FR2655796A1 - Detecteur de passage par un seuil, et procede associe de traitement de signal. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un appareil permettant de former un signal de sortie à niveaux binaires qui possède une unique transition représentative du passage du signal de sortie d'un capteur par un seuil. Le signal de sortie du capteur est appliqué aux entrées de deux circuits de traitement de signaux, le premier circuit (23) produisant un premier signal qui possède une transition relativement rapide représentant le passage par le seuil. Le deuxième circuit (34) produit un deuxième signal de sortie qui est représentatif d'une version intégrée du signal du capteur. Dans le mode de réalisation préféré, une bascule (46) reçoit le premier signal sur une entrée d'horloge (C) et le deuxième signal sur une entrée de données (D). L'entrée de positionnement (S) de la bascule peut également recevoir le deuxième signal. Le signal de sortie résultant de la bascule possède une unique transition représentant le passage par le seuil, indépendamment des passages par le seuil induits par le bruit, du signal de sortie du capteur.

Description

La présente invention concerne de façon générale un pro-

cédé et un circuit permettant de détecter le passage du signal de sortie d'un capteur par un seuil et de produire un autre signal, typiquement sous forme binaire, qui est exempt de bruit et qui

identifie avec précision le passage par le seuil.

Dans un détecteur de seuil selon la technique antérieure (quelquefois appelé un détecteur de "passage par zéro"), le signal de sortie d'un capteur est traité par un circuit tel que représenté

sur la figure 1.

Dans le montage illustré, un capteur 10 (par exemple un

capteur à reluctance) crée un signal de sortie A qui, comme repré-

senté par la forme d'onde A de la figure 2, est un signal de type sinusoidal se superposant à un niveau de seuil V A un instant t 1, le signal A coupe le seuil V, ce qui produit un "passage par le

seuil" Dans le cas o le niveau de seuil V est zéro volt, la tran-

sition apparaissant en t 1 est appelée un "passage par zéro" La fonction du circuit représenté sur la figure 1 est de crééer un signal de sortie binaire qui possède une unique transition (par opposition à des transitions multiples non voulues) en t 1, et qui est sensiblement exempt de tout bruit pouvant se superposer au signal A. On se reporte de nouveau à la figure 1 Le signal A est appliqué à l'entrée d'un détecteur 12 de passage par zéro (ou de passage par un seuil), qui produit un signal de sortie B à niveaux binaires (voir la forme d'onde B sur la figure 2) possédant une

transition positivement orientée qui se produit à l'instant t 1.

Le signal A du capteur est également appliqué à un inté-

grateur 14, qui applique une version intégrée du signal A à un détecteur de seuil 16 Le signal de sortie du détecteur 16 est un signal binaire C (voir la forme d'onde C de la figure 2) Ce signal C est appliqué à l'entrée d'horloge (C) d'une bascule 18, tandis que le signal B est appliqué à l'entrée de repositionnement (R) de

cette même bascule.

La fonction de la bascule est de produire un signal de sortie D exempt de bruit (voir la forme d'onde D de la figure 2)

qui possède une transition "armement" et une transition "déclenche-

ment" On introduit la transition "armement" dans le but d'établir

un niveau d'amplitude à partir duquel on peut produire la transi-

tion "déclenchement" La transition "déclenchement" est la transi-

tion importante, car elle représente l'instant o le signal du capteur effectue son passage par le seuil Dans une application typique aux automobiles, la transition "déclenchement" est comptée,

ou utilisée d'une autre manière, pour former une référence tempo-

relle destinée à un injecteur de carburant, ou un dispositif ana-

logue.

