Brevet FR2033229A1 — publié le 19701204

2QSs**.J La présente invention est relative à un capteur ^Xsoxriaiie ..perfectionné. De nombreux t^pes de circuits électriques dans les domaines de la commande électronique, de la mesure, de l'affichage ont recours à 5 des capteurs électriques. Dans la plupart des cas le type de circuit ou de système dans lequel le capteur est employé nécessite que le signal de sortie du capteur fournisse des renseignements sur l'amplitude et la phase du paramètre considéré. Pour cette raison, un tjpe bien connu de capteur utilise un élément stationnaire et un 10 élément associé capable de pivoter. L'élément stationnaire est un circuit magnétique de structure symétrique ayant unv enroulement d'entrée et au moins un enroulement de sortie» L'élément capable de pivoter est disposé de telle manière par rapport à l'élément stationnaire que dans la position zéro le circuit magnétique stationnaire 15 soit en équilibre et qu'il n'y ait pas de signal sur les enroulements de sortie. Le mcurement de l'armature causé par la fonction à mesurer introduit un déséquilibre dans le circuit magnétique. L'ançglitude et le sens de ce déséquilibre sont proportionnels à la tension et à la phase du signal de sortis. Oette tension de sortie est donc utilisée * 20 comme signal de commande ou d'affichage. Etant donné que ce type de capteur exige une position de signal nul, l'équilibrage initial est vraiment critique. Ceci rend le capteur très difficile à fabriquer et à équilibrer et le rend par conséquent très coûteux. 25 Un autre défaut des capteurs utilisés jusqu'à présent est leur insensibilité relative. D'ordinaire ils fournissent un signal de sortie d'approximativement un volt pour une aotation de 30 degrés de l'armature par rapport à sa position d'équilibre. Il est fréquent que l'armature ne pivote pas de plus de cinq degrés de part et d'au-30 tre de sa position d'équilibre ce qui conduit à une tension maximum de sortie de moins d'un demi-volt. Les dispositifs utilisant un tel signal de sortie doivent par conséquent être très sensibles et exenpts de bruit. Oeci augnente grandement le prix de l'équipemeifc de commande. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. 35 L'invention qui concerne un capteurélectrique du type ayant un élément stationnaire comportant une jambe primaire avec une bobine d'entrée enroulée dessus et des jambes secondaires disposées symétriquement par rapport à cette jambe primaire et des bobines de sortie enroulées dessus; une armature capable de pivoter, disposée 40 symétriquement par rapport aux jambes secondaires lorsqu'elle est 70 0057'4 2 2035??', dans une position de signal nul et dissymétriquement pour un signal de sortie non nul, est caractérisée en ci que l'armature a une configurât ion telle qu' elle ne présente qu' un ase de symétrie qui coincide avec l'axe de symétrie de l'élément stationnaire dans la 5 position de signal nul. Suivant une caractéristique de réalisation l'armature comporte des côtés parallèles qui sont disposés respectivement en juxtaposition avec les jambes secondaires pour réaliser des entrefers d' épaisseurs sensiblement égales lorsque l'armature est dans une position 10 correspondant à un signal de sortie nul. Suivant une autre caractéristique de réalisation l'armature comporte une partie évidée disposée symétriquement autour de la jambe primaire lorsque l'aimature est dans une position correspondant à un signal de sortie nul. 15 Suivant une autre caractéristique de réalisation l'armature compote une partie massive diamétralement opposée à la partie évidée par rapport à l'axe de rotation de l'armature. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet 20 on se reportera, aux dessins joints dans lesquels: - la figure 1 illustre l'état de l'art*, et - la figure 2 représente un mode de réalisation préféré de l'invention. Les mêmes références désignent les mêmes éléments dans les deux 25 figures. Dans l'art antérieur la partie stationnaire forme un circuit magnétique qui comporte une jambe primaire 11 et deux jambes secondaires 12 et 13» qui sont connectées entre elles par une section perpendiculaire H. ïous les éléments de 11 à 14 sont constitués en une 30 substance magnétique perméable. Un enroulement primaire 15 est bobiné sur la jambe primaire centrale 11 et une tension alternative est appliquée entre les bornes 18 et 1S. Un premier enroulemerfc secondaire 16 est bobiné sur la jambe 12 et un second enroulement secondaire identique 17 est bobiné sur la 35 jambe 13. Les bobines secondaires 16 et 17 sont connectées en série et leurs extrémités respectives 21 et 22 servent de pises pour le signal de sortie du capteur. Les bobines 16 