FR2828286A1 - Dispositif de diagnostic pour une antenne - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif de diagnostic pour une antenne comportant une bobine (20) ou similaire reliée d'une part à un potentiel de référence et d'autre part à une sortie d'un amplificateur (12) comporte deux condensateurs (C2, C3) montés en série, un premier condensateur (C2) étant monté en parallèle à la bobine (20) et le second (C3) étant inséré entre une borne de la bobine (20) et le potentiel de référence.Application à la détection de présence d'antenne dans un système main libre de véhicule automobile.
Description
La présente invention concerne un dispositif de diagnostic pour une
antenne, notamment une antenne utilisoe dans un système main libre d'un
véhicule automobile.
Un système main libre permet d'accéder à son véhicule et de démarrer celui-ci sans avoir à utiliser de clef mécanique. L'utilisateur du véhicule est alors simplement muni d'une carte électronique (appelée aussi par la suite badge) qui est détectée et reconnue par un dispositif de commande et de gestion associé à des antennes disposées à bord du véhicule. Si le badge est identifié par le dispositif de commande et de gestion comme étant un badge autorisé pour le véhicule, le porteur de ce badge peut pénétrer à l'intérieur du véhicule en saisissant simplement une poignée de portière et démarrer le moteur du véhicule
par simple action sur un bouton.
Généralement, pour un tel système main libre, un groupe d'antennes est destiné à détecter la présence du badge à l'extérieur du véhicule et un autre à I'intérieur de celui-ci. Si un badge autorisé est détecté à l'extérieur du véhicule, le système de commande et de gestion permettra l'accès à bord du véhicule sans toutefois permettre un démarrage tandis que si ce baUge est à l'intérieur du
véhicule, un démarrage du moteur pourra avoir lieu.
Pour réaliser la localisation du badge, un signal est envoyé à un groupe d'antennes qui réalisent alors une émission correspondante tandis qu'aucun signal n'est envoyé aux autres antennes de telle sorte qu'elles restent muettes. Les antennes utilisées sont des antennes LF (Low Frequency ou basse fréquence) émeffant un champ magnétique d'une fréquence habituellement située autour de kHz avec une portée restreinte permettant ainsi de réaliser une bonne localisation du badge correspondant. Les dialogues entre les antennes intérieures et le badge sont de nature différente des dialogues entre les antennes extérieures et le badge. Ceci permet au badge de conna^tre par avance la réponse affendue par le véhicu le. Ceffe réponse est généralement réalisoe par émiss ion d 'u n sign al RF (Radio Fréquence) d'une fréquence généralement située aux environs de 433 MHz. Chaque antenne est électriquement similaire à une bobine et est positionnée dans le véhicule en fonction de la zone d'émission souhaitée. Un dispositif électronique permeffant de générer un signal, de le moduler et de l'envoyer à la bobine est associé à l'antenne. Ce disposrtif électronique est généralement intégré au calculateur de commande et de gestion prévu dans les
véhicules pour la gestion électronique à l'intérieur de l'habitacle du véhicule.
L'antenne est alors reliée au calculateur par l'intermédiaire d'un câble et de connecteurs. Le problème qui se pose alors est de s'assurer que l'antenne est bien reliée au calculateur. En effet, une antenne débranchée est diffficilement détectable et cause bien entendu quelques anomalies de fonctionnement du
système main libre.
La présente invention a alors pour but de fournir un dispositif permettant de détecter la présence et le bon raccordement d'une antenne à son dispositif de commande. De préférence, ce dispositif sera simple, d'un prix de revient peu élevé et facilement intégrable dans une antenne ou son calculateur assoclé. À cet effet, elle propose un dispositif de diagnostic pour une antenne comportant une bobine ou similaire reliée d'une part à un potentiel de référence et
d'autre part à une sortie d'un amplificateur.
Selon l'invention, ce dispositif de diagnostic comporte deux condensateurs montés en série, un premier condensateur étant monté en paralièle à la bobine et le second étant inséré entre une borne de la bobine et le
potentiel de référence.