Un problème associé à l'approche qui vient d'être pré-

sentée est que, dans certaines applications, un circuit supplémen-

taire peut être nécessaire pour assurer que le signal intégré du capteur (c'est-à-dire le signal formé par l'intégrateur 14 et le détecteur à seuil 16) possède un temps de montée et, ou bien, un temps de descente suffisamment rapides pour synchroniser de manière fiable l'armement du signal de sortie Sur la figure 1, par exemple, le signal appliqué à l'entrée d"'horloge" de la bascule 18 doit avoir une transition relativement rapide pour synchroniser de

manière fiable la bascule et, par conséquent, produire la transi-

tion d"'armement" représentée par la forme d'onde D Alors que, dans de nombreuses applications, la bascule peut être synchronisée de manière fiable si le signal intégré du capteur est traité de manière appropriée (par exemple par incorporation d'un circuit de conformation d'impulsion à l'intérieur du détecteur de seuil 16, ou en supplément de celui-ci), il est préférable d'obtenir le signal de sortie de manière différente pour minimiser le risque que soit produit un signal de sortie du type "armement" et "déclenchement" incorrect, tout en assurant que le signal de sortie reste dénué de

transitions multiples non voulues.

C'est un but général de l'invention de fournir un procédé et un appareil perfectionnés permettant de produire un signal de sortie, précis et fiable, représentatif du passage par un seuil du

signal d'un capteur.

Un autre but de l'invention est de produire un semblable signal de sortie ne comportant pas de multiples transitions non voulues.

La description, conçue à titre d'illustration de l'inven-

tion, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéris-

tiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: O 5 la figure 1, qui a été discutée ci-dessus, montre un détecteur de seuil selon la technique antérieure; la figure 2 montre diverses formes d'onde produites par le détecteur de la figure 1; la figure 3 est un schéma simplifié d'un détecteur de seuil selon l'invention; la figure 4 montre des formes d'onde produites par le détecteur de la figure 3; La figure 5 représente un circuit logique de sortie pouvant aussi être utilisé avec le détecteur de la figure 3; et La figure 6 représente un autre circuit logique de

sortie, qui peut être utilisé avec le détecteur de la figure 3.

On se reporte à la figure 3, qui représente un détecteur de seuil 20 incorporant les particularités de l'invention Ce détecteur de seuil comporte un capteur 22, qui produit, en un noeud A, un signal de capteur tel que représenté par la forme d'onde A de la figure 4 Cette forme d'onde décrit un cycle d'un signal de capteur, qui commence à l'instant T 1, effectue un passage par un

seuil, indiqué en 28, à l'instant T 3, et se termine à l'instant T 5.

Un premier circuit classique de traitement de signal 23,

comportant un comparateur 24, reçoit le signal du capteur en prove-

nance du noeud A Le circuit 23 de traitement de signal produit, en un noeud C, un premier signal (voir la forme d'onde C de la

figure 4) qui possède une transition 26 relativement rapide repré-

sentant le passage par le seuil, 28, du signal de capteur De pré-

férence, une seule transition 26 se produira, mais, comme repré-

senté, une doub Le transition (indiquée par les deux Lignes verti-

cales voisines de l'instant T 3) peut apparaître en raison d'un bruit dans le signal de capteur (forme d'onde A) pouvant apparaître sous la forme d'un ou plusieurs passages par le seuil au voisinage du temps T 3 Ces passages multiples par le seuil peuvent donner naissance à des transitions multip Les correspondantes du signa L présent sur Le noeud C. On voit aussi que La forme d'onde C est associée à des transitions multip Les 30 antérieures à L'instant Tl, et à d'autres

transitions multiples 32 postérieures à L'instant T 5 Les transi-

tions multiples 30 montrent comment La présence d'un bruit sur Le signal de capteur au noeud A peut amener L'apparition d'une ou

plusieurs transitions dans le signal au noeud C avant l'instant Tl.

De La même façon, Les transitions multiples 32 montrent comment la

présence d'un bruit sur le signal de capteur peut amener L'appari-

tion d'une ou plusieurs transitions dans le signal présent sur le noeud C après L'instant T 5 Le point important à comprendre est qu'il peut y avoir de multiples transitions induites par le bruit

dans le signal présenté sur le noeud C, au lieu d'une unique tran-

sition à chacun des instants T 2, T 3 et T 5, et ces transitions mul-

tiples peuvent se produire au hasard Malgré ces transitions mul-

tiples, il est important que le détecteur de seuil 20 produise un

signal de sortie qui ne possède qu'une seule transition représen-

tant le passage du signa L du capteur par le seuil.

