ITTO960708A1

ITTO960708A1 - Procedimento di filtraggio di un segnale rappresentante il livello di liquido di un serbatoio.

Info

Publication number: ITTO960708A1
Application number: IT96TO000708A
Authority: IT
Inventors: Nicolas Costini
Original assignee: Sagem
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1998-02-20
Also published as: FR2738337B1; FR2738337A1; IT1284756B1; DE19634813A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale

La presente invenzione si riferisce al filtraggio di un segnale rappresentante il livello di liquido in un serbatoio. Essa trova in particolare applicazione nella visualizzazione del livello di combustibile contenuto nel serbatoio di un veicolo a motore.

Se si considera una vettura a benzina. le perturbazioni dovute alle sterzate, alle pendenze delle vie di circolazione, ai comandi di accelerazi one e di frenatura e i sobbalzi tendono a spostare globalmente la benzina verso una parete di serbatoio o semplicemente creano un'onda e falsano la misura di un rivelatore di livello. misura che dovrebbe rappresentare il volume di carburante restante.

Per tentare di eliminare, almeno parzialmente queste perturbazioni. si conosce il modo di effettuare un filtraggio passa-basso, che elimina le fluttuazioni rapide della misura. Tuttavia, se si può così eliminare l'onda, le perturbazioni di lunga durata, tipo quelle dovute alla pendenza della via di circolazione. necessitano di un filtraggio di lunga durata. Si misurano allora le fluttuazioni sussistenti nel segnale filtrato che comanda la visualizzazione e si aumenta la durata, o costante di tempo, del filtraggio passa-basso al fine di rallentare ancora di più l'evoluzione del segnale filtrato, dunque di eliminarne le fluttuazioni parassite.

Tuttavia, non si può accettare il fatto che l'indicatore del livello di benzina impieghi un tempo eccessivo per rivelare un .livello corretto alla partenza, quando la vettura non è inizialmente in orizzontale, per esempio quando la via è in pendenza o la vettura è inclinata.

Si conosce anche il modo di filtrare il segnale per tener conto della forma del serbatoio, cioè correggere il segnale in funzione del livello visualizzato, ma l'efficacia è limitata e necessita un adattamento ad ogni tipo di serbatoio.

In breve, si. ricercava un procedimento di filtraggio delle perturbazioni di lunga durata e di corta durata, che sia indipendente dalla forma del serbatoio e sostituisca molto rapidamente un valore falso, dopo una partenza in pendenza o inclinata, con un valore esatto,

A questo scopo, l'invenzione si riferisce a un procedimento di filtraggio del segnale di un rivelatore del livello di un liquido in un serbatoio, nel quale, dopo aver proceduto alla stima delle perturbazioni del livello del liquido, si applica al segnale, prima di sfruttarlo, un filtraggio passa-basso con una costante di tempo il cui valore dipende dalla detta stima, caratter izzato dal fatto che si procede alla detta stima delle perturbazioni tramite analisi del segnale non filtrato.

Così, poiché è il segnale non filtrato che serve per stabilire la costante di tempo di filtraggio, la rivelazione di una perturbazione è quasi istantanea e si sceglie allora una costante di tempo di filtraggio aumentata per il segnale filtrato sfruttato mentre una osservazione del segnale relativamente corta, in particolare molto più corta di ogni costante di tempo di filtraggio, é sufficiente per verificare l'assenza di perturbazione al fine di tornare rapidamente ad una costante di tempo più piccola.

L'invenzione sarà meglio compresa con l'aiuto della descrizione che segue di un circuito di filtraggio del livello del liquida in un serbatoio, per la messa in opera del procedimento dell'invenzione, facendo riferimento al disegna annesso, sul quale:

- la figura 1 è una rappr esentazio ne schematica del circuito di filtraggio:

- la figura 2 rappresenta una successione di periodi di analisi di un segnale di livello di liquido ;

- la figura 3, formata dalle figure da 3A a 3C, illustra l'effetto del filtraggio.

Il circuito di filtraggio 1 rappresentato comanda un visualizzatore 3 in funzione del segnale di misura che gli è fornito da un rivelatore di livello di liquido 2 associato a un serbatoio 25 contenente un liquido 26, in questo caso il carburante di una autovettura.

