FR2671651A1 - SYSTEM FOR MEASURING TWO VARIABLE QUANTITIES. - Google Patents
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Abstract
Une première et une deuxième quantités variables, par exemple une pression et une température, la valeur de la première quantité variable étant affectée par les changements de la valeur de la deuxième quantité variable, sont mesurées par un système comprenant un capteur (20) comportant un élément de pont résistif (21). Un premier et un deuxième signaux, résultant du déséquilibre et du changement de résistance globale de l'élément de pont sous l'action des première et deuxième quantités variables respectives, sont envoyés à un module électronique (22). Un circuit intégré spécifique de l'application (ASIC 46) porté par une carte de circuit imprimé (PCB 23), traite les premier et deuxième signaux " avec des valeurs étalonnées conservées dans une mémoire EEPROM (45) portée par une carte (PCB 24) du module(22) et il fournit des signaux représentatifs de la valeur corrigée vraie de la première quantité variable et de la valeur de la deuxième quantité variable. Un avantage du système est que l'énergie est fournie au système et les mesures de données sont fournies par le système sur une seule paire de conducteurs, ce qui n'est pas possible si on utilise deux capteurs, c'est-à-dire un pour chaque quantité variable.A first and a second variable quantity, for example a pressure and a temperature, the value of the first variable quantity being affected by the changes in the value of the second variable quantity, are measured by a system comprising a sensor (20) having a resistive bridge element (21). A first and a second signal, resulting from the imbalance and the change in overall resistance of the bridge element under the action of the respective first and second variable quantities, are sent to an electronic module (22). An application specific integrated circuit (ASIC 46) carried by a printed circuit board (PCB 23), processes the first and second signals "with calibrated values stored in an EEPROM memory (45) carried by a card (PCB 24) ) of the module (22) and provides signals representative of the corrected true value of the first variable quantity and the value of the second variable quantity. An advantage of the system is that power is supplied to the system and the data measures are supplied by the system on a single pair of conductors, which is not possible if two sensors are used, i.e. one for each variable quantity.
Description
ii
SYSTEME DE MESURE DE DEUX QUANTITES VARIABLES SYSTEM FOR MEASURING TWO VARIABLE QUANTITIES
La présente invention concerne un système pour The present invention relates to a system for
la mesure de deux quantités variables. the measurement of two variable quantities.
On a souvent besoin de mesurer deux quantités variables, par exemple une pression et une température, lorsque la sortie d'un capteur mesurant une des quantités variables, par exemple la pression, est affectée par des changements de l'autre quantité variable, par exemple la température Un exemple d'une telle nécessité est le cas de la mesure et de l'affichage de la pression intérieure We often need to measure two variable quantities, for example pressure and temperature, when the output of a sensor measuring one of the variable quantities, for example pressure, is affected by changes in the other variable quantity, for example temperature An example of such a necessity is the case of measuring and displaying the internal pressure
de pneumatiques de roues de véhicule, par exemple de pneu- vehicle wheel tires, for example tire-
matiques de roues de train d'atterrissage d'avion, tout aircraft landing gear wheels, all
en surveillant et en indiquant en même temps la tempéra- by monitoring and at the same time indicating the temperature
ture d'échauffement des roues En particulier dans une application à un train d'atterrissage d'avion, on a en outre besoin qu'un système pour la mesure de la pression et de la température soit réalisé sous la forme d'une Overheating of the wheels In particular in an application to an aircraft landing gear, there is also a need for a system for measuring the pressure and the temperature to be produced in the form of a
unité légère et de dimension minimale. light unit and minimal dimension.
On peut rencontrer une exigence similaire, par exemple, dans la mesure de la charge ou du couple et de A similar requirement may be encountered, for example, in the measurement of load or torque and
la température.temperature.
GB -A-2 122 757 décrit un dispositif de mesure d'un ou plusieurs paramètres, par exemple la pression et/ GB -A-2 122 757 describes a device for measuring one or more parameters, for example the pressure and /
ou la température, existant à l'intérieur d'un pneumati- or the temperature, existing inside a pneumati-
que sur une roue de véhicule Un inconvénient de ce dis- that on a vehicle wheel A disadvantage of this dis-
positif est que, lorsqu'on veut mesurer à la fois la pres- positive is that when you want to measure both the pressure
sion et la température, il faut prévoir un capteur de pression et un capteur de température qui nécessitent temperature and temperature, a pressure sensor and a temperature sensor must be provided
chacun une paire de conducteurs d'amenée d'énergie élec- each a pair of electric power supply conductors
trique pour leur alimentation.stick for their food.
US-A-4 703 650 décrit un circuit de codage de la valeur de deux variables mesurées dans un pneumatique de roue de véhicule, qui permet de transmettre la valeur des variables au corps du véhicule Toutefois, un système US-A-4 703 650 describes a circuit for coding the value of two variables measured in a vehicle wheel tire, which makes it possible to transmit the value of the variables to the vehicle body However, a system
dont fait partie ce circuit de codage utilise deux cap- which this coding circuit is a part of uses two
teurs pour mesurer les deux variables, par exemple un dé- to measure the two variables, for example a
tecteur de température au silicium pour mesurer la tempéra- silicon temperature sensor to measure the temperature
ture et une jauge piézorésistive pour mesurer la pression. ture and a piezoresistive gauge to measure the pressure.