On se reporte de nouveau à la figure 3 Un deuxième cir-

cuit de traitement de signal, 34, comportant un intégrateur RC (résistance 36 et condensateur 38) et un comparateur 40, reçoit le signal du capteur en provenance du noeud A Ce deuxième circuit de traitement de signal produit, au noeud D, un deuxième signal (voir la forme d'onde D) qui possède des transitions 42 et 44 entre un premier niveau (H, ou haut) et un deuxième niveau (L, ou bas), et

qui est représentatif d'une version intégrée du signal du capteur.

Pour produire ce signal de sortie, le circuit 34 de traitement de

signal intégre d'abord le signal du capteur au moyen de L'intégra-

teur RC afin de produire, sur le noeud B, un signal intégré tel que représenté par La forme d'onde B de la figure 4 Le circuit 34 de traitement de signal compare ensuite, en utilisant le comparateur et son circuit associé, le signal intégré présent sur le noeud B avec un niveau de seuil T, et produit le signal de sortie sur le noeud D Comme on peut s'en rendre compte à l'aide de la forme d'onde D, le signal de sortie subit La transition 42 lorsque le signal intégré (forme d'onde B) dépasse le niveau de seuil T, et il subit la transition 44 lorsque le signal intégré tombe au-dessous du niveau de seuil T On peut également voir que les transitions multiples 42, 44 peuvent se produire du fait de l'existence de bruit sur le signal intégré Toutefois, le mode de réalisation représenté de l'invention empêche que de semblables transitions multiples dans la forme d'onde D ne produisent des transitions multiples dans le signal de sortie final (forme d'onde E) produit

par le détecteur deseuil 20.

On revient à la figure 3 Un circuit logique de sortie, représenté sous la forme d'une bascule de "type D" 46 (par exemple le type MC 14013 B, fabriqué par la société Motorola, Inc) reçoit les signaux des noeuds C et D afin de produire un signal de sortie (voir forme d'onde E) sur un fil de sortie E Selon un premier

aspect de l'invention, les premier et deuxième signaux (venant res-

pectivement des noeuds C et D) sont traités de la manière sui-

vante: il y a maintien du signal de sortie (E) à un niveau donné (par exemple le niveau H) tandis que le deuxième signal est à son premier niveau (par exemple au niveau H); lorsque le deuxième signal atteint son deuxième niveau (par exemple le niveau L), le signal de sortie E est autorisé à subir une transition, de son niveau donné (H) à un deuxième niveau (L); puis la transition

relativement rapide 26 du premier signal (forme d'onde C) est uti-

lisée pour synchroniser le signal de sortie E sur le deuxième niveau (L) Comme discuté plus en détail ci-dessous, cette technique utilise la transition 26, qui est relativement rapide, (par opposition à l'utilisation d'une version accélérée du signal intégré du capteur), pour produire un signal de sortie E qui n'a qu'une seule transition (à l'instant T 3) représentant le passage du signal du capteur par le seuil, indépendamment des transitions multiples possibles qui sont représentées dans les formes d'onde C et D.

Comme on peut le voir sur la figure 3, la bascule 46 pos-

sède une entrée d'horloge (C) recevant le premier signal en prove-

nance du noeud C, et une entrée de données (D) recevant le deuxième signal en provenance du noeud D Dans ce mode de réalisation, l'entrée de positionnement (S) de la bascule reçoit également le

signal du noeud D, et l'entrée de repositionnement (R) est con-

nectée à la terre La sortie Q de la bascule produit le signal de sortie E. La bascule 46 fonctionne de la manière suivante Le signal de sortie E est maintenu au niveau H jusqu'à l'apparition de la transition positivement orientée 26 du signal d'horloge (forme d'onde C), à l'instant (T 3) o le signal de sortie Q prend l'état du signal d'entrée D Puisque le signal d'entrée D est bas à l'instant T 3, le signal E subit une transition négativement orientée 48 Cette transition 48 représente le passage par le seuil, 28, du signal du capteur On note aussi que la transition d'horloge, ou de cadencement, 26 se produit tandis que le signal d'entrée D est stable; ainsi, il ne se produit pas à l'instant T 3

ou en son voisinage des transitions multiples dans le signal pré-

sent sur l'entrée D de la bascule Ainsi, même si des transitions multiples 26 se produisent dans la forme d'onde C, le signal de sortie E n'aura qu'une seule transition, 48 La transition unique 48 peut se déplacer quelque peu, vers la gauche ou vers la droite par rapport à sa position illustrée, sous l'effet de variations de la position de la transition 26 qui sont dues au bruit, mais une

seule transition 48 sera produite.

