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FR2724463A1 - METHOD FOR MEASURING AN ACCELERATION BY A MOVABLE ARMOR SENSOR AND ACCELERATION SENSOR FOR IMPLEMENTING THE METHOD - Google Patents

METHOD FOR MEASURING AN ACCELERATION BY A MOVABLE ARMOR SENSOR AND ACCELERATION SENSOR FOR IMPLEMENTING THE METHOD Download PDF

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FR2724463A1
FR2724463A1 FR9410844A FR9410844A FR2724463A1 FR 2724463 A1 FR2724463 A1 FR 2724463A1 FR 9410844 A FR9410844 A FR 9410844A FR 9410844 A FR9410844 A FR 9410844A FR 2724463 A1 FR2724463 A1 FR 2724463A1
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
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Abstract

Procédé de mesure d'une accélération, et capteur d'accélération correspondant, dans lequel on applique, à une armature mobile (2) d'un capteur d'accélération, un signal d'excitation (lM) pour repérer une position de repos de l'armature (2), on soumet l'armature mobile (2) à l'accélération à mesurer, on détecte (H2) un signal d'écart de position (EC) de l'armature (2) engendré par le signal d'excitation (lM) et dépendant de l'accélération à mesurer, pour fournir un signal de commande (ME) réglant l'intensité et le sens d'une force électrique que l'on applique à l'armature mobile (2) afin de la ramener à sa position de repos et on détermine alors la valeur de l'accélération à partir du signal de commande (ME), procédé dans lequel on applique le signal d'excitation (lM) sous la forme d'une modulation du signal de commande (ME) et le signal de commande (ME) est appliqué en permanence et engendré par intégration (20) du signal d'écart de position (EC).Method for measuring an acceleration, and corresponding acceleration sensor, in which an excitation signal (1M) is applied to a movable armature (2) of an acceleration sensor in order to identify a rest position of the armature (2), the moving armature (2) is subjected to the acceleration to be measured, a position deviation signal (EC) of the armature (2) generated by the signal d is detected (H2) 'excitation (lM) and depending on the acceleration to be measured, to provide a control signal (ME) regulating the intensity and direction of an electric force which is applied to the mobile armature (2) in order to return it to its rest position and the value of the acceleration is then determined from the control signal (ME), a process in which the excitation signal (lM) is applied in the form of a modulation of the control signal. control (ME) and the control signal (ME) is continuously applied and generated by integration (20) of the position deviation signal (EC).

Description

t Procédé de mesure d'une accélération par un capteur à armature mobilet Method of measuring an acceleration by a moving arm sensor

et capteur d'accélération pour mettre en oeuvre le procédé.  and acceleration sensor for implementing the method.

La mesure de l'accélération subie par un capteur sert à déterminer les contraintes ou le déplacement subis par une pièce mécanique solidaire du capteur. Ainsi, dans une automobile, un capteur de choc commande, en cas de choc brusque, le gonflage d'un sac à air amortisseur se déployant devant le conducteur. On connaît des capteurs comportant une armature mobile conductrice de l'électricité, de masse déterminée, qui est montée élastiquement sur un support et se déplace, sous l'action de l'accélération, vers l'une ou l'autre de deux armatures conductrices de l'électricité l'encadrant, rigidement fixées au support. Les armatures, ou électrodes, fixes sont respectivement portées à deux potentiels opposés et forment chacune, avec l'armature mobile, deux condensateurs. En l'absence d'accélération, les deux armatures, ou électrodes, fixes ont, sur l'armature mobile occupant une position à égale distance des deux armatures  The measurement of the acceleration undergone by a sensor is used to determine the stresses or the displacement undergone by a mechanical part integral with the sensor. Thus, in an automobile, a shock sensor controls, in the event of a sudden shock, the inflation of a shock absorbing air bag deploying in front of the driver. Sensors are known comprising a movable electrically conductive armature, of determined mass, which is resiliently mounted on a support and moves, under the action of acceleration, towards one or the other of two conductive armatures of electricity surrounding it, rigidly fixed to the support. The fixed armatures, or electrodes, are respectively brought to two opposite potentials and each form, with the mobile armature, two capacitors. In the absence of acceleration, the two armatures, or electrodes, fixed have, on the movable armature occupying a position equidistant from the two armatures

fixes, des effets électriques qui s'annulent.  fixed, electrical effects that cancel each other out.

Lorsque l'armature mobile se rapproche de l'une des électrodes fixes, sous lI'effet d'une accélération, la valeur de la capacité entre l'armature mobile et l'électrode fixe la plus proche s'accroît, réciproquement la valeur de la capacité entre l'armature mobile et l'électrode fixe la plus lointaine diminue. Cette variation de capacité différentielle peut être lue par un circuit de mesure de  When the mobile armature approaches one of the fixed electrodes, under the effect of an acceleration, the value of the capacitance between the mobile armature and the nearest fixed electrode increases, conversely the value of the capacity between the movable armature and the farthest fixed electrode decreases. This variation in differential capacity can be read by a circuit for measuring

capacité connecté aux électrodes fixes.  capacity connected to fixed electrodes.