Un objet de la présente invention est de procu- rer un système pour mesurer deux quantités variables avec An object of the present invention is to provide a system for measuring two variable quantities with
un seul capteur.a single sensor.
En conséquence, suivant un premier aspect, la présente invention procure un procédé de mesure d'une première et d'une deuxième quantités variables, comprenant les opérations de: activation de moyens de détection comportant un élément à pont résistif; obtention d'un premier signal représentatif de la première quantité variable, fourni par les moyens de détection du fait du déséquilibre de l'élément à pont résistif sous l'action de la première quantité variable, ce premier signal dépendant également de 1 ' effet de la deuxième quantité variable sur la résistance globale de l'élément à pont résistif; mesure de la résistance globale de l'élément à pont résistif,pour obtenir un signal représentatif de la deuxième quantité variable; traitement des premier et deuxième signaux avec Consequently, according to a first aspect, the present invention provides a method for measuring a first and a second variable quantity, comprising the operations of: activation of detection means comprising a resistive bridge element; obtaining a first signal representative of the first variable quantity, supplied by the detection means due to the imbalance of the resistive bridge element under the action of the first variable quantity, this first signal also depending on the effect of the second variable quantity on the overall resistance of the resistive bridge element; measuring the overall resistance of the resistive bridge element, to obtain a signal representative of the second variable quantity; processing of the first and second signals with
les sorties des moyens de détection obtenues lors de l'é- the outputs of the detection means obtained during the
talonnage dans une plage des première et deuxième quanti tés variables, afin d'obtenir une valeur corrigée vraie tailgating in a range of the first and second variable quantities, in order to obtain a true corrected value
pour lapremière quantité variable; et. for the first variable quantity; and.
émission de signaux représentatifs de la va- emission of signals representative of the
leur corrigée vraie de la première quantité variable et their true corrected for the first variable quantity and
de la valeur de la deuxième quantité variable. of the value of the second variable quantity.
Suivant un autre aspect, la présente invention procure un système de mesure d'une première et d'une In another aspect, the present invention provides a system for measuring a first and a
deuxième quantités variables, comprenant des moyens de dé- second variable quantities, comprising means of
tection incluant un élément à pont résistif, des moyens tection including a resistive bridge element, means
d'activation des moyens de détection, des moyens d'ob- activation of detection means, means of
tention d'un premier signal fourni par les moyens de dé- retention of a first signal supplied by the detection means
tection du fait du déséquilibre de l'élément à pont résis- tection due to the imbalance of the resistance bridge element
tif sous l'action de la première quantité variable, des moyens de mesure de la résistance globale de l'élément à pont résistif pour obtenir un deuxième signal qui est tif under the action of the first variable quantity, means for measuring the overall resistance of the resistive bridge element to obtain a second signal which is
représentatif de la deuxième quantité variable, des mo- representative of the second variable quantity, of the mo-
yens de mémoire pour contenir les valeurs fournies par les moyens de détection lorsqu'on les étalonne dans une plage des première et deuxième quantités variables, des moyens de traitement des valeurs des premier et deuxième yen of memory to contain the values supplied by the detection means when they are calibrated in a range of the first and second variable quantities, of the means for processing the values of the first and second
signaux avec les valeurs étalonnées contenues dansles mo- signals with the calibrated values contained in the mo-
yersde mémoire afin d'obtenir une valeur corrigée vraie yersde memory to obtain a true corrected value
de la première quantité variable, et des moyens d'émis- of the first variable quantity, and of the means of emission
sion de signaux représentatifs de la valeur corrigée vraie de la première quantité variable et de la valeur signal representative of the true corrected value of the first variable quantity and the value
de la deuxième quantité variable.of the second variable quantity.
Des exemples de la première quantité variable Examples of the first variable quantity
à mesurer sont la pression, la charge et le couple, tan- to be measured are pressure, load and torque, tan-
dis que la deuxième quantité variable est habituellement say that the second variable quantity is usually
la température.temperature.
Les moyens de détection peuvent comprendre une cellule piézorésistive, d'autres possibilités étant par exemple un élément à pont résistif sur une membrane en The detection means can comprise a piezoresistive cell, other possibilities being for example a resistive bridge element on a membrane in
acier inoxydable ou en céramique.stainless steel or ceramic.
La résistance globale de l'élément à pont ré- The overall resistance of the bridge element
sistif peut être déterminée par mesure du courant qui sistive can be determined by measuring the current which
circule dans une résistance de haute précision con- circulates in a high precision resistance
nectée en série dans une ligne d'alimentation du pont, de sorte que le deuxième signal est obtenu sous la forme connected in series in a supply line of the bridge, so that the second signal is obtained in the form
d'un signal de tension.of a voltage signal.