Après que la transition 48 a eu lieu, le signal de sortie E est maintenu au niveau L aussi longtemps que la forme d'onde D

reste à son niveau L, indépendamment d'autres transitions apparais-

sant dans la forme d'onde C Le signal d'entrée de positionnement appliqué à la bascule commande le signal de sortie E pour l'amener

au niveau haut de nouveau (transition 50) sous l'effet d'une tran-

sition positivement orientée 44 de la forme d'onde D Ayant été ainsi excité au niveau haut, le signal E n'est pas influencé par d'éventuelles transitions multiples 32 ou 44 des formes d'onde C et D. La technique de l'invention permettant de produire le signal de sortie E n'est pas limitée à l'emploi de bascules de type

D telles que représentées sur la figure 3 D'autres types de cir-

cuits logiques peuvent être employés, ou bien d'autres configura-

tions de bascules de type D peuvent aussi être utilisées Une semblable autre possibilité est illustrée sur la figure 5 Dans ce

mode de réalisation, une bascule 52 possède une sortie Q qui pro-

duit le signal de sortie E, une entrée de positionnement recevant la forme d'onde D, et une entrée d'horloge recevant la forme d'onde C, tout cela comme représenté dans le mode de réalisation de la figure 3 Toutefois, dans le mode de réalisation de la figure 5, l'entrée de données (D) est connectée à la terre Ceci signifie que la transition 48 se produit de la manière décrite pour le mode de réalisation de la figure 3, mais que la transition 50 est produite par le passage au niveau haut du signal d'entrée de positionnement, qui a lieu lorsque le signal D revient à son niveau H Comme pour le mode de réalisation de la figure 3, le signal de sortie E est

exempt de transitions multiples.

Un autre mode de réalisation est représenté sur la

figure 6 Ici, une bascule 54 possède une entrée de repositionne-

ment (R) recevant la forme d'onde D, une entrée d'horloge (C) rece-

vant la forme d'onde (C), une entrée de données (D) connectée à une tension + 5 V, et une borne de sortie Q sur laquelle la forme d'onde

E est produite Selon cette disposition, une transition 48 est pro-

duite dans le signal de sortie E sous l'effet d'une transition positivement orientée 26 de la forme d'onde C, et une transition 50

se produit en réponse au fait que le signal d'entrée de reposition-

nement est amené à l'état haut par une transition 44 de la forme d'onde D Cette disposition élimine également les transitions multiples du signal de sortie E.

Une particularité des modes de réalisation discutés ci-

dessus est qu'ils utilisent tous le signal de passage par un seuil qui est produit par le premier circuit 33 de traitement de signaux pour cadencer, ou synchroniser, le signal de sortie Puisque le signal de sortie du premier circuit 23 de traitement de signaux tend à avoir toujours une transition relativement rapide qui peut être utilisée de manière fiable dans un but de cadencement, il est

moins nécessaire d'incorporer un circuit de conformation d'impul-

sion dans Le deuxième circuit 34 de traitement de signaux pour assurer que son signal de sortie comporte une transition rapide qui peut être utilisée pour la synchronisation En outre, tous les modes de réalisation produisent un signal de sortie qui est exempt de transitions multiples non voulues, même en présence de bruit sur

le signal du capteur.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,

à partir du procédé et du dispositif dont la description vient

d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limi-

tatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre

de l'invention.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1 Procédé destiné à être mis en oeuvre dans un système qui traite un signal de capteur présentant un passage par un seui L

afin de former: (a) un premier signal ayant une transition relati-

vement rapide qui représente le passage du signal du capteur par le

seuil, et (b) un deuxième signal, binaire, qui présente des transi-

tions entre un premier et un deuxième niveau et qui est représen-

tatif d'une version intégrée du signal du capteur, le procédé visant à traiter les premier et deuxième signaux afin de former un signal de sortie à niveaux binaires, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: 1) maintenir le signal de sortie à un niveau A donné, tandis que le deuxième signal est à son premier niveau; 2) Lorsque le deuxième signal atteint son deuxième niveau, autoriser le signal de sortie à subir une transition du niveau donné A à un deuxième niveau B, puis