Un tel dispositif permet par la mesure de la tension aux bornes du second condensateur de contrôler la présence ou l'absence de l'antenne. En choisissant des valeurs appropriées pour les capacités des condensateurs rajoutés, les tensions mesurées dans le cas d'une présence ou d'une absence d'antenne peuvent être fort différentes, facilitant ainsi la détection de l'absence ou
de la présence de l'antenne.
De préférence, le premier condensateur monté en parallèle avec la bobine forme un circuit oscillant de forte impédance à la fréquence d'émission de l'antenne, par exemple 125 kHz. Ainsi, le condensateur monté en parallèle à la
bobine permet de limiter le courant en sortie de l'amplificateur.
Afin d'obtenir aux bornes du second condensateur des valeurs de tension de niveaux différents lorsque l'antenne est présente ou absente, la capacité du premier condensateur monté en parallèle à la bobine est avantageusement au moins cinq fois inférieure à la capacité du second
condensateur inséré entre la bobine et un potentiel de référence.
Dans une forme de réalisation préférée du dispositif de diagnostic selon l'invention, un troisième condensateur est monté entre l'amplificateur et la bobine pour couper une éventuelle composante continue du signal de l'amplificateur. La capacité de ce troisième condensateur est par exemple sensiblement égale à celle
du second condensateur monté entre la bobine et le potentiel de référence.
Dans cette forme de réalisation, la valeur de la capacité du premier condensateur monté en parallèle à la bobine est par exemple comprise entre 1 et nF tandis que les valeurs des capacités des second et troisième condensateurs sont alors par exemple comprises entre 0,5 et 10 I1F. Ces valeurs sont adaptées à une antenne destinée à émettre des signaux à une fréquence de kHz et présentant une inductance de l'ordre de 38 pH, ce qui correspond aux antennes habituellement utilisées pour des systèmes main libre dans un véhicule automobile. Pour mesurer la tension aux bornes de son second condensateur, le dispositif de diagnostic selon l'invention comporte avantageusement en outre un
microcontrôleur permettant de mesurer la tension aux bornes de ce condensateur.
Un dispositif de diagnostic pour plusieurs antennes, comporte quant à lui de préférence un dispositif de diagnostic tel que décrit plus haut pour chacune des antennes ainsi qu'un multiplexeur permettant de connecter une entrée d'un microcontrôleur destiné à mesurer la tension aux bornes de chaque second
condensateur à chacune des antennes.
La présente invention concerne également un dispositif de gestion et de commande pour l'émission de signaux à l'aide d'antennes, caractérisé en ce qu'il
comporte au moins un dispositif de diagnostic tel que décrit plus haut.
Les détails et avantages de la présente invention ressortiront mieux de
la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur
lequel: Figure 1 est un diagramme expliquant le fonctionnement d'une antenne, et Figure 2 est un schéma électrique de principe montrant un circuit de
diagnostic selon l'invention.
La description qui suit est faite en référence à une antenne montée sur
un véhicule automobile et destinée à être utilisée dans un système main libre permettant au porteur d'un badge d'accéder eVou démarrer le véhicule sans utiliser de clef mécanique. Un tel système est connu de l'homme du métier et n'est pas décrit dans le détail ici. Il est également connu dans un tel système d'utiliser des antennes émettant des signaux basse fréquence (ou LF pour Low Frequency) pour communiquer avec un badge éventuellement présent à proximité. La fréquence utilisée dans les systèmes main libre est généralement de 125 kHz. On considère par la suite une telle antenne pouvant émettre des signaux de cette fréquence. Bien entendu, I'invention peut également s'appliquer à une antenne
émettant des signaux de fréquence différente et pour d'autres applications.
Pour que l'antenne 2 puisse émettre un signal, de manière classique,
on utilise un générateur 4 de signaux sinusodaux d'une fréquence de 125 kHz.