Il rivelatore di livello 2, alimentato dalla tensione della batteria Vb. è costituito in questo esempio da un generatore a corrente costante 21 che alimenta per riscaldarla una sonda resistiva 22 immersa verticalmente e fissata nel serbatoio 25.

La resistenza della sonda 22 varia in modo continuo con il livello di benzina. Per questo. la tensione ai terminali della sonda 22. rappresenta senza ambiguità il livello assottigliato. secondo una legge monotona conosciuta.

Il circuito di filtraggio 1 è un microcontrollore classica di trattamento di segnale comprendente una catena di trattamento formata, nell'ordine, da un convertitore analogi co/numer ico (CAN) 1-1 di ingresso, da un filtro passa-basso 12 a costante di tempo K regolabile e da un convertitore numerico/analogico (CNA) 13 che comanda il visualizzatore 3,

Un circuito di analisi 14 riceve anche il segnale proveniente dal CAN 11 e comanda. la regolazione della costante di tempo K del filtro

12.

Il funzionamento del circuito di filtraggio 1 sarà ora spiegato .

Il concetto dell'invenzione è di analizzare il segnale grezzo, non filtrato, Sb proveniente dal rivelatore 2. per determinare, in un periodo di analisi relat ivainente corto, l'importanza delle perturbazioni del segnale Sb, dovute ai movimenti del carburante causati dalle condizioni della circolazione

Si comanda così immediatamente un ammortizzamento forte forte costante di tempo, K2) del filtro 12 dal momento in cui una perturbazi one appare e si ripassa ad un ammo rtizzarnento debole (K1) alla sparizione di questa. Più precisamente, il ritorno al valore K1 debole interviene dal momento in cui ci, si è assicurati, tramite verifica dell'assenza di altre perturbaz ioni in un periodo che segue la pe rturbazio ne considerata, che sono sparite le condizioni di circolazione che sono state la causa della perturbazione rivelata.

La figura 2 illustra, in funzione del tempo t, il procedimento di analisi messo in opera nel circuito 14·.

Il segnale grezzo Sb è analizzato in un periodo di analisi TO. di 8 secondi in questo esempio, suddiviso in 8 passi di analisi consecutivi Pi di 1 secondo (i= intero da 0 a 7), che sono essi stessi suddivisi in 8 intervalli di tempo ITj di (j = intero da 0 a 7) 0,125 s. I due primi passi PO e PI sono anche rappresentati in scala dilatata.

Il CAN 11 fornisce un valore numerico del segnale Sb nel corso di ogni intervallo ITj.

Per eliminare il rumore della misura ad alta frequenza, non portatore di infa rmazione, il segnale grezzo Sb subisce qui un pre- trattamento consistente in un filtraggio passa-hasso. La frequenza di interruzione è tuttavia sufficientemente elevata per lasciar passare ogni componente che rappresenterebbe una perturbazione avente una energia significativa-,

.11 filtraggio che segue prima della analisi è realizzata calcolando il valore medio Si del livello di carburante in ogni passo di analisi Pi. cioè sostituendo agli otto valori S.j di un passa Pi il loro valore medio Si. per ottenere un segnale quas i-grezzo . Si liscia così il segnale grezzo Sb, senza tuttavia perdere informazioni utili.

Il confronto fra loro degli otta valori medi Si del periodo di analisi TO permette in seguito di calcolare le variazioni del segnale quasi grezzo e di confrontarle ad una soglia. Si regola allora la costante di tempo K del filtro 12 al valore minimo K1. qui 40 secondi, se queste variazioni non superano una soglia predeterminata, e, altrimenti, si aumenta la costante di tempo K, per passare qui ad un valore K2 di 6 minuti.

Sarebbe anche possibile regolare in modo continuo, e non discreto, la costante di tempo K del filtro 12, in funzione della ampiezza delle variazioni del segnale in rapporto a una legge di soglia deterir;inata.

.11 calcolo di. queste variazioni, destinato a stimare le perturbazioni, può seguire diverse leggi. Si può effettuare, in modo classico, un calcolo di. combinazione quadratica calcolando uno scarto tipo degli otto valori medi Si in rapporto alla loro media.

Secondo un'altra legge, lineare e senza combinazione globale, che è quella utilizzata qui, si confrontano a due a due i valori medi di livello successivi Si per calcolare la derivata o pendenza temporale tra essi e confrontare queste pendenze con una soglia.