Les moyens de mémoire pour conserver les va- The memory means to store the values
leurs fournies par les moyens de détection lors de leur their provided by the detection means during their
étalonnage dans une plage despremière et deuxième quan- calibration in a range of first and second quan-
tités variables peuvent comprendre une table de consul- variable entities may include a consultation table
tation contenue dans une mémoire morte programmable élec- tation contained in an electronic programmable read-only memory
triquement effaçable (EEPROM).traceability erasable (EEPROM).
Les moyens de traitement des premier et deuxiè- The means of treatment of the first and second-
me signaux avec les valeurs étalonnées provenant des mo- me signals with calibrated values from mo-
yens de mémoire peuvent comprendre des moyens de con- version de type analogique à numérique pour convertir les memory yen can include analog to digital conversion means to convert
signaux de tension de sortie, fournis par les moyens de détec- output voltage signals, supplied by the detection means
tion du fait du déséquilibre de l'élément à pont résistif, due to the imbalance of the resistive bridge element,
et les signaux de tension représentatifs de la résistan- and the voltage signals representative of the resistance
ce totale de l'élément à pont résistif, en une forme nu- this total of the resistive bridge element, in a nu-
mérique et pour fournir des signaux de données binaires meric and to provide binary data signals
permettant l'adressage de la mémoire EEPROM. for addressing the EEPROM memory.
Les moyens de traitement peuvent comprendre en The processing means can include
outre des moyens logiques d'interpolation pour le trai- in addition to logical means of interpolation for the treatment
tement des données extraites de la mémoire EEPROM et le data extracted from the EEPROM memory and the
calcul d'une valeur corrigée vraie pour la première quan- calculation of a true corrected value for the first quan-
tité variable.variable tity.
Les moyens d'émission de signal peuvent compren- The signal transmission means may include
dre en outre des moyens de conversion de la valeur corri- dre also means of converting the correct value
gée vraie de la première quantité variable et de la va- true age of the first variable quantity and the value
leur de la deuxième quantité variable en données codées binaires On peut prévoir des moyens pour engendrer des signaux à modulation par changement de fréquence (FSK) représentatifs des données codées binaires et pour moduler les signaux FSK sur un signal de puissance vers les moyens de détection, afin de transmettre ces signaux their of the second variable quantity in binary coded data Means can be provided for generating frequency change modulation (FSK) signals representative of the binary coded data and for modulating the FSK signals on a power signal to the detection means, in order to transmit these signals
à un endroit distant.at a remote location.
Les moyens de traitement peuvent comprendre un circuit intégré spécifique de l'application (ASIC) monté The processing means may include an application-specific integrated circuit (ASIC) mounted
sur une carte de circuit imprimé (PCB). on a printed circuit board (PCB).
Le PCB du circuit ASIC peut faire partie d'un module électronique connecté aux moyens de détection et le module électronique peut comprendre en outre un PCB de mémoire EEPROM et un PCB d'alimentation connecté de manière à recevoir un signal de puissance et à fournir The PCB of the ASIC circuit can be part of an electronic module connected to the detection means and the electronic module can also comprise an EEPROM memory PCB and a supply PCB connected so as to receive a power signal and to supply
un signal de référence de tension pour alimenter les mo- a voltage reference signal to supply the mo-
yens de détection et les PCB de ASIC et de EEPROM. detection yen and PCBs from ASIC and EEPROM.
Ainsi, la présente invention procure un sys- Thus, the present invention provides a system
tème pour mesurer deux quantités variables, par exemple une pression, une charge ou un couple, et une température, qui nécessite une seule cellule de détection ayant une première sortie de signal qui est proportionnelle à la teme for measuring two variable quantities, for example a pressure, a load or a torque, and a temperature, which requires a single detection cell having a first signal output which is proportional to the
première quantité variable mais qui est également influen- first variable quantity but which is also influen-
cée par la deuxième quantité variable La valeur de la deuxième quantité variable peut être obtenue par mesure d'une caractéristique de la cellule de détection,-et un created by the second variable quantity The value of the second variable quantity can be obtained by measuring a characteristic of the detection cell, -and a
deuxième signal qui est proportionnel à la deuxième quan- second signal which is proportional to the second quan-
tité variable est traité avec le premier signal dans un module électronique de dimension et de poids minimaux, pour obtenir une valeur corrigée vraie de la première variable tity is processed with the first signal in an electronic module of minimum size and weight, to obtain a true corrected value of the first
quantité variable La valeur corrigée vraie de la premiè- variable quantity The true corrected value of the first
re quantité variable et la valeur de la deuxième quantité variable sont fournies et, si on le désire, transmises re variable quantity and the value of the second variable quantity are supplied and, if desired, transmitted
à une station distante de réception des données Un avan- to a remote data receiving station A forward
tage particulier d'un système conforme à la présente inven- particular stage of a system conforming to the present invention
tion est que l'énergie est fournie au système et les tion is that energy is supplied to the system and the
mesures de données de deux différentes quantités varia- data measurements of two different quantities vary
bles sont fournies par le système sur une seule paire de conducteurs, ce qui n'est pas possible si on utilise deux bles are supplied by the system on a single pair of conductors, which is not possible if two are used
capteurs, c'est-à-dire un pour chaque quantité variable. sensors, i.e. one for each variable quantity.
