluralité de capteurs.
Le procédé de mesure comporte tout d'abord une première étape de test El, pour estimer le déphasage d'acquisition, le premier signal de référence· et le deuxième signal de référence ne présentant pas dé déphasage.
Puis, une étape de déphasage E2 est réalisée.
L'étape dé déphasage E2 consiste à appliquer un retard de référence au premier signal de référence et au deuxième signal de référence pour compenser le déphasage d'acquisition. Lé gain est aussi compensé.
Le procédé de mesure comporte ensuite une· deuxième étape de test E3, le premier signal de référence· et le deuxième signal de référence étant retardés du retard de référence. La deuxième étape de test permet de contrôler que la compensation est efficace en vérifiant qu'une partie imaginaire de 1 'impédapce de la résistance de 20 référence; 38 estimée; via la chaîne d'acquisition est bien nulle. Bien sûr, si la charge de référence avait une impédance de partie réelle nulle;, on yérifiérait au cours de la deuxième étape; de test gué la partie réelle estimée de l'impédance de la charge; de réf érence est bien nulle .
Puis, pour chaque capteur 3χ, les étapes d'évaluation d'impédance Eii sont réalisées (l'indice i varie de 1 à η, n étant le nombre de capteurs 3 ) . Les étapes; d·'évaluation permettent d'évaluer l'inductance du capteur ou l'impédance du capteur pour la comparer avec 30 le seuil de détection associé au capteur en fonction de 1'impédance de mesure.
Pour chaque capteur '3±, les étapes d'évaluation sont répétées autant que nécessaire;.
On note que la charge de test peut aussi être 35 utilisée pour contrôler la validité du signal de mesure de proximité sur une charge· de référence non inductive, au titre du BITE (pour Bullt-in Test}. Ceci est utile en particulier si les compensations de phase· et de gain delà chaîne d'acquisition sont figées (basées sur design).
Bien entendu, 1/invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que déf inie par les r e vendi c at ions-.
Ea tension d'excitation n'est pas nécessairement une tension différentielle. Une tension de mode commun pourrait être utilisée-. La solution en mode commun est moins bonne en /matière de réjection de bruit, mais est moins coûteuse et nécessite une surface· de composants moins importante.
On pourrait parfaitement mettre en œuvre le procédé de mesure -selon l'invention avec -des capteurs en mode commun. On utilise alors un seul shunt relié à un conducteur du câble-, le deuxième conducteur du câble étant connecté à la masse.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Procédé de mesure utilisant un capteur de proximité inductif (3) relié à un câblé’ (2), le procédé 5 de mesure comportant les étapes d'évaluation d'impédance suivantes· :- appliquer sur le: câble une tension d'excitation (Vexe) ayant pour fréquence une fréquence de référence (f£ef) connue ;10 - acquérir une tension de mesure (Vmes) représentative d'un courant d'excitation CIexc) qui circule dans le câble et dans le capteur sous l'effet de la tension d'excitation ;- multiplier la tension de mesure par un premier15 signal de référence (Clref) pour obtenir un premier signal de mesure et par Un deuxième signal de référence (Ο2ΐΒΪ) pour obtenir un deuxième signal de mesure, le premier signal de référence ayant pour fréquence la fréquence de référence^, le deuxième: signal de référence ayant pour 20 fréquence la fréquence de référence et étant en quadrature de phase: avec le premier signal dé référence ;- évaluer une impédance de mesure représentative d'une impédance du capteur et du câble à partir du premier: signal de mesure et du deuxième: signal de25 mesure ;- estimer une inductance du capteur ou une impédance du capteur à partir de l'impédance de mesure ;- comparer 1'inductance du capteur ou 1'impédance du capteur avec un seuil de: détection prédéfini pour obtenir30 une information de proximité:.
- 2. Procédé de mesure selon la revendication 1, dans lequel le premier signal de mesure est moyenne pour obtenir une première composante continue (Demi), le deuxième signal de mesure est moyenne pour obtenir une 35 deuxième composante continue: (DemQ) , et dans lequel une partie réelle et une partie imaginaire de 1'impédance de mesure sont obtenues à partir de la première composante continue et de la deuxième composante continue·.
- 3. Procédé de mesure selon la revendication 1, dans lequel la tension d'excitation est une tension différentielle appliquée sur deux conducteurs du câble t;2) .
- 4. Procédé de mesure selon la revendication 1, comportant en outre une étape de test consistant à appliquer la tension d'excitation sur une charge de test (38) présentant une impédance de test connue dont une partie imaginaire ou une partie réelle· est nulle, et a acquérir une tension de test (Vtest) représentative· d'un courant de test qui circule dans la charge de test sous l'effet dé la tension d'excitation.
- 5. Procédé de mesure selon la revendication 4, dans lequel la tension de test est multipliée par le premier signal de référence pour obtenir un premier Signal de test et par le deuxième signal de référence pour obtenir un deuxième signal de test.
- 6. Procède de mesure selon la revendication· 5, dans' lequel le premier· signal de test et le deuxième signal de test sont utilisés pour contrôler une validité de 1'information de proximité.
- 7. Procédé de mesure selon la revendication 5, dans· lequel le premier signal de test et le deuxième signal de test sont utilisés pour estimer un déphasage d'acquisition produit par une chaîne d'acquisition reliée au câble·.θ 1. Procédé de mesure selon la revendication 7, comprenant· en outre une étape de déphasage· consistant à appliquer un retard de référence au premier signal de référence et au deuxième signal de référence pour compenser le déphasage; d'acquisition.S. Procédé de mesure selon la revendication 8, dans lequel sont successivement mises en œuvre :- une première étape de test (El) pour estimer le déphasage d'acquisition, le premier signal de référence et le deuxième signal de référence n'étant pas retardés ;- une étape de déphasage (E2) ;- une deuxième étape de test (E3), le premier signal de référence et le deuxième signal de référence étant retardés du retard de référence, la deuxième étape de test permettant de contrôler que la compensation est efficace eh vérifiant qu'une partie imaginaire ou une partie réelle de l'impédance de la charge de référence, estimée via la? chaîne d'acquisition, est bien nulle ;- les étapes d'évaluation d'impédance· (E4i ) .
- 10. Unité électronique de traitement agencée pour mettre en œuvre un procédé de mesure selon 1'une des revendications précédentes.
- 11. Dispositif comprenant une unité électronique de traitement selon la revendication 10, un câble et un capteur de proximité inductif.
- 12. Système d'extension et de rétraction d'un atterrisseur d'aéronef, comprenant un dispositif selon la revendication 11.
- 13·. Système^ de roulage électrique· d'un aéronef', comprenant un dispositif selon la revendication 11.
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