et 17 sont enroulées en sens inverses si bien que des tensions de polarités différentes sont induites en elles. Une armatuE 23 qui peut pivoter autour d'un axe 24 40 est disposée entre les jambes secondaires 12 et 13. L'aimature 23 est 70 0057^ 3 2033P29 représentée avec deux joues 26 et 27 réalisées de telle manière que l'armature 23 présente deux degrés de symétrie. L'armature 23 est localisée par rapport à la partie stationnaire du capteur de telle manière qu'entre la joue 26 et les jambes secondaires 12 et 13 res-5 pectivement il y ait deux entrefers 28 et 29. Quand on fabrique le capteur, on dispose l'armature 23 de telle sorte qu'il n'y ait aucun signal entre les sorties 21 et 22. Ceci nécessite que l'armature soit parfaitement centrée entre les jambes secondaires 12 et 13 de façon à équilibrer les deux parties du cir-10 cuit magnétique. Ce réglage est vraiment critique et extrêmement difficile à obtenir. En fonctionnement, l'armature 23 est amenée à pivoter d'une manière ou d'une autre. Par exemple elle peut tourner sous l'action du déplacement angulaire d'un élément mécanique si bien que le si-15 gnal de sortie du capteur est une fonction de ce déplacement angulaire. La rotation de l'armature 23, par exemple, dans le sens des aiguilles d'une montre, amène une diminution de lapartie de la joue 26 faisant face à la jambe secondaire 12. L'entrefer 28 décroît et la 20 réluctânce de la partie correspondante de circuit magnétique croît. La même rotation de l'armature 23 augmente la partie de la joue 26 faisant face à la jambe secondaire 13. Il en résulte une augmentation de l'entrefer 29 de la même quantité que l'entrefer 28 a diminué et une diminution de la réluctance de la partie da circuit comprise en-25 tre la joue 26 et la jambe secondaire 13. Dans ces conditions le circuit magnétique pris dans son ensemble est déséquilibré» Le déséquilibre de tension entr^les deux bobines 16 et 17 peut être u-tilisé pour faire fonctionner le système de commande ou d'affichage dans lequel le capteur est employé. 30 La figure 2 illustre un capteur conforme à la présente inven tion. Dans cette réalisation la partie stationnaire comportant les jambes 11, 12, 13 et les bobines 15* 16 et 17 est presque identique à ce qu'elle était à la figure 1. Elle en diffère en ce que les jambes secondaires 12 et 13 ne sont plus rognées à leur partie inférieure 35 pour livrer passage à la partie mobile. La configuration de l'armature 30 diffère sensiblement de 1'armature 23 de la figure 1. L'armature 30 a une configuraticn telle qu'elle ne présente plus qu'un axe de symétrie qui coincide avec l'axe de symétrie de la partie stationnaire dans la position de zéro. L'armature de la figure 1 présente 40 deux axes de symétrie rectangulaires. L'armature 30 est réalisée de 70 00574 4 2033229 manière telle que sa partie supérieure présente deux surfaces planes latérales 32 et 33 qui font face respectivement à la partie inférieure interne des jambes secondaires 12 et 13- les longueurs des faces planes 32 et 33 sont telles que le couplage magnétique entre ces fa-5 ces et les jambes secondaires 12 et 13 soit sensiblement accru par • rapport à l'art antérieur de la figure 1 . Par conséquent une variation dans les épaisseurs des entrefers 37 et 38 a pour conséquence un accroissement plus sensible dans les variations de réluctânce dues à la rotation de l'armature 30 autour' de l'axe 24. 10 L'armature 30 comporte en outre une fente 31 disposée symétrique ment par rapport à l'axe de symétrie de l'armature. La fente 31 entoure la jambe primaire 11 de telle façon qu'un entrefer soit ménagé face à tous les côtés de la fente 31. L'entrefer a donc une forme en covette lorsque le capteur est dans la position de zéro. Quoique la rotation de l'armature 15 30 amène une variation dans l'épais se ur de l'entrefer 36 le long des côtés de la jambe primaire 11, la partie de l'entrefer comprise entre le dessous de la jambe 11 et le fond de la fente 31 reste sensiblement constante pour tous les degrés de rotation. Par conséquent le couplage magnétique entre la jambe primaire 11 et l'armature 30 reste virtuellement in-20 changé. La fente 31 et l'extrémité de la jambe 11 sont dimensionnées de telle façon que l'armature 30 soit libre de'tourner jusqu'à ce que l'une des surfaces planes 32 ou 33 vienne au contact de la jambe 12 ou de la jambe 13. Dans cette position, le déséquilibre du circuit magnétique est maximum. Le réglage de l'armature 30 dans la position 25 de signal nul est sensiblement plus aisé que dans le cas de l'armature 23. C'est parce que ce réglage initial exige que les entrefers 37 et 38 soient égaux, tandis que la'position exacte sur la verticale