3) La tension de mesure de cette capacité différentielle est un signal de position qui permet de commander une boucle de rétroaction fournissant un signal de commande déterminant les tensions moyennes des deux électrodes fixes afin de rétablir, par les forces électrostatiques appliquées à l'armature mobile, un équilibre mécanique et donc aussi électrique. La variation du signal de  3) The measurement voltage of this differential capacity is a position signal which makes it possible to control a feedback loop providing a control signal determining the average voltages of the two fixed electrodes in order to restore, by the electrostatic forces applied to the movable armature , a mechanical and therefore also an electrical balance. The variation of the signal

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commande, depuis sa valeur pour la position de repos de l'armature mobile,  control, from its value for the rest position of the movable armature,

représente alors l'accélération à mesurer.  then represents the acceleration to be measured.

Il est connu de mesurer les variations de capacité par mesure des transports de charges résultant de l'application d'échelons de tension sur les électrodes  It is known to measure variations in capacity by measuring charge transport resulting from the application of voltage steps on the electrodes.

avec des dispositifs appelés circuits à capacités commutées.  with devices called switched capacitor circuits.

Ainsi, il est connu de moduler par le signal de commande, individuellement et en sens inverses, les largeurs d'impulsions de tension, ou leur rythme d'apparition, de deux trains d'impulsions appliqués respectivement aux deux  Thus, it is known to modulate by the control signal, individually and in opposite directions, the voltage pulse widths, or their rate of appearance, of two pulse trains applied respectively to the two

électrodes, ou armatures, fixes.electrodes, or armatures, fixed.

L'amplitude de chacune de ces impulsions est vue par le circuit de mesure de capacité comme un échelon produisant des transports de charge indépendamment de la durée de ces impulsions (il y a échantillonage de niveaux de tension). La tension de mesure de capacité ainsi obtenue détermine la durée des impulsions en référence à une consigne. Cette modulation de  The amplitude of each of these pulses is seen by the capacity measurement circuit as a step producing charge transport regardless of the duration of these pulses (there is sampling of voltage levels). The capacitance measurement voltage thus obtained determines the duration of the pulses with reference to a setpoint. This modulation of

largeur d'impulsion se traduit par l'apparition d'une tension moyenne de contre-  pulse width results in the appearance of an average counter voltage

réaction sur les électrodes. Le niveau (fixe) des impulsions sert à la mesure de la position (capacité variable) et la durée (à niveau fixe) des impulsions sert à  reaction on the electrodes. The (fixed) level of the pulses is used to measure the position (variable capacity) and the duration (at fixed level) of the pulses is used to

l'asservissement de la position.position control.

Cependant, ces impulsions engendrent un bruit électrique important perturbant la mesure, du fait qu'elles doivent atteindre une amplitude importante pour avoir l'efficacité électrostatique nécessaire. En outre, cette efficacité est  However, these pulses generate a significant electrical noise disturbing the measurement, since they must reach a large amplitude to have the necessary electrostatic efficiency. In addition, this efficiency is

limitée par le fait qu'il faut prévoir des temps de garde pour l'ouverture-  limited by the fact that it is necessary to plan guard times for opening-

fermeture de portes électroniques, et surtout pour l'échantillonnage de la mesure, dans le séquencement des impulsions. La fréquence d'échantillonnage de la mesure est ainsi obligatoirement la même que celle de  closing of electronic doors, and especially for the measurement sampling, in the sequencing of pulses. The sampling frequency of the measurement is therefore necessarily the same as that of

l'asservissement, donc limitée par la réponse du système électromécanique.  enslavement, therefore limited by the response of the electromechanical system.

La présente invention vise à améliorer l'efficacité des tensions de commande appliquées en rétroaction sur les deux armatures fixes et à limiter le bruit électrique.  The present invention aims to improve the efficiency of the control voltages applied in feedback on the two fixed plates and to limit electrical noise.