On décrit maintenant l'invention de façon plus détaillée, à titre d'exemple et avec référence aux dessins annexés dans lesquels: The invention will now be described in more detail, by way of example and with reference to the accompanying drawings in which:
la figure 1 est un schéma de circuit d'un sys- Figure 1 is a circuit diagram of a system
tème conforme à un mode de réalisation de l'invention; teme according to an embodiment of the invention;
la figure 2 est *une vue de côté schématique il- Figure 2 is * a schematic side view il-
lustrant la construction mécanique d'un module électroni- polishing the mechanical construction of an electronic module
que faisant partie du système représenté sur la figure 1; as part of the system shown in Figure 1;
la figure 3 est une vue schématique éclatée il- Figure 3 is an exploded schematic view il-
lustrant les positions de trois cartes de circuit imprimé polishing the positions of three printed circuit boards
constituant le module électronique représenté sur la fi- constituting the electronic module shown in the figure
gure 2; et la figure 4 est une représentation schématique d'un circuit intégré spécifique de l'application, prévu gure 2; and Figure 4 is a schematic representation of an application-specific integrated circuit, provided
sur une des cartes de circuit imprimé du module électro- on one of the printed circuit boards of the electro- module
nique.fuck.
On se reporte à la figure 1 Un système de me- Referring to FIG. 1, a measurement system
sure d'une première et d'une deuxième quantités variables, par exemple la pression et la température, comprend un dispositif de détection unique qui est constitué, dans of a first and a second variable quantity, for example the pressure and the temperature, comprises a unique detection device which is constituted, in
le présent mode de réalisation, par une cellule piézo- the present embodiment, by a piezo cell
résistive 20 La cellule 20 est un dispositif monobloc sous la forme d'une pastille de silicium sur laquelle est implanté un circuit à pont de Wheatstone 23, par exemple du type vendu par KELLER AG, 119 St Gallerstrasse, resistive 20 The cell 20 is a one-piece device in the form of a silicon wafer on which is implanted a Wheatstone bridge circuit 23, for example of the type sold by KELLER AG, 119 St Gallerstrasse,
Winterthur, Suisse La cellule 20 est connectée à-un mo- Winterthur, Switzerland Cell 20 is connected to a mo-
dule électronique 22 qui comprend trois cartes de circuit imprimé (appelées PCB dans ce qui suit) 23, 24 et 25, des dule electronics 22 which includes three printed circuit boards (called PCBs in the following) 23, 24 and 25,
lignes d'entrée de pont 26 et 27 connectées à des bro- bridge input lines 26 and 27 connected to pins
ches 28 et 29, respectivement, du module électronique, et des lignes de sortie de pont 31 et 32 connectées à des ches 28 and 29, respectively, of the electronic module, and bridge output lines 31 and 32 connected to
broches 33 et 34, respectivement, du module électronique. pins 33 and 34, respectively, of the electronic module.
Le PCV 25 est un PCB d'alimentation qui est connecté par des broches 35 et 36 pour recevoir un signal de puissance de 31,25 k Hz L'entrée de puissance au PCB The PCV 25 is a power PCB which is connected by pins 35 and 36 to receive a power signal of 31.25 k Hz The power input to the PCB
est protégée par une diode Zener bidirectionnelle 37. is protected by a bidirectional Zener diode 37.
Le signal de puissance est appliqué à l'entrée d'un re- The power signal is applied to the input of a re-
dresseur et d'un régulateur de tension par l'intermédiaire d'un condensateur 38 qui présente une faible impédance blocker and a voltage regulator via a capacitor 38 which has a low impedance
au signal de puissance mais une forte impédance aux si- to the power signal but a high impedance at the
gnaux à modulation par changement de fréquence qui peu- frequency modulation modulation channels which can
vent être modulés sur le signal de puissance pour trans- can be modulated on the power signal for trans-
mission des données comme décrit plus loin Le signal de data mission as described below The signal from
puissance est redressé par deux diodes 39,40 et un con- power is rectified by two diodes 39.40 and a con-
densateur 41 puis converti en une tension continue de volts par un régulateur de tension 42 Cette tension est utilisée sur des lignes 43 et 44 pour alimenter la densifier 41 then converted into a direct voltage of volts by a voltage regulator 42 This voltage is used on lines 43 and 44 to supply the
cellule 20 et les PCB 23 et 24.cell 20 and PCBs 23 and 24.
Le PCB 24 porte une mémoire morte programmable électriquement effaçable (EEPROM) 45 qui contient, dans le présent mode de réalisation, une table de consultation à matrice 32 x 16 qui est utilisée, comme décrit plus loinpour stocker des données de correction des signaux fournis par la cellule 20 qui sont représentatifs de la The PCB 24 carries an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) 45 which contains, in the present embodiment, a 32 × 16 matrix look-up table which is used, as described below for storing correction data of the signals supplied by cell 20 which are representative of the
première quantité variable.first variable quantity.