Dans le cas d'une utilisation pour un système main libre, le signal est utilisé pour envoyer vers un badge des données. Un dispositif de gestion et de commande 6 fournit les données devant être transmises par l'antenne 2. Le signal sinusodal de 125 kHz et les donnces à transmettre sont introduites dans un modulateur 8 qui "assemble" le signal et les données qu'il reçoit pour fournir le signal à émettre. Ce signal passe alors dans un dispositif amplificateur 10 appelé couramment "driver"
(qui signifie pilote en anglais).
Tous ces divers éléments, générateur 4, dispositif de gestion et de commande 6, modulateur 8 et amplificateur 10 sont généralement disposés dans un même bo^tier ou calculateur placé par exemple au niveau du tableau de bord d'un véhicule. L'antenne 2 est quant à elle disposée à distance de ce bo^'tier, par exemple intogrée à une poignée de portière ou dans le plancher du véhicule, en fonction de la zone dans laquelle elle doit émettre. Une liaison câblée permet alors de relier l'antenne 2 à son calculateur à l'aide de connecteurs. En général,
plusieurs antennes correspondent à un même calculateur.
Le problème qui se pose alors est de s'assurer que chaque antenne est bien reliée au calculateur pour garantir un bon fonctionnement du système main libre. La figure 2 montre un circuit de diagnostic permettant de contrôler facilement
la présence (ou détecter l'absence) d'une antenne.
Sur cette figure, on reconna^t une bobine 20 correspondant à l'antenne
2 de la figure 1, ainsi qu'un amplificateur 12 et trois condensateurs C1, C2 et C3.
Un trait mixte 14 symbolise une paroi de bo^tier du calculateur auquel est reliée l'antenne 2. Les éléments (amplificateur 12 et condensateurs) représentés à gauche de ce trait 14 sur la figure 2 se trouvent dans le bo^'tier du calculateur
tandis que ceux situés à droite (bobine) se trouvent hors du calculateur.
L'amplificateur 12 est alimenté sous une tension Valim que l'on suppose par la suite égale à 24 V. En sortie de cet amplificateur, se trouve le condensateur C1. Un tel condensateur est presque toujours présent en sortie d'amplificateur dans le cas d'un émetteur. Il est utilisé pour supprimer la composante continue du signal de sortie de l'amplificateur afin d'envoyer un signal
purement alternatif à la bobine 20 émettrice.
La bobine 20, dans un émetteur classique, est alors montée en série avec le condensateur C1, entre celui-ci et un potentiel de référence. Dans le dispositif proposé par l'invention, deux condensateurs sont rajoutés. Le condensateur C2 est monté en parallèle avec la bobine 20 tandis que le condensateur C3 est monté en série entre le potentiel de référence et l'ensemble
formant circuit résonnant des condensateur C2 et bobine 20.
On retrouve ainsi, en sortie de l'amplificateur 12, les trois condensateurs C1, C2 et C3 montés en série tandis que la bobine 20 est montée en parallèle avec le condensateur C2. On appelle alors V1 la tension entre le potentiel de référence, par exemple la masse du calculateur, et la sortie de l'amplificateur, c'est à dire aux bornes des trois condensateurs, V2 la tension aux bornes des condensateurs C2 et C3 et V3 la tension aux bornes du condensateur C3. L'inductance de la bobine 20 sera appelée par la suite L. L'ensemble des trois condensateurs C1, C2 et C3 forme un circuit de diagnostic et la mesure de la tension V3 permet de savoir si l'antenne 2 (ou la bobine 20) est correctement connectée au calculateur. Sur la figure 2, les divers connecteurs présents entre le calculateur et l'antenne 2 n'ont pas été représentés mais sont généralement nécessaires compte tenu de la distance séparant
l'antenne 2 de son calculateur.
Le condensateur C2 permet de réduire le courant en sortie d'amplificateur 12. Les signaux envoyés vers l'antenne ont une fréquence de 125 kHz (signal LF) et le circuit résonnant formé par la bobine 20 d'inductance L et
le condensateur C2 présente une forte impédance à cette fréquence.