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A cet effet, I'invention concerne un procédé de mesure d'une accélération, dans lequel on applique, à une armature mobile d'un capteur d'accélération, un signal d'excitation pour repérer une position de repos de l'armature, on soumet l'armature mobile à l'accélération à mesurer, on détecte un signal d'écart de position de l'armature engendré par le signal d'excitation et dépendant de l'accélération à mesurer, pour fournir un signal de commande réglant l'intensité et le sens d'une force électrique que l'on applique à l'armature mobile afin de la ramener à sa position de repos et on détermine alors la valeur de l'accélération à partir du signal de commande, caractérisé par le fait qu'on applique le signal d'excitation sous la forme d'une modulation du signal de commande et le signal de commande est appliqué en permanence et engendré par intégration du  To this end, the invention relates to a method of measuring an acceleration, in which an excitation signal is applied to a movable frame of an acceleration sensor to identify a rest position of the frame, subjecting the movable armature to the acceleration to be measured, detecting a signal of position difference of the armature generated by the excitation signal and dependent on the acceleration to be measured, to provide a control signal adjusting the intensity and direction of an electric force which is applied to the movable armature in order to bring it back to its rest position and the value of the acceleration is then determined from the control signal, characterized by the fact that the excitation signal is applied in the form of a modulation of the control signal and the control signal is applied continuously and generated by integration of the

signal d'écart de position.position deviation signal.

Ainsi, on applique une commande continue, ce qui n'engendre donc pas de bruit électrique, et le signal d'excitation peut être fixé à un niveau relativement faible, peu perturbateur, puisqu'il sert uniquement à la mesure, et non à la commande de la force électrique. Le signal d'excitation effectue une poursuite de l'équilibre électrique de l'armature mobile, chaque signal instantané d'excitation mesurant le déséquilibre instantané résiduel, c'est-à-dire l'erreur subsistant sur le signal de commande, et tendant progressivement, par  Thus, a continuous control is applied, which therefore does not generate electrical noise, and the excitation signal can be fixed at a relatively low level, not very disturbing, since it is used only for measurement, and not for electric force control. The excitation signal pursues the electrical equilibrium of the movable armature, each instant excitation signal measuring the residual instantaneous imbalance, i.e. the remaining error on the control signal, and tending gradually, by

intégration, à annuler cette erreur.  integration, to cancel this error.

On peut alors injecter le signal d'excitation à une fréquence bien plus élevée que la fréquence propre du capteur, représentée par le signal de commande, c'est-à-dire qu'on peut n'avoir qu'un très faible signal d'excitation, peu perturbateur, puisque, pour commander les moyens intégrateurs, le nombre  We can then inject the excitation signal at a frequency much higher than the natural frequency of the sensor, represented by the control signal, that is to say that we can have only a very weak signal d '' excitement, little disturbing, since, to control the integrating means, the number

élevé de signaux instantanés d'excitation compense leur faiblesse.  high of instant signals of excitement compensates for their weakness.

Avantageusement, on mesure le signal d'écart de position par une mesure de  Advantageously, the position deviation signal is measured by a measurement of

la charge électrique induite par le signal d'excitation sur l'armature mobile.  the electric charge induced by the excitation signal on the movable armature.

De préférence, on module le signal de commande par deux trains d'impulsions de mêmes amplitudes et de polarités opposées, qu'on applique respectivement à deux armatures fixes encadrant l'armature mobile et on effectue l'intégration du signal d'écart de position en synchronisme avec les impulsions de modulation. Avantageusement. les signaux nécessaires à la mesure ne limitent  Preferably, the control signal is modulated by two trains of pulses of the same amplitudes and opposite polarities, which are applied respectively to two fixed armatures framing the movable armature and the position deviation signal is integrated. in synchronism with the modulation pulses. Advantageously. the signals required for the measurement do not limit

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pas la dynamique de la commande, de sorte que l'on peut considérer qu'il y a  not the dynamics of the command, so we can consider that there is

séparation entre la mesure et l'asservissement.  separation between measurement and control.

L'invention concerne aussi un capteur d'accélération pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, comprenant, entre deux armatures fixes, une armature mobile destinée à être écartée d'une position de repos sous l'action de l'accélération à mesurer et d'un signal d'excitation, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens intégrateurs reliés à l'armature mobile pour intégrer un signal d'écart de position de l'armature engendré par le signal d'excitation et dépendant de l'accélération à mesurer, et des moyens additionneurs reliés en  The invention also relates to an acceleration sensor for implementing the method of claim 1, comprising, between two fixed frames, a movable frame intended to be moved from a rest position under the action of acceleration to be measured and an excitation signal, characterized in that it includes integrating means connected to the movable armature for integrating a position difference signal of the armature generated by the excitation signal and dependent acceleration to be measured, and adding means connected at

entrée aux moyens intégrateurs et, en sortie, aux armatures fixes.  entry to integrating means and, at exit, to fixed armatures.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme  The invention will be better understood using the following description of the form

de réalisation préférée du capteur d'accélération mettant en oeuvre le procédé de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est un schéma électrique du capteur, - les figures 2 à 4 illustrent l'évolution au cours du temps L de signaux de commande du capteur - les figures 5 et 6 illustrent la réponse temporelle du capteur lors d'une mesure et  preferred embodiment of the acceleration sensor implementing the method of the invention, with reference to the accompanying drawing, in which: - Figure 1 is an electrical diagram of the sensor, - Figures 2 to 4 illustrate the evolution during of the time L of sensor control signals - Figures 5 and 6 illustrate the time response of the sensor during a measurement and

- les figures 7 à 9 illustrent cette même réponse lors d'un test.  - Figures 7 to 9 illustrate this same response during a test.

