Brevet FR2181554A1 — publié le 19731207

L'invention concerne un capteur de grande sensibilité pour les mesures de vitesses , et plus particulièrement pour les mesures de vitesses par détection du passage d'encoches de faible profondeur disposées. sur une pièce en déplacement Les principaux inconvenients des dispositifs connus sont le plus souvent inhérents à un encombrement trop important à une certaine fragilité , et à une trop grande sensibilité aux con ditions d'environnement , que ce soit la température ou les pro- . jections de particules mêtalliques qui viennent perturber le fonctionnement de l'appareil Ayant pour but-la réalisetion d'un dispositif ainsi ble , conomique , de faible encombrement , et ne présentant-pas les inconvénients précédents , la présente invention a pour objet un capteur dé grande sensibilité pour les mesures de vitesses , du type procédant par détection du passage d'encoches prévues dans une pièce métallique , caractérisé en ce qu'il comporte : un oscillateur modulé par les variations d'impédance d'une self,corrdlativ au passage des encoches , un circuit de détection de la basse fréquence de modulation , un circuit délivrant la valeur moyenne de la tension détectée,un soustracteur comparant ladite valeur moyenne à la dite tension détectée et délivrant un signal seulement lorsque la tension détectée est supérieure à sa valeur moyenne , et un circuit de mise en forme dudit signal , de telle sorte que le signal de sortie du capteur soit rectangulaire et de fréquence proportionnelle à la vitesse de la pièce D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après en référence au. dessin annexé str lequel on peut voir Figure 1., un schéma électrique simplifié d'un capteur pour mesure de vitesse selon l'invention Figure 2 , une vue en perspective cavalière d'un mode de réalisation d'un capteur selon l'invention En se reportant au dessin , on peut voir ( Fig.1) que le circuit est alimenté par une tension continue U Un oscillateur 1 , de type Collpitts par exemple , comporte un transistor 6 et utilise comme self une bobine 7 placée devant une pièce métallique crénelée 8 dont on veut connaître la vitesse .Lors du passage d'une dent , il y a accroissement de l'inductance de la self , mais également , par suite des pertes.impor- tantes dans le métal g un accroissement plus grand de la résistance apparente de la bobine , dont le facteur de qualité Q diminuera Lorsque la pièce est en mouvement , il se produit une modulation du facteur Q , lequel présente un maximum face à une encoche et un mi nimum face à une dent ; ces variations se traduisent par une modula tion en fréquence et en amplitude de l'onde de haute fréquence en tretenue par Ltoscillateur .La modulation en amplitude est seule utilisée ~ Un Un uit de détection basse fréquence 2 est constitué lessentiellement d'une diode 9 et dtun filtre passe-bas à résistance et cepacité en psrsllêle Un circuit 3 à résistance et capacité an série fournit en son point milieu une valeur moyenne de la tension basse fréquence (BF) délivrée par le circuit de détection .Cette valeur moyenne et la tension (BF) de sortie du circuit de détec ton 2 sont comparées par un soustracteur 4 constitué essentielle ment d'un amplificateur à grand gain Le soustracteur est suivi d'un circuit de mise en forme .5 comprenant essentiellement-un transistor 10 délivrant à la sortie 11 un signal rectangulaire utilisable , dont la fréquence est pro portionnelle à la vitesse de la pièce 8 L'oscillateur 1 délivre une onde porteuse à haute fré quence dont l'amplitude est modulée par les variations du facteur de qualité de la self 7 en fonction des déplacements de la pièce a Le circuit de détection 2 délivre une tension BF de modulation Le soustracteur 4 compare cette tension BF à sa valeur moyenne issue du circuit 3 . La pièce 8 étant en général un disque , la constante de temps du circuit 3 est déterminée pour réduire les conséquences du faux rond inévitable du disque Pour. une tension BF supérieure à sa valeur moyenne , le soustracteur délivre une tension égale à la tension d'alimentation. Pour une tension BF inférieure à sa valeur moyenne , il délivre une tension nulle . En raison des distorsions dues à la saturation non instantanée de l'amplificateur , le signal délivré par le sous tracteur 4 n'est pas rectangulaire . Le circuit de mise en forme 5 élimine ces distorsions et délivre un signal rectangulaire dont la fréquence est directement proportionnelle à la vitesse de la pièce B et dont le facteur de forme ne dépend que de la forme de cette pièce . La largeur des impulsions est proportionnelle à la largeur des encoches , le temps de montée étant de l'ordre de la microseconde. Une mesure de la fréquence de ces impulsions permet de connaitre la vitesse oe la pièce Le dispositif réalisé selon l'invention est alimenté par une tension continue pouvant varier de 6 à 20 Volts . Le capteur cylindrique peut etre placé à une distance comprise entre 1 et 4 mm. environ d'un disque portant des encoches de faible profcnceur . La vitesse est mesurée pour des mouvements de 10 dent par seconde jusqu'à 500C dents par seconde . Ces valeurs ne sont pas limitatives des possibilités offertes par l'invention. Le principe de fonctionnement du dispositif , par comparaison d'une tension BF à Sa valeur moyenne , est à peu près indé pendant de la température de service dont l'influence peut etre négligée entre des limites aussi larges que -50 C à + 200 C. De plus , ce système ne crée , au niveau de la face sensible du capteur , qu'un champ magnétique négligeable et surtout alternatif cE qui ne Fermet pas aux particules métalliques du milieu ambiant de venir sty accumuler , évitant ainsi de faire transmettre , par le capteur , des informations indésirables au système récepteur Pour la meme raison-, la mag/nétisation du disque ou de la cible placé devant le capteur est insignifiante En se reportant à la figure 2 , on peut voir que la self 7 est disposée dans un cylindre 12 relié par un câble coaxial 13 au boîtier 14 contenant l'ensemble du circuit de la figure 1 ( à l'exception de la self 7 ) . Un bloc de connexion 15 assure le raccordement du circuit d'une part à l'alimentation continue , d'autre part au circuit de mesure de la fréquence des impulsions délivrées en 11 L'ensemble est rendu étanche par une gaine 16 qui en veloppe le câble coaxial et que l'on assemble par un procédé connu sur le cylindre 12 et sur le boitier 14 . On obtient ainsi un équi pement étanche aux projections de poussières , limaille , eau ou huile que iton peut rencontrer selon les applications . Le câble convenablement protégé n'est pas fragile mais conserve une sou plesse qui permet o'obtenir une infinité de configurations différentes à Tartir du mena apoareil suivant les problèmes dtimplanta- tion rencontres . Le principal avantage de l'invention réside dans le principe de détection BF d'une oscillation entretenue par l'oscil- lateur et modulée par le phénomène mesuré , qui rend le dispositif indépendant des variations de température et insensible aux projec tions de particules métalliques , ce qui autorise un pouvoir discriminatoire élevé De plus , ce dispositif miniaturisé possède létanchéi- té d'un appareil monobloc et la souplesse d'implantation d'un appareil e capteur séparé , grêce à la liaison semi-rigide , protégée contre les agressions mécaniques et les parasites électriques , assurée entre le capteur proprement dit et le bolier électronique réuni dans une meme unité physique avec le connecteur de raccordement REVENDICATIONS 1 - Centeur ce grence sensibilité pour des mesures de vitesies, au type procécant par cétention du passage d'encobes prévues dans une pièce métellique, carectérisé an ce qu'il comporte : en escillateur moaulé par les variation d'impétance d'une self , cerréletives Su passace ces encoches , un circuit de oétec- tion de la basse fréquence de modulation , un circuit délivrant la valeur moyenne de la tension détectée , un soustracteur comperant ladite valeur moyenne a ladite tension détectée et délivrant un signal seulement lorsque le tension étectée est supérieure à se valeur moyenne , et un circuit de mise en forme dudit signal , de telle sorte due le signal de sortie du capteur soit rectangulaire et ce fréquence proportionnelle à la vitesse de la pièce 2 - Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'oscillateur est du type Colpits à un seul transistor , en ce que le circuit délivrant la valeur moyenne ce la tension détectée est du type à résistance et capacité en série , en ce que le soustracteur comprend essentiellement un amplificateur à grand gain et en ce que le circuit de mise en forme comporte un seul transistor 3 - Depteur de grande sensibilité pour les mesures de vitesses selon l'ensemble des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'ensemble des circuits est logé dans un boîtier portant un dispositif de connexion , seule la self influencée par le passage des encoches étant éloignée du boîtier , disposée dans un cylindre de protection , et reliée au boîtier par un câble coaxial , sous gaine étanche 4 - Procédé de mesure de la vitesse d'une. pièce métallique munie d'encoches , du type dans lequel le passage des encoches influence une self , caractérisé en ce que les variations de la self modulent un oscillateur , la modulation d'amplitude étant détectée , la tension correspondante étant ensuite comparée à sa valeur moyenne , un signal étant délivré seulement lorsque ladite ten sion est supérieure à sa valeur moyenne, de telle sorte que la fréquence du signal rectangulaire de sortie soit proportionnelle à la vitesse de la piece , et indépendante des variations de tempé- rature S - Procédé de mesure de la vitesse d'une pièce métallique munie d'encoches , selon la revendication n , caractérisé en cE que la self est alimentée en tension alternative e faible amplitude ce façon à ne pas entraîner une magnétisatisation permanente de la pièce en déplacement