Le condensateur C3 protège quant à lui l'antenne d'un éventuel court
circuit qui se produirait au + de la batterie alimentant l'émetteur.
A titre d'exemple illustratif, des valeurs numériques sont données ci après:
C1 =C3=1 F
C2 = 82 nF L = 38,uH (correspond à l'inductance des antennes LF généralement util isées da ns l es systè mes main libre de véh icu l es automobiles). Dans cet exemple, la valeur de C2 est adaptée à la valeur de L pour
obtenir un circuit oscillant de type LC à la fréquence de 125 kHz.
La tension V1, correspondant à la sortie de l'amplificateur est alors: V1 = Valim/2 soit avec Valim = 24 V, V1 = 12 V. La mesure de V3 permet de diagnostiquer l'absence ou la présence de
la bobine 20 comme montré ci-après.
Lorsque la bobine 20 est connectée, elle se trouve en parallèle avec le condensateur C2 et court-circuite celui-ci. De ce fait, on a:
V2 = V3
Lorsque l'amplificateur 12 est mis sous tension et qu'aucun signal n'est émis, les condensateurs C1 et C3 se chargent et la tension à leurs bornes dépend de leur capacité. On a supposé plus haut que C1 = C3. De ce fait, la tension aux bornes de C1 est la même que celle aux bornes de C3, soit V1-V2 = V3 et on obtient alors: V3 = Valim/4 soit avec Valim = 24 V, V3 = 6 V. Dans le cas par contre o la bobine 20 n'est pas connectée, le
condensateur C2 se charge en même temps que les deux autres condensateurs.
11 appara^t alors que:
C2*(V2-V3) = C3*V3
soit V3 = V2*C2/(C2+C3) De même:
(V2-V3)*C2 = (V1-V2)*C1
De ces deux dernières équations, on déduit que:
V3 = V1 *(C1 /(C1 +(C2*C3)/(C2+C3))*C2/(C2+C3)
On constate que la valeur de C2 est faible par rapport aux valeurs de C1 et C3. On a ici même 1 0*C2 < C1. Dans ce cas, on remarque que: V3 < Valim/20 Avec les valeurs numériques indiquées plus haut, on trouve
V3 =0,84 V.
On remarque donc que la valeur de V3 correspond à un niveau logique élevé lorsque la bobine 20 est connectée alors que ce niveau logique est faible lorsque la bobine 20 n'est pas connectée. Ces deux niveaux de tension peuvent être mesurés par un microcontrôleur se trouvant dans le calculateur. A cet effet, une entrée analogique peut être prévue pour y injecter le signal V3. Lorsque le calculateur gère plusieurs antennes, un multiplexcur analogique est avantageusement utilisé pour connecter I'entrce analogique du microcontrôleur aux circuits de diagnostic de chaque antenne. Chaque antenne possède alors un circuit de diagnostic du type de celui décrit ci-dessus et un seul microcontrôleur est utilisé pour mesurer la tension V3
de ces circuits.
Les trois condensateurs C1, C2 et C3 sont utilisés ici comme un pont diviseur capacitif. Dans le cas o l'antenne est correctement connectée, ce pont
capacitif est équilibré.
Le circuit de diagnostic proposé ci-dessus permet de vérifier à faible coût la présence de l'antenne et son bon branchement. Peu de composants (deux condensateurs) sont nécessaires pour réaliser ce circuit et de plus ils sont bon marché. La présence de ce circuit de diagnostic à la sortie du calculateur ne modifie pas en outre les paramètres électriques des signaux envoyés vers l'antenne. Un autre avantage de ce circuit de diagnostic est qu'il permet, en plus de la détection de la présence ou de l'absence de l'antenne, de détecter un court circuit de la bobine, ou de l'antenne, à la masse: lorsque l'antenne est court
circuitée à la masse, le niveau bas de tension est détecté.
La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif. Elle concerne également toutes les variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des
revendications ci-après.