Le capteur comporte un boîtier 1 contenant une armature mobile 2 en forme de lame souple, électriquement conductrice, reliée élastiquement au boîtier 1, mais isolée électriquement de celui-ci, et occupant une position de repos à égale distance de deux armatures planes fixes 3 et 4, elles aussi électriquement conductrices, qui sont disposées parallèlement à l'armature 2 et l'encadrent. L'armature 2 est reliée électriquement à l'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 10, qui est aussi reliée à sa sortie par un condensateur 11 en parallèle avec un interrupteur électronique 12 commandé par un signal  The sensor comprises a housing 1 containing a movable armature 2 in the form of a flexible blade, electrically conductive, elastically connected to the housing 1, but electrically isolated from the latter, and occupying a rest position equidistant from two fixed plane armatures 3 and 4, also electrically conductive, which are arranged parallel to the frame 2 and surround it. The armature 2 is electrically connected to the inverting input of an operational amplifier 10, which is also connected to its output by a capacitor 11 in parallel with an electronic switch 12 controlled by a signal

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d'horloge H1. Une entrée non inverseuse de l'amplificateur 10 est reliée à la masse. L'amplificateur 10 est ainsi monté en amplificateur de charge électrique  H1 clock. A non-inverting input of the amplifier 10 is connected to ground. Amplifier 10 is thus mounted as an electrical charge amplifier

pour mesurer la charge électrique de l'armature 2.  to measure the electrical charge of the armature 2.

La sortie de l'amplificateur 10 fournit, à travers un interrupteur électronique 13, un signal EC d'écart de position, expliqué plus loin, à une borne d'un  The output of the amplifier 10 provides, through an electronic switch 13, a position deviation signal EC, explained below, to a terminal of a

condensateur 15 relié à un autre interrupteur 14 de rappel à la masse.  capacitor 15 connected to another ground return switch 14.

L'interrupteur 13 est commandé par un signal d'horloge H2, tandis que  Switch 13 is controlled by a clock signal H2, while

l'interrupteur 14 est commandé par le signal d'horloge Hi.  the switch 14 is controlled by the clock signal Hi.

L'autre borne du condensateur 15 alimente, à travers un interrupteur électronique 16 commandé par l'horloge H1, I'entrée inverseuse d'un amplificateur 20 et un interrupteur électronique 17, commandé par le signal d'horloge H2, de rappel à la masse. Un condensateur 21 relie l'entrée  The other terminal of the capacitor 15 supplies, through an electronic switch 16 controlled by the clock H1, the inverting input of an amplifier 20 and an electronic switch 17, controlled by the clock signal H2, for recall to the mass. A capacitor 21 connects the input

inverseuse à la sortie de l'amplificateur 20, qui est ainsi monté en intégrateur.  reverser at the output of amplifier 20, which is thus mounted as an integrator.

La sortie de l'amplificateur 20 fournit un signal ME de mesure d'accélération et attaque, à travers une résistance 31 reliée en parallèle à un circuit RC série, l'entrée inverseuse d'un amplificateur 30 recevant aussi, à travers une résistance 32, des impulsions IM de faible amplitude, bien inférieure au volt,  The output of amplifier 20 provides a signal ME for acceleration measurement and drives, through a resistor 31 connected in parallel to a series RC circuit, the inverting input of an amplifier 30 also receiving, through a resistor 32 , IM pulses of low amplitude, much lower than the volt,

issues d'un générateur d'impulsions 6.  from a pulse generator 6.

Une entrée non inverseuse de l'amplificateur 30 est reliée à la masse.  A non-inverting input of the amplifier 30 is connected to ground.

L'amplificateur 30 comporte une sortie inversée, ou complémentée, et une  Amplifier 30 has an inverted or supplemented output and a

sortie directe reliée à son entrée négative à travers une résistance 33.  direct output connected to its negative input through a resistor 33.

Les entrées inverseuses de deux amplificateurs 40 et 50 sont respectivement reliées au point milieu de deux ponts résistifs diviseurs 41-42 et 43-44 respectivement alimentés, à une extrémité, par les deux sorties de 3( l'amplificateur 30 et reliés, par leur autre extrémité, à la sortie de l'amplificateur , 50 associé. Les armatures fixes 3 et 4 sont respectivement reliées aux sorties des amplificateurs 40 et 50. Les entrées positives des amplificateurs 40 et 50 sont polarisées par une source de tension continue 9. Cette source de tension continue 9 sert à prépolariser les électrodes fixes 3 et 4 à une même valeur de tension développant deux forces égales et opposées sur l'électrode mobile 2 auxquelles s'ajouteront les tensions (forces) différentielles  The inverting inputs of two amplifiers 40 and 50 are respectively connected to the midpoint of two resistive dividing bridges 41-42 and 43-44 respectively supplied, at one end, by the two outputs of 3 (amplifier 30 and connected, by their other end, at the output of the associated amplifier, 50. The fixed plates 3 and 4 are respectively connected to the outputs of amplifiers 40 and 50. The positive inputs of amplifiers 40 and 50 are biased by a DC voltage source 9. This DC voltage source 9 serves to prepolarize the fixed electrodes 3 and 4 to the same voltage value developing two equal and opposite forces on the movable electrode 2 to which will be added the differential voltages (forces)