3) uti Liser la transition du premier signal pour synchro-

niser le signal de sortie sur le deuxième niveau B. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les opérations suivantes: 4) maintenir le signal de sortie au deuxième niveau B aussi longtemps que le deuxième signal reste à son deuxième niveau, indépendamment d'autres transitions du premier signa L 3 Détecteur de passage par un seuil, comportant un capteur ( 22) servant à produire un signal de capteur qui présente un passage par un seuil; un premier circuit ( 23) de traitement de signaux, recevant le signal du capteur et servant à produire un premier signal qui possède une transition relativement rapide représentant le passage du signal de capteur par le seuil;

un deuxième circuit ( 34) de traitement de signaux, rece-

vant le signal du capteur et servant à produire un deuxième signal qui présente des transitions entre un premier et un deuxième niveau et qui est représentatif d'une version intégrée du signal du capteur; et un circuit de sortie ( 46; 52; 54), recevant les premier et deuxième signaux et servant à produire un signal de sortie qui possède une transition d'amplitude représentant le passage du signal du capteur par le seuil; caractérisé en ce que le circuit de sortie comporte un circuit logique ( 46; 52; 54) possédant une entrée d'horloge (C) qui reçoit le premier signal et une deuxième entrée (D, S; S; R) qui reçoit le deuxième signal, le circuit logique réagissant à la transition subie par le premier signal en faisant passer rapidement le signal de sortie d'un premier niveau logique à un deuxième niveau logique, de façon à produire une transition d'amplitude

représentant le passage du signal du capteur par le seuil.

4 Détecteur de passage par un seuil selon la revendica-

tion 3, caractérisé en ce que le circuit logique comprend une bas-

cule ( 46) possédant une entrée d'horloge (C) qui reçoit le premier

signal et une entrée de données (D) qui reçoit le deuxième signal.

Détecteur de passage par un seuil selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que la bascule possède aussi une entrée

de positionnement (S) qui reçoit le deuxième signal.

6 Détecteur de passage par un seuil selon la revendica-

tion 4, caractérisé en ce que la bascule possède aussi une entrée

de repositionnement (R) qui est couplée à un potentiel de réfé-

rence.

7 Détecteur de passage par un seuil selon la revendica-

tion 3, caractérisé en ce que le circuit logique comprend une bas-

cule ( 54) possédant une entrée d'horloge (C) qui reçoit le premier signal et une entrée de repositionnement (R) qui reçoit le deuxième signal.

8 Détecteur de passage par un seuil selon la revendica-

tion 7, caractérisé en ce que la bascule comporte aussi une entrée

de données (D) qui est couplée à une source de tension positive.

9 Détecteur de passage par un seuil destiné à être uti-

lisé avec un capteur ( 22) dont le signal de sortie subit un passage par un seuil, le détecteur étant caractérisé en ce qu'il comprend:

un premier circuit ( 23) de traitement de signaux, rece-

vant le signal du capteur et servant à produire un premier signal

qui possède une transition relativement rapide représentant le pas-

sage du signal du capteur par le seuil;

un deuxième circuit ( 34) de traitement de signaux, rece-

vant le signal du capteur et servant à produire un deuxième signal qui présente des transitions entre un premier et un deuxième niveau et qui est représentatif d'une version intégrée du signal du capteur; et une bascule ( 46, 52) possédant une sortie (Q), une entrée d'horloge (C) et une entrée de positionnement (S), l'entrée

d'horloge (C) recevant le premier signal et l'entrée de positionne-

ment (S) recevant le deuxième signal.

Détecteur de passage par un seuil selon la revendica-

tion 9, caractérisé en ce que la bascule ( 46) comporte aussi une

entrée de données (D) qui reçoit le deuxième signal.