Brevet FR2233632A1 — publié le 19750110

La présente invention est relative à l'amplification des champs magnétiques et se rapporte plus particulièrement aux dispositifs amplificateurs de champs magnétiques comprenant des moyens pour former l'image d'une source magnétique. L'art antérieur connalt un grand nombre de techniques permettant de concentrer le flux magnétique dans des circuits magnétiques clos. C'est ainsi que le brevet des E.U.A 3 230 517 décrit un système pour accroitre la densité du flux magnétique dans un système de tête d'enregistrement magnétique. Dans un système où le flux magnétique est concentré, la densité du flux magnétique dans une zone particulière est accrue, du fait de la distribution du flux total croissant du circuit dans une zone moins étendue d'une portion dudit circuit. Les concentrateurs do flux magnétique sont seulement utiles dans les circuits magnétiques comportant un entrefer relativement petit dans le circuit magnétique. Dans les circuits magnétiques ouverts, l'intensité du champ magnétique est détectée de préférence à une densité de flux magnétique. En conséquence, les concentrateurs de -flux magnétique ne sont pas applicables au fonctionnement d'un circuit magnétique ouvert utilisant un dispositif de détection de champ. Il est également connu, dans l'art antérieur, que l'intensité du champ magnétique à proximité d'un dispositif de détection peut être accrue en positionnant une paire d'aimants de polarités opposées de part et d'autre du dispositif de détection, de façon à accroître le champ d'un facteur deux approximativement. Cet accroissement d'intensité du champ magnétique est le résultat de l'apport de chacun des aimants opposés. Néanmoins, l'utilisation de deux aimants mobiles qui fournit une ampli fication du champ magnétique allant jusqu'au double, ne représente pas une solution dans les situations où un gain plus considérable est exigé. C'est ainsi que dans un transducteur de détection de mouvement de clavier, un changement de l'intensité du champ magnétique à l'emplacement du dispositif de détection magnétique doit etre de l'ordre de 600 Oersteds pour obtenir une indication binaire fiable reproductible. Avec les procédés de l'art antérieur, lJaimant de source doit être amené très près de l'appareil de détection (cette proximité est de l'ordre de 0,7 mm), pour obtenir dans le dispositif de détection une intensité de champ suffisante à la production d'un signal de sortie. Du fait de l'espacement très faible exigé, de très légères modifications dudit espacement se traduisent par de grandes modifications del'intensité du champ. En conséquence, un objet de la présente invention est -d'accroître l'intensité du champ magnétique à proximité d'un dispositif de détection en utilisant un élément magnétisable pour former l'image de la source de champ magnétique. Un autre objet de l'invention est d'accroître l'intensité du champ magnétique à proximité d'un dispositif de détection à l'aide d'un dispositif comprenant un élément magnétisable doté d'un rapport longueur/largeur prédéterminé et positionné à une distance critique du dispositif de détection. Un autre objet de l'invention est, enfin, d'accroître l'intensité du champ magnétique à proximité d'un dispositif de détection à l'aide d'un dispositif comprenant un élément magnétisable dont le rapport longueur/largeur est de deux, au moins, l'élément magnétisable étant espacé d'une distance critique prédéterminée du dispositif détecteur, afin de réaliser une amplification de l'intensité du champ magnétique représentant au moins le double de l'intensité du champ magnétique privé de l'élément magnétisable dans le circuit magnétique. Ces objets et les autres objets de la présente invention sont atteints grade à l'utilisation d'un dispositif comprenant une source de champ magnétique pratiquement uniforme, un élément magnétisable doté d'un rapport longueur/ largeur prédéterminé, et un dispositif de détection, tel qu'une cellule de Hall, monté entre la source de champ magnétique uniforme et l'élément magnétisable à une distance critique de l'élément magnétisable. De telle sorte, lorsque la source de champ magnétique pratiquement uniforme est amenée à proximité du dispositif de détection, il se produit une amplification de l'intensité du champ magnétique à proximité du dispositif de détection, du fait de la formation de l'image de la source magnétique par l'élément magnétisable. La source de champ magnétique pratiquement uniforme peut être déplaçable dans toutes les directions par rapport au dispositif de détection magnétique. En outre, le dispositif de détection magnétique, qui est monté à une distance critique de l'élément magnétisable n'est pas sensible à l'alignement axial à l'élément magnétisable. Il est également possible de monter la source magnétique à une extrémité de l'élément magnétisable opposée au dispositif de détection, en obtenant pratiquement la mens amplification du champ magnétique. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. La- figure 1 est une section d'une réalisation préférée de la présente invention. La figure la est une vue isométrique d'une broche de formation d'image qui peut être utilisée dans la présente invention. ta figure lb est une section représentant les détails de la mise en place du dispositif de détection et de l'élément magnétisable de la figure 1. La figure 2 est une section d'une autre réalisation de la présente invention. Les figures 3a, 3b et 3c sont des sections transversales représentant les positions relatives du dispositif de détection magnétique par rapport au support dans lequel il est monté et à l'axe d'un élément magnétisable. La figure 4 est un graphique représentant l'amplification du champ magnétique par rapport à la distance entre le dispositif de détection et l'élément magnétisable pour trois situations de correspondance. La figure 5 est un graphique représentant l'amplification du champ magnétique par rapport au rapport d'aspect de l'élément magnétisable pour trois situations d'erreurs de correspondance, La figure 6 est une famille de courbe représentant l'intensité du champ magnétique par rapport à la distance sur la face d'un élément magnétisable de dimensions prédéterminées, chaque courbe représentant un espacement différent entre le dispositif de détection et la face de l'élément magnétisable. Si l'on se reporte maintenant à la figure 1, l'invention sera décrite en se référant à une réalisation préférée. Un dispositif de détection magnétique Il ten l'occurrence une cellule de Hall est monté dans la tranche 12. La tranche 12 est reliée à la carte 13 par des gouttes de soudure 14. Un élément magnétisable 15 (par exemple une broche d'acier) dont le diamètre D est considérablement plus grand que l'élément de détection, est monté dans la carte 13, dans l'alignement de la cellule de Hall 11. Dans la figure la, l'élément magnétisable 15 est représenté avec plus de détail sous la forme d'un cylindre dont les dimensions sont la longueur L et le diamètre D. Le rapport L sur D est dénommé "rapport d'aspect de l'élément magnétisable 15 et constitue un facteur critique de la détermination du gain d'intensité du champ magnétique. Une valeur optimum du rapport d'aspect (R J est approximativement 2,5 à 3, ainsi que le représente la A figure 5. Lafigure lb représente un autre facteur important de la détermination de l'amplification du champ magnétique. La distance H, séparant le dispositif de détection Il de la face de l'élément magnétisable 15, est un autre facteur critique de la détermination de l'amplification du champ magnétique de la structure représentée dans la figure 1. Si l'on se réfère à la figure 4, si l'élément magnétisable 15 a un rapport d'aspect RA de 3,0. un coefficient ou facteur d'amplification de champ magnétique compris entre 2,5 et2,9 peut être obtenu avec H=0-,20. La variation du facteur d'amplification est due à l'erreur de correspondance du positionnement du dispositif de détection Il par rapport à l'axe de l'élé- ment magnétisable 15. Par exemple, si les axes du dispositif de détection 11 et de l'élément magnétisable 15 coïncident exactement, de façon à ce qu'il n'y ait pas d'erreur, un facteur d'amplification du champ magnétique de 2,75 approximativement est obtenu-. Si l'erreur de correspondance est égale à 0,70 R (R étant le rayon de l'élément magnétisable 15) ou à un décalage d'axe de 0,35 D, un facteur d'amplification de champ magnétique de 2,85 est obtenu. Si l'erreur de correspondance est de 0,90 R, soit un décalage d'axe de 0,45D, un facteur d'amplification de 2,55 est obtenu. En conséquence, en présence d'un rapport d'aspect fixe de l'élément aimantable 15 avec une distance fixe H séparant l'élément magnétisable 15 du dispositif de détection 11, un-facteur d'amplification-de champ magnétique compris entre 2 > 55 et 2,85 peut être obtenu pour une non coincidence axiale atteignant jusqu'à 90% de R. En se reportant de nouveau à la figure 1., l'on constate que les fiches de connexion 16 supportent la carte 13 au-dessus du panneau 17 tout en assurant la connexion électrique entre les éléments de la carte 13 et les -circuits du panneau 17. Une source magnétique 20 est représentée de façon à fournir un champ magnétique pratiquement uniforme dans le voisinage du dispositif de détection 11. La source magnétique 20 est déplaçable par rapport au dispositif de détection 11 afin de fournir une modification rapide de l'intensité du champ magnétique et d'indiquer l'apparition de quelque événement que se soit. Une