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d'asservissement. Deux générateurs d'impulsions, 7 et 8, fournissent  enslavement. Two pulse generators, 7 and 8, provide

respectivement les signaux d'horloge H1 et H2.  the clock signals H1 and H2 respectively.

Les formes des signaux d'horloge H1 et H2 sont respectivement représentées, en fonction de temps t, sur les figures 2 et 4, tandis que les impulsions IM du  The shapes of the clock signals H1 and H2 are respectively represented, as a function of time t, in FIGS. 2 and 4, while the pulses IM of the

générateur 6 apparaissent sur la figure 3 en fonction du même temps t.  generator 6 appear in FIG. 3 as a function of the same time t.

Dans cet exemple, il est prévu un circuit d'autotest constitué d'un générateur 34 d'impulsions de test ST, en série avec un potentiomètre résistif 35, connecté  In this example, there is provided a self-test circuit consisting of a generator 34 of test pulses ST, in series with a resistive potentiometer 35, connected

entre l'entrée inverseuse de l'amplificateur 30 et la masse.  between the inverting input of amplifier 30 and ground.

Le fonctionnement du capteur va maintenant être expliqué.  The operation of the sensor will now be explained.

Les impulsions IM issues du générateur 6, qui, par l'amplificateur 30, sont dédoublées en deux impulsions opposées atteignant respectivement les armatures fixes 3 et 4, induisent chacune, sur l'armature mobile 2, une charge électrique qui, par raison de symétrie, est égale et de signe opposé à celle induite par l'autre armature fixe 4 et 3. L'armature mobile 2 ne se charge donc  The IM pulses from the generator 6, which, by the amplifier 30, are split into two opposite pulses reaching the fixed armatures 3 and 4 respectively, each induce, on the mobile armature 2, an electric charge which, for reasons of symmetry , is equal and of opposite sign to that induced by the other fixed armature 4 and 3. The movable armature 2 is therefore not loaded

pas et les amplificateurs 10 et 20 restent au repos.  steps and amplifiers 10 and 20 remain at rest.

Lors de l'application au capteur d'une accélération dirigée verticalement sur la figure 1, I'armature mobile 2 se rapproche de l'une des armatures fixes 3 et 4 et présente avec elle une capacité accrue. L'impulsion IM reçue par cette électrode fixe 3 ou 4 la plus proche induit alors un nombre accru de charges électriques sur l'armature mobile 2, tandis que l'effet inverse, de réduction du  During the application to the sensor of an acceleration directed vertically in FIG. 1, the movable armature 2 approaches one of the fixed armatures 3 and 4 and presents with it an increased capacity. The IM pulse received by this nearest fixed electrode 3 or 4 then induces an increased number of electrical charges on the movable armature 2, while the opposite effect, of reduction of the

nombre de charges induites, se produit pour l'autre armature fixe 4, 3.  number of induced charges, occurs for the other fixed armature 4, 3.

La différence de charges induites sur l'armature mobile 2 fournit le signal  The difference in charges induced on the movable armature 2 provides the signal

d'écart de position EC apparaissant en sortie de l'amplificateur 10.  position difference EC appearing at the output of amplifier 10.

L'ensemble interrupteurs-condensateur 13-17 échantillonne le signal d'écart de position EC et le transmet à l'amplificateur intégrateur 20, qui fournit en sortie  The switch-capacitor assembly 13-17 samples the position deviation signal EC and transmits it to the integrating amplifier 20, which outputs

la mesure ME de l'accélération, pouvant atteindre plusieurs volts.  ME measurement of acceleration, up to several volts.

Le signal de mesure ME est ensuite dédoublé par l'amplificateur 30, les deux signaux de mesure dédoublés, c'est-à-dire inversés l'un par rapport à l'autre de  The measurement signal ME is then split by the amplifier 30, the two measurement signals split, that is to say reversed one with respect to the other by

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part et d'autre d'une valeur de repos, étant respectivement appliqués aux armatures fixes 3 et 4 afin d'engendrer deux forces électrostatiques dont la  on either side of a rest value, being respectively applied to the fixed armatures 3 and 4 in order to generate two electrostatic forces, the

résultante tend à rappeler l'armature mobile 2 à sa position de repos, médiane.  resulting tends to recall the movable frame 2 to its rest position, median.