Le PCB 23 porte un circuit intégré spécifique de l'application (ASIC) 46 qui est connecté aux broches PCB 23 carries an application specific integrated circuit (ASIC) 46 which is connected to pins
33 et 34 par des lignes 47 et 48, respectivement, de fa- 33 and 34 by lines 47 and 48, respectively, in front of
çon à recevoir les signaux de tension variable fournis par la cellule 20 du fait du déséquilibre du pont 21 lesson in receiving the variable voltage signals supplied by the cell 20 due to the imbalance of the bridge 21
sous l'action de la première quantité variable sur la cel- under the action of the first variable quantity on the cell
lule 20 La sortie du pont est non linéaire et elle varie lule 20 The output of the bridge is non-linear and it varies
également avec les variations de la deuxième quantité va- also with variations in the second quantity will
riable, habituellement la température, qui affecte la ré- reliable, usually temperature, which affects
sistance globale du pont 21 On contrôle la résistance globale du pont 21 par mesure de la tension aux bornes d'une résistance de haute précision 49 qui est portée sur le PCB 23 et connectée dans la ligne 26 La tension aux bornes de la résistance 49 est appliquée au ASIC 46 sur des lignes 50,51 et, en utilisant les caractéristiques overall resistance of the bridge 21 The overall resistance of the bridge 21 is checked by measuring the voltage across a high precision resistor 49 which is carried on the PCB 23 and connected in line 26 The voltage across the resistor 49 is applied to ASIC 46 on lines 50,51 and, using the characteristics
connues de la résistance, on calcule le courant qui tra- known of the resistance, we calculate the current which
verse le pont et on détermine la résistance globale du pont. Le PCB 23 porte également des résistances 52, pour the bridge and determine the overall resistance of the bridge. PCB 23 also carries resistors 52,
53 et un condensateur 54 La résistance 52 est une résis- 53 and a capacitor 54 The resistor 52 is a resistor
tance de limitation de courant qui utilise le signal de puissance pour constituer une horloge pourle ASIC 46 La résistance 53 est utilisée pour moduler les signaux FSK portant les données fournies par le ASIC, sur le signal current limiting tance which uses the power signal to constitute a clock for the ASIC 46 The resistor 53 is used to modulate the FSK signals carrying the data supplied by the ASIC, on the signal
de puissance Afin de ne pas perdre la plus grande par- of power In order not to lose the greatest part
tie du signal FSK, la valeur de la résistance 53 n'est pas suffisamment grande pour protéger la sortie vers une tie of the FSK signal, the value of resistor 53 is not large enough to protect the output to a
station distante de réception des données (non représen- remote data reception station (not shown
tée) sur la ligne 43 et la broche 35, contre les hautes tensions du signal de puissance, et le condensateur 54 est donc nécessaire pour agir comme un filtre réduisant on line 43 and pin 35, against high voltages of the power signal, and capacitor 54 is therefore necessary to act as a reducing filter
le niveau du signal de puissance sur la broche 35. the level of the power signal on pin 35.
Les figures 2 et 3 représentent la configura- Figures 2 and 3 show the configuration
tion mécanique du module électronique 22 Les PCB 23,24, sont de forme circulaire et ils sont connectés les uns aux autres par des fils de cuivre 55 soudés à chaque PCB Les fils positionnent les PCB les uns par rapport mechanical tion of the electronic module 22 The PCBs 23,24 are circular in shape and are connected to each other by copper wires 55 soldered to each PCB The wires position the PCBs relative to each other
aux autres et permettent la transmission des signaux en- to others and allow the transmission of signals
tre les PCB Comme le circuit ASIC 46 est un composant be PCB As the ASIC 46 circuit is a component
en céramique à montage par surface, le PCB 23 est fabri- in surface mount ceramic, PCB 23 is manufactured
qué en céramique pour éviter les problèmes résultant de la dilatation différentielle entre le ASIC 46 et le PCB 23 Les PCB 24 et 25 portent des composants usuels made of ceramic to avoid problems resulting from differential expansion between ASIC 46 and PCB 23 PCB 24 and 25 carry common components
avec des broches à trou traversant et ils sont donc fa- with through hole pins and so they're fa-
briqués en polyimide Tout l'ensemble est scellé au moyen polyimide bricks The whole assembly is sealed with
d'un composé d'enrobage approprié ayant une faible den- a suitable coating compound having a low den-
sité et un faible coefficient de dilatation thermique La surface extérieure du PCB en céramique 23 ne comporte pas sity and a low coefficient of thermal expansion The external surface of the ceramic PCB 23 does not have
de pistes mais elle est pourvue de plots pour raccorde- tracks but it is provided with studs for connection
ment des fils de cuivre 55 et elle est également pourvue 55 copper wires and is also provided
des broches 28,29,33,34 pour raccordement à la cellule 20. pins 28,29,33,34 for connection to cell 20.
Ce dernier raccordement est effectué au moyen d'un cir- This last connection is made by means of a circuit
cuit en polyimide monocouche 56 (voir la figure 2). cooked in monolayer polyimide 56 (see Figure 2).