Una legge composita delle due leggi appena citate (integrazione di diversi risultati; derivazione dell'ultimo risultato) presenta il vantaggio di integrare otto misure Si, dunque di filtrare ancora i componenti relativamente ad alta frequenza (prima legge), pur tenendone tuttavia conto rapidamente tramite la seconda legge al fine di rilevare istantaneamente ogni perturbazione dalla pendenza temporale del segnale che è stato ricevuto, e non tramite integrazione delle informazioni fornite da tutti gli ultimi segnal i ricevuti.

In questo esempio, si verifica che la pendenza temporale tra due valori Si non superi una soglia e si fa avanzare ogni volta un cantatore che, raggiungendo il valore 8, si blocca e comanda il passaggio al valore debole K1. Ogni rivelazione di un superamento della soglia rimette a zero il cantatore, che comanda il passaggio al valore forte K2. Per la chiarezza del disegno, i periodi di analisi TO sano stati rappresentati giustapposti . In questo esempio, si preferisce tuttavia effettuare una analisi slittante, cioè il periodo TO al riguardo si sfalsa di un passo Pi ogni secondo .

La figura 3 illustra il risultato del filtraggio e rappresenta, in funzione del tempo t , 1'ampiezza A del segnale grezzo Sb (figura 3A ), il valore K1 o K2 della costante di tempo K (figura 3B) , e il segnale filtrata Sf applicato al visual izzatore 3 (figura 30 .

Il segnale Sb comprende, fra due zone temporali di stabilità, una perturbazione che si manifesta attraverso un discesa brutale seguita da oscillazioni e da una risalita finale.

La perturbazione è rivelata dal momento in cui si manifesta, attraverso la variazione di pendenza temporale che essa induce tra valori medi Si, alla fine di 1 secondo (ΤΌ/8). La costante di tempo k del filtro 12 assume il valore massimo K2 e lo mantiene finché persistono le oscillazioni.

La fine della salita del segnale Sb è rivelata con un ritardo TG, qui di 8 secondi, la costante di tempo K riassume il valore minimo K1, in modo che la leggera deriva del segnale Sf dovuta alla perturbazione, viene corretta rapidamente. A titolo di confronto, è stato rappresentato punteggiata il risultata di un filtraggio (12) che sarebbe comandato tramite retroazione a partire dall'analisi del segnale filtrato.

Come si può constatare, il comando del filtro (12) è troppo tardivo poiché l'info rmazione analizzata che serve a stabilire questo comando è stata essa stessa ritardata dalla traversata del filtro (12). Per questo, il valore K2 è stabilito tardi vamente e l'inizio dell'impulso è poco filtrato (K1)

Il medesimo fenomeno avviene alla fine dell'impulso, la costante di tempo K conservando per troppo tempo il valore K2 e ispedendo un ritorno rapido alla visual izzazione del valore corretto che presenta il segnale Sb.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - Procedimento di filtraggio del segnale di un rivelatore del livello (2) di un liquido in un serbatoio, nel quale, dopo aver proceduto alla stima delle perturbazioni del livello del liquido, si applica al segnale, prima di sfruttarlo, un filtraggio passa-basso (12) con una costante di tempo (K) il cui valore dipende dalla detta stima, caratte rizzato dal fatto che si procede alla detta stima delle perturbazioni attraversa l'analisi del segnale non filtrato. 2. - Procedimento secondo la rivendicazione 1, nel quale si procede alla detta stima delle per turbazioni misurando, in periodi successivi di analisi, le variazioni corrispondentd del segnale del rivelatore e si sceglie un valore aumentato (K2) di costante di tempo se queste variazioni restano al di sopra di una soglia predeterminata. 3. - Procedimento secondo la rivendicazione 2, nel quale si effettua un filtraggio passo-basso (Si) del segnale non filtrato (Sb) del rivelatore prima di analizzarlo per misurarne le variazioni. 4. - Procedimento secondo la rivendicazione 3, nel quale, per il filtraggio passo-basso prima della analisi, si divide ogni periodo di. analisi. (Τϋ) in una sequenza di passi di analisi (Pi) e, in ogni passo di analisi (Pi), si calcola un valore medio (Si) del livello del liquido. 5. - Procedimento secondo la rivendi cazione 4, nel quale si determina la pendenza temporale fra due dei detti valori media (Si) di livello successivi, che si confronta con la detta soglia.