Pendant le régime transitoire pour retrouver la position de repos, la mesure ME fournie par l'amplificateur 20 est fausse. Les impulsions IM issues du générateur 6 induisent, comme expliqué, le signal d'écart de position EC, ici sensiblement proportionnel à l'écart de position, qui continue à être intégré par l'amplificateur 20 dont la sortie de mesure ME, et de régulation, évolue ainsi, jusqu'à l'équilibre, dans un sens tendant à annuler le signal d'écart de position EC. La figure 6 illustre l'évolution, en fonction du temps t, du signal de mesure ME, en réponse à une accélération AC représentée sur la figure 5, et montre, sous forme de marches d'amplitudes décroissantes, les intégrations successives du  During the transient state to return to the rest position, the measurement ME supplied by the amplifier 20 is false. The IM pulses from the generator 6 induce, as explained, the position deviation signal EC, here substantially proportional to the position deviation, which continues to be integrated by the amplifier 20 including the measurement output ME, and regulation, thus evolves, until equilibrium, in a direction tending to cancel the signal of position difference EC. FIG. 6 illustrates the evolution, as a function of time t, of the measurement signal ME, in response to an acceleration AC represented in FIG. 5, and shows, in the form of steps of decreasing amplitudes, the successive integrations of the

signal d'écart de position EC dans le signal de mesure ME.  position deviation signal EC in the measurement signal ME.

La régulation a ainsi lieu en boucle fermée et est effectuée au moyen de la tension "continue" que constitue le signal de mesure ME et qui est évolutive en fonction des impulsions IM, ou stimuli, du générateur 6 qui mesurent l'erreur d'asservissement et constituent une modulation du signal de mesure ME  The regulation thus takes place in a closed loop and is carried out by means of the "continuous" voltage which constitutes the measurement signal ME and which is scalable as a function of the pulses IM, or stimuli, of the generator 6 which measure the servo error and constitute a modulation of the ME measurement signal

appliqué aux armatures fixes 3 et 4.  applied to fixed reinforcement 3 and 4.

En bref, dans ce procédé, on applique à l'armature mobile 2 le signal d'excitation IM pour repérer la position de repos de l'armature 2, on soumet l'armature mobile 2 à l'accélération à mesurer, on détecte le signal d'écart de position EC de l'armature 2 engendré par le signal d'excitation IM et dépendant de l'accélération à mesurer, pour fournir le signal de commande ME réglant l'intensité et le sens d'une force électrique que l'on applique à l'armature mobile 2 afin de la ramener à sa position de repos et on détermine alors la valeur de l'accélération à partir du signal de commande ME, le signal d'excitation IM étant appliqué sous la forme d'une modulation du signal de commande ME, qui est appliqué en permanence et engendré par intégration du  In short, in this method, the excitation signal IM is applied to the mobile armature 2 to identify the rest position of the armature 2, the mobile armature 2 is subjected to the acceleration to be measured, the position deviation signal EC of the armature 2 generated by the excitation signal IM and dependent on the acceleration to be measured, to supply the control signal ME regulating the intensity and the direction of an electric force that l 'is applied to the movable armature 2 in order to return it to its rest position and the value of the acceleration is then determined from the control signal ME, the excitation signal IM being applied in the form of a modulation of the control signal ME, which is continuously applied and generated by integration of the

signal d'écart de position EC.position deviation signal EC.

Les figures 2-4 illustrent le séquencement du fonctionnement des interrupteurs.  Figures 2-4 illustrate the sequencing of the operation of the switches.

8 27244638 2724463

D'une façon générale, tous les interrupteurs sont à l'écart bloqué lorsque le signal d'horloge H1 ou H2 qui les commande est à l'état bloqué, ici  In general, all the switches are blocked off when the clock signal H1 or H2 which controls them is in the blocked state, here

correspondant à un état bas.corresponding to a low state.

Les impulsions IM issues du générateur 6 ont un front avant, ici montant, qui suit le front descendant du signal H1, tandis que leur front descendant se  IM pulses from generator 6 have a leading edge, here rising, which follows the falling edge of signal H1, while their falling edge is

produit au même instant que le front remontant de Hi.  produced at the same time as the rising front of Hi.

Le signal H2 présente des impulsions positives strictement "à l'intérieur" des impulsions IM, c'est-à-dire que le signal H2 présente une fenêtre temporelle de  The H2 signal has positive pulses strictly "inside" the IM pulses, that is to say that the H2 signal has a time window of

lecture de l'effet des impulsions IM. Le séquencement est le suivant.  reading of the effect of IM pulses. The sequencing is as follows.