application typique de la structure représentée dans la figure 1 est la détection de la mise en oeuvre d'une touche d'un clavier.La source magnétique 20 peut être déplacée transversalement par rapport à l'axe de l'élément magnétisable 15 et du dispositif de détection 11, ou elle peut être déplacée longitudinalement le long de l'axe de-l'élément magnétisable 15, une premiere valeur d'intensité de champ, détectée par le dispositif de détection 11, indiquant un état de touche relevée du clavier, et une seconde valeur d'intensité de champ magnétique, détectée par le dispositif de détection 11, représentant un état de touche enfoncée du clavier, lorsque la source magnétique 20 est à proximité immédiate du dispositif de détection 11. La figure 2, à laquelle nous nous reporterons maintenant, représente une autre réalisation dans laquelle la source magnétique 20 est positionnée à l'extrémité de l'élément magnétisable 15 opposée au dispositif de détection 11. Pratiquement les mêmes facteurs d'amplification de champ sont obtenus avec la structure de la figure 2 qu'avec la structure de la figure 1. La source magnétique 20 peut être également déplacée soit transversalement, soit longitudinalement par rapport à l'axe de l'élément magnétisable 15 afin d'obtenir un changement rapide de l'intensité u champ magnétique dans le dispositif de détection 11. Les figures 3a, 3b et 3e, auxquelles nous nous référons maintenant, représentent la position du dispositif de détection Il par rapport à la tranche 12 et à l'élément magnétisable 15 pour une erreur de coinoidence de 0E R dans la figure 3a, de 70% R dans la figure 3b, et de 90% R dans la figure 3c. Ainsi que le représente la figure 4, un facteur d'amplification de champ magnétique quasi constant peut être obtenu, lequel facteur est pratiquement indépendant de la coîncidence du dispositif de détection 11 par rapport à l'élément magnétisable 15. La raison de ce phénomène est clairement expliquée par la famille de courbes de la figure 6. Chaque courbe représente l'intensité relative du champ magnétique mesurée à l'aide d'un dispositif de détection tel qu'une cellule de Hall. Pour chaque distance H, la grandeur de l'intensité du champ magnétique est mesurée alors que le dispositif de détection est déplacé sur la face de l'élément magnétisable. La figure 6 représente la courbe d'intensité de champ résultante. Plusieurs points sont à relever relativement à la figure 6. Tout d'abord, pour chacune des courbes représentées, il existe un gain d'intensité de champ magnétique dû à la présence de l'élément magnétisable, ou broche de formation d'image. En second lieu, le gain aux bords de l'élément magnétisable croît beaucoup plus vite qu'au centre de l'élément du fait de la contribution des pOlos magnétiques induits le long des faces de l'élément. Ce phénomène est bien plus remarquable lorsque le dispositif de détection est amené plus près de la face de l'élément magnétisable. En troisième lieu, dans le cas de la courbe où la quantité H/D est égale à 0,2, l'intensité du champ magnétique est quasi uniforme lorsqu'elle est mesurée à travers toute la face de l'élément magnétisable. Ceci se traduit par une indication stable et reproductible du mouvement mécanique d'un dispositif tel qu'un clavier. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour augmenter l'intensité d'un champ magnétique près d'un dispositif de détection, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens pour engendrer un champ magnétique, et un élément magnétisable, présentant un rapport prédéterminé d'unepre- mière dimension à une deuxième dimension, ledit élément magnétisable étant placé à une distance critique dudit dispositif de détection. 2.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le champ magnétique engendré est pratiquement uniforme à proximité du dispositif de détection. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit rapport prédéterminé présenté par ledit élément magnétisable est d'au moins 2 et en ce que ledit élément magnétisable est espacé dudit dispositif de détection d'une distance telle que l'amplification de l'intensité du champ magnétique soit d'au moins 2 par rapport au champ magnétique obtenu en l'absence dudit élément magnétisable. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ladite distance critique est égale à au moins 0,2 fds ladite deuxième dimension dudit ésmont magnétisable. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'axe dudit dispositif de détection peut être sensiblement déplacé par rapport à l'axe dudit élément magnétisable sans effet substantiel sur l'amplification du champ magnétique. 6.- Appareil de détection d'un changement d'intensité de champ magnétique caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5.