Le filtrage d’un signal capteur : matériel (RC) et logiciel (moyenne, médiane)

Un signal de capteur brut n'est jamais aussi propre que la belle courbe du datasheet. Il chevauche le bruit d'allumage, l'ondulation de l'alternateur, les pics des injecteurs. Le filtrage le nettoie — mais chaque filtre se paie, en détail perdu ou en retard ajouté. Et sur-filtrer, c'est la meilleure façon d'effacer un vrai défaut.

Le RC, la première barrière

• Le filtre matériel le plus simple, c'est une résistance et un condensateur : un passe-bas qui laisse passer le lent et renvoie le rapide à la masse.
• Sa fréquence de coupure est fixée par la paire — 1 divisé par (2 pi R C). En dessous, le signal passe ; au-dessus, il est atténué. On choisit la coupure à la mesure de la bande passante réelle du signal, et pas plus rapide.
• Ce même RC fait aussi l'anti-repliement avant le convertisseur et la limitation de courant sur la broche. Un réseau bon marché, plusieurs métiers. Les composants restent des briques ordinaires — voir résistance, condensateur, diode.

Le prix du filtrage matériel : le retard

• Un filtre ne nettoie pas sans retarder. Plus le RC est lourd, plus le signal traîne derrière la réalité : c'est un déphasage.
• Sur une ligne de température lente, un gros retard est invisible et bienvenu. Sur un signal de régime ou de cliquetis rapide, ce même retard écrase le front que le calculateur doit justement attraper. Sur-filtrer un signal rapide, c'est l'émousser.

Le logiciel, plus souple

• Une fois numérisé, le calculateur filtre en code. Une moyenne glissante lisse une mesure qui gigote — mais elle ajoute, elle aussi, du retard, et un seul gros pic tire encore la moyenne.
• Le filtre médian est l'outil plus fin pour les pics : on prend quelques échantillons, on garde celui du milieu. Une valeur aberrante isolée — un glitch, un coup d'EMI — est jetée sans étaler le vrai signal autour.
• Le passe-bas logiciel le plus courant est exponentiel : à chaque mesure on ne garde qu'une fraction de la nouvelle valeur et on conserve le reste de l'ancienne. Un seul coefficient règle sa constante de temps — c'est le jumeau logiciel du RC.
• L'anti-rebond numérique fait pareil pour les entrées tout ou rien : on ignore un changement d'état tant qu'il ne tient pas, pour qu'un contact qui rebondit ne soit lu qu'une fois, pas dix.

Choisir le filtre au signal

• Médiane pour les mesures à pics et à glitches ; moyenne pour un bruit régulier ; un passe-bas léger pour un lissage doux.
• Et tout ne veut pas d'un passe-bas : un signal de cliquetis se filtre en passe-bande autour de la fréquence de cognement — on veut cette bande, pas le lent. Mauvais filtre, mauvais signal.
• On n'empile pas non plus les filtres sans compter : un RC matériel déjà lourd suivi d'une grosse moyenne logicielle, et le signal traîne si loin derrière la réalité que la régulation devient molle. Chaque filtre coûte du retard ; on les additionne sans le vouloir.

Le vrai piège : filtrer un défaut

• Filtrer cache autant que ça nettoie. Un capteur intermittent qui crache une valeur fausse de temps en temps peut être lissé jusqu'à ce que le calculateur — et vous — ne la voyiez jamais. Le défaut est toujours là ; le filtre l'a juste enterré.
• Quand vous chassez un intermittent, journalisez la voie brute. La valeur filtrée sert à faire tourner le moteur ; la valeur brute sert à trouver la panne.

Filtrez à la bande passante réelle du signal, et pas plus loin : assez propre pour rouler, assez honnête pour vous montrer encore le défaut.

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