Le signal Hi1 étant initialement à l'état haut, les interrupteurs 14 et 16 sont fermés, c'est-à-dire passants, et relient le condensateur 15 à la masse et à  The signal Hi1 being initially in the high state, the switches 14 and 16 are closed, that is to say passers-by, and connect the capacitor 15 to ground and to

l'amplificateur 20.amplifier 20.

A la descente du signal H1, les interrupteurs 12, 14 et 16 s'ouvrent et, ensuite, l'impulsion IM est émise et engendre le signal d'écart de position EC en sortie de l'amplificateur 10. Le signal H2 commande la fermeture, pendant la fenêtre de lecture, ou d'échantillonnage, des interrupteurs 13 et 17 et le condensateur se charge à la valeur du signal d'écart de positions EC. Le signal H1 remonte ensuite et l'impulsion IM retombe. L'interrupteur 12 élimine, entre deux  When the signal H1 goes down, the switches 12, 14 and 16 open and then the IM pulse is emitted and generates the position deviation signal EC at the output of the amplifier 10. The signal H2 controls the closing, during the reading or sampling window, of the switches 13 and 17 and the capacitor charges at the value of the position difference signal EC. The signal H1 then rises and the pulse IM drops. Switch 12 eliminates, between two

mesures, les charges induites sur l'armature mobile 2.  measurements, the charges induced on the movable armature 2.

Il est ainsi réalisé un montage d'échantillonnage et de maintien.  A sampling and maintenance assembly is thus carried out.

L'intégration du signal d'écart de position EC est ainsi effectuée, ici, en  The integration of the position deviation signal EC is thus carried out, here, in

synchronisme avec les impulsions de modulation.  synchronism with the modulation pulses.

Dans cet exemple, il a été prévu deux armatures fixes induisant des charges électriques sur l'armature mobile. D'une façon générale, il faut au moins une armature fixe exerçant sur l'armature mobile une force de rappel opposée à celle due à l'accélération, qui est proportionnelle à la masse de l'armature  In this example, two fixed armatures have been provided which induce electric charges on the movable armature. Generally, at least one fixed armature is required, exerting on the movable armature a return force opposite to that due to acceleration, which is proportional to the mass of the armature.

mobile. La force de rappel peut aussi, par exemple, être magnétique.  mobile. The restoring force can also, for example, be magnetic.

9 27244639 2724463

Le circuit d'autotest 34-35 a un effet du même type que celui du générateur 6, c'est-à-dire que l'application d'un créneau de tension par le générateur 34 crée une force électrostatique, mais qui, alors, déséquilibre l'électrode, ou masse sismique, 2. Le signal d'écart de position EC, intégré par l'amplificateur 20, a pour effet de décaler la tension de sortie ME d'une quantité proportionnelle à  The self-test circuit 34-35 has an effect of the same type as that of the generator 6, that is to say that the application of a voltage pulse by the generator 34 creates an electrostatic force, but which, then , unbalances the electrode, or seismic mass, 2. The position deviation signal EC, integrated by the amplifier 20, has the effect of shifting the output voltage ME by an amount proportional to

l'amplitude des impulsions de test ST, dans le rapport des résistances 31 et 35.  the amplitude of the ST test pulses, in the ratio of resistors 31 and 35.

Les figures 7 à 9 illustrent respectivement l'évolution temporelle des impulsions ST de test, la modulation de position P de l'électrode mobile 2 qui en résulte et  FIGS. 7 to 9 respectively illustrate the temporal evolution of the test ST pulses, the position modulation P of the mobile electrode 2 which results therefrom and

la modulation correspondante du signal de mesure ME.  the corresponding modulation of the measurement signal ME.

On peut ainsi effectuer l'autotest en temps réel, sans désactiver les fonctions  It is thus possible to perform the self-test in real time, without deactivating the functions

du capteur, et en particulier en maintenant le fonctionnement en boucle fermée.  of the sensor, and in particular by maintaining closed loop operation.

En outre, l'autotest est bidirectionnel et le déplacement commandé de l'armature mobile 2 est réglable par action sur le potentiomètre 35 et peut atteindre la pleine échelle. De plus, I'autotest crée une excitation mécanique de la masse sismique 2, équivalente à une accélération, sans qu'il soit nécessaire, lorsqu'on veut, en production, effectuer une sorte de rodage du capteur, de  In addition, the self-test is bidirectional and the controlled movement of the movable armature 2 is adjustable by action on the potentiometer 35 and can reach full scale. In addition, the self-test creates a mechanical excitation of the seismic mass 2, equivalent to an acceleration, without it being necessary, when one wants, in production, to perform a sort of running-in of the sensor,

monter le capteur sur un pot vibrant.  mount the sensor on a vibrating pot.