Comme représenté sur la figure 4, le ASIC 46 comprend trois étages, à savoir un étage de conversion As shown in Figure 4, the ASIC 46 has three stages, namely a conversion stage
analogique-numérique 60, un étage de communication sé- analog-digital 60, a separate communication stage
rielle 61 et un étage logique d'interpolation 62 Le rielle 61 and a logical interpolation stage 62 Le
premier étage 60 comporte un commutateur 63, un amplifica- first stage 60 comprises a switch 63, an amplifier
teur à gain programmable 64 et un convertisseur analogi- 64 programmable gain sensor and an analog converter
que-numérique 65 Le premier étage 60 reçoit deux entrées, que-numerique 65 The first stage 60 receives two inputs,
la première entrée étant la sortie du pont 21 qui est pro- the first entrance being the exit of the bridge 21 which is pro-
portionnelle à la première quantité variable et à la deu- portable at the first variable quantity and at the two
xième quantité variable, et la deuxième entrée étant la tension mesurée aux bornes de la résistance 49 qui est xth variable quantity, and the second input being the voltage measured across the resistor 49 which is
proportionnelle à la variation de la deuxième quantité va- proportional to the variation of the second quantity will
riable mais relativement insensible à la variation de la première quantité variable L'entrée à l'amplificateur 64 est basculée par le commutateur 63 entre 1 ' entrée venant du pont 23 et l'entrée venant de la résistance 54, à la fréquence d'horloge, et le gain de l'amplificateur 64 est reliable but relatively insensitive to the variation of the first variable quantity The input to the amplifier 64 is switched by the switch 63 between the input coming from the bridge 23 and the input coming from the resistor 54, at the clock frequency , and the gain of amplifier 64 is
ajusté en conséquence Chaque fois qu'on effectue une pai- adjusted accordingly Each time a payment is made
re de lectures, on inverse la polarité de l'amplifica- re readings, reverse the polarity of the amplifier
teur 64 et du convertisseur analogique-numérique 65, afin 64 and analog-to-digital converter 65 to
d'annuler les erreurs éventuelles provoquées par des ten- to cancel any errors caused by
sions décalées Le convertisseur analogique-numérique offset sions The analog-to-digital converter
fournit deux mots numériques, dont l'un décrit la deu- provides two numeric words, one of which describes two
xième quantité variable et l'autre décrit la première tenth variable quantity and the other describes the first
quantité variable auxquelles est soumise la cellule 21. variable quantity to which cell 21 is subjected.
Ces mots sont envoyés à un circuit de communication sé- These words are sent to a separate communication circuit.
rielle 61 a de l'étage de communication sérielle 61 qui rielle 61 has serial communication stage 61 which
transmet les bits de poids fort des deux mots à la mé- transmits the most significant bits of the two words to the me-
moire EEPROM 45 comme adresses pour permettre l'extrac- moire EEPROM 45 as addresses to allow extraction
tion de données de correction stockées Chaque mot indi- correction data stored Each word indicates
viduel de données de correction est stocké dans l'EEPROM correction data is stored in the EEPROM
sous la forme d'un octet et de son inverse, pour per- in the form of a byte and its inverse, to per-
mettre d'effectuer la vérification d'intégrité des don- set to perform data integrity check
nées sur les données extraites de lr EEPROM Les données extraites de l'EEPROM consistent en quatre octets et leur inverse Ces données sont vérifiées et sont transmises born on the data extracted from the EEPROM The data extracted from the EEPROM consist of four bytes and their inverse These data are checked and are transmitted
au circuit logique d'interpolation 62 a de l'étage logi- to the logic interpolation circuit 62 a of the logic stage
que d'interpolation 62, en même temps que les bits de that of interpolation 62, together with the bits of
poids faible des deux mots numériques provenant du con- low weight of the two digital words coming from the
vertisseur analogique-numérique 65 Ces derniers sont uti- analog-digital vertisseur 65 These are used
lisés en combinaison avec les données provenant de l'EEPROM pour calculer la valeur vraie de la première quantité variable Les données de pression corrigée sont read in combination with the data from the EEPROM to calculate the true value of the first variable quantity The corrected pressure data are
modulées sur le signal de puissance de 31,25 k Hz au mo- modulated on the power signal of 31.25 k Hz at mo-
yen de techniques de modulation par changement de fréquen- yen of modulation techniques by frequency change
ce et d'un synthétiseur de fréquence numérique 70 faisant ce and a digital frequency synthesizer 70 doing
partie de l'étage 62 du circuit ASIC 46. part of stage 62 of ASIC circuit 46.