de l'axe de rotation 24 n'a qu'une importance secondaire. Ceci diffère de la réalisation de la figure 1 dans laquelle le réglage 30 initial exige une position de signal nul angulairement et suivant la verticale. La position verticale dans le cas de la figure 1 est importante parce que l'épaisseur des entrefers 28 et 29 affecte d'une manière sensible la sensibilité du capteur. Le réglage initial en position de l'armature 30 est facilité également par la joue pleine 35 et pesante 34 qui est ménagée à la partie inférieure. Cette partie plus lourde amène naturellement l'armature 30 à pendre suivant une position verticale. Ceci est différent de ce qui se présente dans l'art antérieur selon lequel l'armature 23 a deux axes de symétrie et par conséquent se trouve équilibré dans n'importe quelle position 40 angulaire. Si un équilibre est exigé pour une application particulière, 70 00574 5 2033?"'. une masse externe suffisante peut être ajoutée à l'extrémité fendue de l'ar^at-ore yC. Dans l'un ou l'autre mode de réalisation, un courant alternatif est appliqué entre les bornes d'entrées 18 et 19. A l'équilibre ma-5 gnétique, des tensions alternatives égales et opposées sont induites dans 1er. secondaires 16 et17: elles s'annulent et le signal de sortie est nul. Une codifieatin de la position angulaire ds l'armature pivotante est indiquée par une varir.tion d ' amplitude et de phase du sigu.:.l de sortie, 10 Le capteur suivant l'invention est d'une grande sensibilité è puisqu'il peut, fournir approximativement un volt pour chaque déviation angulaire unitaire de cinq degrés de l'armature pivotante. Bien entendu" l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation représente etdécrit qui ne l'a été qu'à titre d'exemple. 15 II appartiendrait au technicien d'y apporter de nombreuses modifications sans pour autan^sortir du cadre de la, présente invention. 70 00574 6 2033P29 Revendications 1 ) Capteur électrique ayant un élément statio^îîiaire comportant une jambe primaire supportant une bobine d'entrée enroulée dessus et des jambes secondaires disposées symétriquement par rapport à cetté 5 jambe primaire et supportant des bobines de sortie enroulées dessus; une armature capable de pivoter, disposée symétriquement par rapport aux jambes secondaires lorsqu'elle est dans une position de signal de sortie nul et dissymétriquement pour un signal de sortie non nul, caractérisé en ce que 1 ' armat xt»e est d'une configuration telle qu'elle 10 présente un seul axe de.symétrie qui coincide avec l'axe de symétrie de l'élément stationnaire dans la position de signal nul. 2) Capteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce çfue l'armature comporte des côtés parallèles disposés respectivement en juxtaposition avec les jambes secondaires pour réaliser 15 des entrefers d'épaisseurs sensiblement égales lorsque l'armature est dans une position correspondant à un signal de sortie nul. 3) Capteur électrique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'armature comporte une partie évidée disposée symétriquement autour de la jambe primaire lorsque l'armature est dans 23 une position correspondant à un signal de sortie nul. 4) Capteur électrique suivant la revendication 3» caractérisé en ce que cette partie évidée suit la forme de la jambe primaire et que l'extrémité de la jambe primaire est séparée du fond de la partie évidée par un entrefer sensiblement uniforme dans toutes les po- 25 sitions de 1'armature, 5) Capteur électrique suivant l'une des revendications précédentes caractérise en ce que l'armature possède une partie pesante diamétralement opposée à la partie évidée par rapport à l'axe de rotation de l'armature» 30 6) Capteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 1* arîu-vfcure cor porte une partie permettant de faire varier le flux et une partie de position diamétralement disposées par rapport à l'axe de rotation de l'armature; la partie permettant de faire varier le flux étant disposée au moins partiellement entre les 35 jambes secondaires et la partie de position ayant une masse supérieure à la partie permettant de faire varier le flux. 7) Capteur électrique suiv-nt la revendication 6, caractérisé en ce que la ::a:-tie permettant de faire varier 1e. flux présente des côtés sensiblement parallèles pour former des entrefers entre ces 40 côtés et les jambes secondaires, ces entrefers étant sensiblement 70 00574 7 '2033229 égaux lorsque l'armature est dans la position de signal de sortie nul, la partie permettant de faire varier le flux comportant également une surface évidée pour recevoir l'extrémité de la jambe primaire et ménager avec cette dernière un entrefer en forme de cuvette.