27244632724463

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure d'une accélération, dans lequel on applique, à une armature mobile (2) d'un capteur d'accélération, un signal d'excitation (IM) pour repérer une position de repos de l'armature (2), on soumet l'armature mobile (2) à l'accélération à mesurer, on détecte (H2) un signal d'écart de position (EC) de l'armature (2) engendré par le signal d'excitation (IM) et dépendant de l'accélération à mesurer, pour fournir un signal de commande (ME) réglant l'intensité et le sens d'une force électrique que l'on applique à l'armature mobile (2) afin de la ramener à sa position de repos et on détermine alors la valeur de l'accélération à partir du signal de commande (ME), caractérisé par le fait qu'on applique le signal d'excitation (IM) sous la forme d'une modulation du signal de commande (ME) et le signal de commande (ME) est appliqué en permanence et engendré par intégration (20) du signal d'écart de position  1. A method of measuring an acceleration, in which an excitation signal (IM) is applied to a movable armature (2) of an acceleration sensor to locate a rest position of the armature (2 ), the movable armature (2) is subjected to the acceleration to be measured, a position deviation signal (EC) of the armature (2) generated by the excitation signal (IM) is detected (H2) and depending on the acceleration to be measured, to provide a control signal (ME) regulating the intensity and the direction of an electric force which is applied to the movable armature (2) in order to bring it back to its position of rest and the acceleration value is then determined from the control signal (ME), characterized in that the excitation signal (IM) is applied in the form of a modulation of the control signal ( ME) and the control signal (ME) is applied continuously and generated by integration (20) of the position deviation signal (EC).(EC). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on mesure le signal d'écart de position (EC) par une mesure de la charge électrique induite par le signal  2. Method according to claim 1, in which the position deviation signal (EC) is measured by a measurement of the electric charge induced by the signal. d'excitation (IM) sur l'armature mobile (2).  excitation (IM) on the movable frame (2). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on module le  3. Method according to one of claims 1 and 2, wherein the module is modulated signal de commande (ME) par deux trains d'impulsions de mêmes amplitudes et de polarités opposées, qu'on applique respectivement à deux armatures  control signal (ME) by two pulse trains of the same amplitudes and opposite polarities, which are respectively applied to two armatures fixes (3,4) encadrant l'armature mobile (2).  fixed (3,4) framing the movable frame (2). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on effectue l'intégration du signal d'écart de position (EC) en synchronisme (H1) avec les impulsions de  4. Method according to claim 3, in which the integration of the position deviation signal (EC) is carried out in synchronism (H1) with the pulses of modulation (IM).modulation (IM). 5. Capteur d'accélération pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, comprenant, entre deux armatures fixes (3,4), une armature mobile (2) destinée à être écartée d'une position de repos sous l'action de l'accélération à mesurer et d'un signal d'excitation (IM), caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens intégrateurs (20) reliés à l'armature mobile (2) pour intégrer un signal d'écart de position (EC) de l'armature (2) engendré par le signal d'excitation (IM) et dépendant de l'accélération à mesurer, et des il 2724463 moyens additionneurs (30) reliés en entrée aux moyens intégrateurs (20) et, en  5. Acceleration sensor for implementing the method of claim 1, comprising, between two fixed frames (3,4), a movable frame (2) intended to be moved from a rest position under the action of the acceleration to be measured and of an excitation signal (IM), characterized in that it comprises integrating means (20) connected to the movable armature (2) for integrating a position deviation signal (EC) of the armature (2) generated by the excitation signal (IM) and dependent on the acceleration to be measured, and there 2724463 adding means (30) connected as input to the integrating means (20) and, in sortie, aux armatures fixes (3,4).outlet, with fixed armatures (3,4). 6. Capteur selon la revendication 5, dans lequel un amplificateur (10) de mesure de charges électriques est relié en entrée à l'armature mobile (2) et, en  6. The sensor as claimed in claim 5, in which an amplifier (10) for measuring electrical charges is connected at the input to the mobile armature (2) and, in sortie, aux moyens intégrateurs (20).  outlet, to the integrating means (20). 7. Capteur selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel des moyens  7. Sensor according to one of claims 5 and 6, wherein means d'échantillonnage et de maintien (13-17) sont agencés pour prélever sur io l'armature mobile (2), en synchronisme avec un rythme d'apparition du signal d'excitation (IM), le signal d'écart de position (EC) et pour le présenter à  sampling and holding (13-17) are arranged to take from the mobile armature (2), in synchronism with a rate of appearance of the excitation signal (IM), the position deviation signal ( EC) and to present it to l'entrée des moyens intégrateurs (20).  the input of the integrating means (20). 8. Capteur selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel il est prévu des  8. Sensor according to one of claims 5 to 7, in which there are provided moyens d'autotest (34, 35) agencés pour, par l'intermédiaire des armatures fixes (3, 4), transmettre à l'armature mobile (2) un signal de test (ST) lui  self-test means (34, 35) arranged to, via the fixed armatures (3, 4), transmit a test signal (ST) to the mobile armature (2) appliquant une accélération déterminée.  applying a determined acceleration.
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