Après assemblage de la cellule 20 et du module électronique 22, on étalonne l'ensemble dans une plage After assembly of the cell 20 and the electronic module 22, the assembly is calibrated within a range
de fonctionnement requise des première et deuxième quan- operating requirements of the first and second quan-
tités variables Par exemple, si les première et deuxième quantités variables sont la pression et la température, on obtient deux signaux de sortie de tension dont l'un Vp est proportionnel à la pression mais influencé par la température, et l'autre Vt est proportionnel à la variable tities For example, if the first and second variable quantities are pressure and temperature, two voltage output signals are obtained, one of which Vp is proportional to pressure but influenced by temperature, and the other of which Vt is proportional to the
température mais pas sensiblement influencé par la pres- temperature but not significantly influenced by the pressure
sion Afin d'éviter le stockage d'un grand nombre de va- In order to avoid the storage of a large number of va-
leurs, ce qui serait normalement nécessaire pour obtenir la précision requise, on utilise une méthode d'ajustement their, which would normally be necessary to obtain the required precision, we use an adjustment method
de courbe pour définir les valeurs à écrire dans la ta- curve to define the values to write in the ta-
ble de consultation matricielle dans la mémoire EEPROM 45, aumoyend'un ordinateur portable 67 (figure 4) qui est ble of matrix consultation in the EEPROM memory 45, using a laptop computer 67 (FIG. 4) which is
connecté par une ligne de données sérielles 68 et une li- connected by a serial data line 68 and a li-
gne d'horloge sérielle 69 à l'EEPROM 45. serial clock 69 at EEPROM 45.
En fonctionnement, lorsqu'une énergie est four- In operation, when energy is supplied-
nie aux broches 35,36, le signal de puissance de 31,25 k Hz entre dans le PCB d'alimentation 25 et il est redressé et régulé pour fournir une tension continue de 5 volts pour negates at pins 35.36, the power signal of 31.25 k Hz enters the supply PCB 25 and is rectified and regulated to provide a DC voltage of 5 volts for
l'alimentation des PCB de ASIC et de EEPROM 24 et 25, res- the power supply of the PCBs of ASIC and EEPROM 24 and 25, res-
pectivement, et de la cellule 20.pectively, and from cell 20.
Le ASIC 46 lit quatre emplacements de mémoire ASIC 46 reads four memory locations
dans l'EEPROM 45 pour obtenir les valeurs de gain de pres- in EEPROM 45 to obtain the pressure gain values
sion et de température pour l'amplificateur d'entrée Les valeurs de gain plus leurs valeurs inverses sont lues value and temperature for the input amplifier The gain values plus their inverse values are read
pour valider l'opération de la mémoire EEPROM (avant l'éta- to confirm the operation of the EEPROM memory (before the
lonnage, on charge des valeurs systématiques dans il 1 EEPROM) On ajuste ensuite le gain pour obtenir la plage complète du convertisseur analogique-numérique et lonnage, we load systematic values into it 1 EEPROM) We then adjust the gain to obtain the full range of the analog-digital converter and
on recharge les valeurs de gain dans 1 'EEPROM. the gain values are reloaded in the EEPROM.
Le ASIC 46 lit ensuite les valeurs-de pression différentielle et de température d'entrée à extrémité uni- The ASIC 46 then reads the differential pressure and uniform end inlet temperature values.
que, pour 100 échantillons au moins La polarité des en- that for at least 100 samples The polarity of the
trées est inversée lors de cycles d'horloge alternés,, trées is reversed during alternating clock cycles ,,
afin d'éliminer par établissement de moyenne les décala- in order to eliminate by shifting the average
ges du capteur et de l'amplificateur Le convertisseur analogiquenumérique alimente la logique d'établissement sensor and amplifier management The analog to digital converter supplies the establishment logic
de moyenne qui fournit un octet de données pour la tempé- average which provides one byte of data for the temperature
rature et pour lapression, respectivement Ces données sont ensuite tronquées en une adresse de 9 bits ( 5 bits erasure and pressure, respectively These data are then truncated into a 9-bit address (5 bits
pour la température et 4 bits pour la pression). for temperature and 4 bits for pressure).
On utilise le mot de 9 bits pour l'adressage de huit emplacements dans l'EEPROM Les huit emplacements The 9-bit word is used for addressing eight locations in the EEPROM The eight locations
sont déterminés par incrémentation de la partie tempéra- are determined by incrementing the tempera-
ture, d'un bit, puis de la partie pression pour obtenir une séquence de quatre points On répète ce traitement ture, of a bit, then of the pressure part to obtain a sequence of four points We repeat this treatment
pour les quatre emplacements de données inverses On véri- for the four inverse data locations We check
fie les données et les données inverses pour leur altéra- relies on data and reverse data for alteration
tion, et on obtient quatre points de correspondance Si on détecte une altération, un mot d'erreur est passé à la sortie FSK et on n'exécute pas d'autre traitement Si les données sont bonnes, le ASIC utilise alors les bits de poids faible pour la pression et la température, de tion, and we obtain four correspondence points If an alteration is detected, an error word is passed to the FSK output and no further processing is carried out If the data is good, the ASIC then uses the weight bits low for pressure and temperature,
manière à effectuer une interpolation linéaire pour cal- so as to perform a linear interpolation for cal-
culer une valeur de pression vraie.calculate a true pressure value.