Ainsi, les valeurs numériques sont données à titre d'exemple illustratif.
Les capacités des condensateurs utilisés sont déterminer pour chaque antenne en fonction notamment de l'impédance, ou inductance, de celle-ci et de la fréquence des signaux qu'elle émet. De plus pour des valeurs de fréquence et d'inductance données, les valeurs des capacités peuvent varier dans une plage relativement large. Dans l'exemple donné plus haut et illustré sur le dessin cijoint, la valeur de C3 n'est ainsi pas forcément égale à la valeur de C1. Elle est simplement de préférence du même ordre de grandeur. De même C2 est de préférence bien inférieure en valeur à C1 et C3. Toutefois, comme le montrent les calcuis, d'autres valeurs peuvent être trouvées pour obtenir dans un cas un niveau de tension bas
et dans l'autre cas un niveau de tension élevé.
Enfin, I'exemple décrit ci-dessus est fait en référence à une antenne d'un système main libre de véhicule automobile mais il peut trouver d'autres applications dans lesquelles une antenne est connectée à son driver et se trouve
à distance de celui-ci.
Claims (8)
1. Dispositif de diagnostic pour une antenne (2) comportant une bobine (20) ou similaire reliée d'une part à un potentiel de référence et d'autre part à une sortie d'un amplificateur (12), caractérisé en ce qu'il comporte deux condensateurs (C2, C3) montés en série, un premier condensateur (C2) étant monté en parallèie à la bobine (20) et le second (C3) étant inséré entre une borne de la bobine (20) et
le potentiel de référence.
2. Dispositif de diagnostic selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier condensateur (C2) monté en parallèle avec la bobine (20) forme un circuit oscillant de forte impédance à la fréquence d'émission de l'antenne, par
exemple 125 kHz.
3. Dispositif de diagnostic selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que la capacité du premier condensateur (C2) monté en parallèle à la bobine est au moins cinq fois inférieure à la capacité du second
condensateur (C3) inséré entre la bobine (20) et un potentiel de référence.
4. Dispositif de diagnostic selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce qu'un troisième condensateur (C1) est monté entre l'amplificateur (12) et la bobine (20) pour couper une éventuelle composante
continue du signal de l'amplificateur.
5. Dispositif de diagnostic selon la revendication 4, caractérisé en ce que la capacité de ce troisième condensateur (C1) est sensiblement égale à celle
du second condensateur (C3) monté entre la bobine et le potentiel de référence.
6. Dispositif de diagnostic selon la revendication 5, caractérisé en ce que la capacité du premier condensateur (C2) monté en parallèle à la bobine (20) est comprise entre 1 et 100 nF tandis que les capacités des second (C3) et
troisième (C1) condensateurs sont comprises entre 0,5 et 10,uF.
7. Dispositif de diagnostic selon l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce qu'il comporte en outre un microcontrôleur permettant de
mesurer la tension (V3) aux bornes du second condensateur (C3).
8. Dispositif de diagnostic pour plusieurs antennes, caractérisé en ce
qu'il comporte un dispositif de diagnostic selon l'une des revendications 1 à 7 pour
chacune des antennes ainsi qu'un multiplexeur permettant de connecter une entrée d'un microcontrôleur destiné à mesurer la tension aux bornes de chaque
second condensateur à chacune des antennes.
1Q is de ge^n de Immune Our lmissn de snaux l'aide d'antennes, caractArlsA en ce qu'll compose au mains an disposltif de
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| WO2007148245A3 (fr) * | 2006-06-21 | 2008-02-28 | Nxp Bv | Procédé de vérification d'intégrité d'un dispositif d'antenne, d'un émetteur, d'un récepteur et d'un émetteur récepteur |
| WO2015173163A1 (fr) * | 2014-05-12 | 2015-11-19 | Continental Automotive Gmbh | Circuit d'attaque pour inductance, procédé de fonctionnement d'une inductance et dispositif émetteur actif pourvu d'un circuit d'attaque |
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