La valeur de pression corrigée ou vraie et la The corrected or true pressure value and the
valeur de température sont codées en quatre mots binai- temperature values are coded in four binai words
res pour transmission à la station distante de réception res for transmission to the remote receiving station
des données (non représentée) qui peut comprendre un or- data (not shown) which may include an or-
dinateur Les quatre mots binaires Wl, W 2, W 3 et W 4 ont la même structure, qui est la suivante 1 bit de départ (état logique 0) 8 bits de données, avec le bit de poids fort en premier 1 bit de parité (bits de données+ parité = pair) 1 bit d'arrêt (état logique 1) Les mots W 1, W 2 et W 3 sont identiques et ont une valeur The four binary words Wl, W 2, W 3 and W 4 have the same structure, which is as follows: 1 start bit (logic state 0) 8 data bits, with the most significant bit first 1 parity bit (data bits + parity = even) 1 stop bit (logic state 1) The words W 1, W 2 and W 3 are identical and have a value
*qui représente la pression.* which represents the pressure.
Le mot W 4 a une valeur qui représente la tem- The word W 4 has a value which represents the time
pérature. Le ASIC comprend des tests incorporés (BITE) qui vérifient que les entrées de la cellule ne sont pas en court-circuit à 5 V, à faible impédance à O V et en circuit ouvert Le BITE vérifie également la mémoire EEPROM et le circuit ASIC lui-même Si une erreur est détectée, cela est signalé par un code d'erreur dans les temperature. The ASIC includes built-in tests (BITE) which verify that the cell inputs are not short-circuited at 5 V, low impedance at OV and in open circuit. The BITE also checks the EEPROM memory and the ASIC circuit itself. even if an error is detected, this is indicated by an error code in the
mots W 1,W 2 et W 3 Le ASIC vérifie également que la pres- words W 1, W 2 and W 3 The ASIC also checks that the pres-
sion est à l'intérieur d'une plage requise, par exemple sion is within a required range, for example
de O à 1750 k Pa ( O à 254 psi)dans le présent mode de réali- from O to 1750 k Pa (O at 254 psi) in this embodiment
sation Le ASIC ne signale pas une erreur pour une pres- The ASIC does not report an error for a press.
sion supérieure à 1750 k Pa mais toute pression supérieure sion greater than 1750 k Pa but any pressure greater
est limitée à une indication de 1750 k Pa. is limited to an indication of 1750 k Pa.
Des exemples des bits de données pour les mots W 1, W 2 et W 3 dans la plage de pression sont les suivants: Pression k Pa Décimal Binaire Examples of the data bits for the words W 1, W 2 and W 3 in the pressure range are as follows: Pressure k Pa Decimal Binary
0 O 0000 00000 O 0000 0000
6,9 6,9 0000 00016.9 6.9 0000 0001
13,8 13,8 0000 001013.8 13.8 0000 0010
1744,2 1744,2 1111 11011,744.2 1,744.2 1,111 1,101
1751,1 et plus 1751,1 1111 1110 Un code d'erreur 1111 1111 est envoyé lorsque le BITE du circuit ASIC détecte: (a) L'échec du test de la mémoire EEPROM (b) Une défaillance de la cellule de pression 1751.1 and above 1751.1 1111 1110 An error code 1111 1111 is sent when the BITE of the ASIC circuit detects: (a) The failure of the EEPROM memory test (b) A failure of the pressure cell
(c) L'échec de l'auto-test du circuit ASIC. (c) Failure of the ASIC circuit self-test.
Le code 'non équipé" du code W 4 est llll 1111. The code 'not equipped' with the code W 4 is llll 1111.
Le signal de puissance peut être appliqué aux broches 35,36 à partir de la station distante de récep- The power signal can be applied to pins 35,36 from the remote receiving station.
tion des données et dans ce cas la sortie de données de l'ASIC peut être transmise à la station de réception de 5 données au moyen de signaux FSK moduléssur le signal de puissance Dans ce cas, les données sous forme de mots sont transmises au synthétiseur de fréquence numérique 70 dans le troisième étage 62 de l'ASIC qui génère une de deux fréquences Une fréquence de 2225 Hz est engendrée pour10 l'état logique 1 et une fréquence de 2025 Hz est engendrée pour l'état logique 0 Ces fréquences sont modulées sur le signal de puissance de 31, 25 K Hz et transmises à la sta- tion de réception de données o les données sont décodées et rendues continuellement disponibles.15 Il est entendu que,bien qu'on puisse utiliser un système conforme à la présente invention pour mesurer une pression et une température, par exemple la pression de gonflage d'un pneumatique de roue de véhicule et la température d'échauffement de la roue, on peut également l'utiliser pour mesurer d'autres quantités variables, par tion of the data and in this case the data output from the ASIC can be transmitted to the data receiving station by means of FSK signals modulated on the power signal In this case, the data in the form of words is transmitted to the synthesizer of digital frequency 70 in the third stage 62 of the ASIC which generates one of two frequencies A frequency of 2225 Hz is generated for logic state 1 and a frequency of 2025 Hz is generated for logic state 0 These frequencies are modulated on the power signal of 31.25 K Hz and transmitted to the data reception station where the data is decoded and made continuously available.15 It is understood that, although a system conforming to this can be used invention for measuring a pressure and a temperature, for example the inflation pressure of a vehicle wheel tire and the temperature of heating of the wheel, it can also be used for measure other variable quantities, by
exemple une charge ou un couple et une température. example a load or a couple and a temperature.
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