Brevet FR2272396A1 — publié le 19751219

L'invention se rapporte à la détection, par capteur magnétique, des défauts que peut présenter un objet en matière magnétique. Une a,- > lication particulièrement intéressante, mais non limitative, de l'invention est la détection des différents types de défauts des aiguilles d'un lilétier de bonnetterie.Dans cette a!)pl-ica- tion, les capteurs magnétiques classiques, tels que détecteurs de proximité, ne peuvent, en pratique, etre utilisés, du fait de leur taille trop grande, de leur fréquence de fonctionnement trop basse ,et de leur inaptitude à distinguer, dlns certaines circonstances, un objet sans défaut qui passe à une certaine distance du capteur dtun objet défectueux passant X une distance différente. On a proposé un dispositif de détection constitué de sondes à effet Hall et d'un circuit électronique de traitement des signaux qu'elles engendrent. La surface active de sonde à effet hall a une taille suffisamment faible pour pouvoir détecter les modifications du champ magnétique qui résulte du passage d'une aiguille, ou autre objet de très faible largeur. Sa fréquence de fonctionnement est suffisante pour que la détection puisse se faire pendant que le métier est en service, le capteur étant placé sur le trajet des aiguilles. Enfin, suivant les types de défauts de l'objet, le signal pseudo-sinusoidal fourni par la sonde à effet Hall a.une amplitude plus grande ou plus faible que le signal normal engendré lors du passage d'un objet sans défaut.Les défauts donnant naissance à des signaux d'amplitude supérieure à la normale peuvent alors être détectés simplement en comparantl'amplitude du signal issu de la sonde à un niveau de référence prédéterminé, une impulsion de défaut étant engendrée à chaque dépassement. En ce qui concerne les défauts donnant naissance à des signaux d'amplitude nulle ou inférièure à la normale, la comparaison de ces signaux à un niveau de référence est réalisée de manière que ces défauts se traduisent par l'absence d'une impulsion à la sortie du comparateur. Cette absence d'impulsion est transformée en impulsion de défaut par un monostable redéclenchable. Comme la fréquence des impulsions de sortie du comparateur est fonction de la vitesse du mé- tier, il a fallu prévoir d'asservir le temps de redéclenchement du monostable à ladite vitesse. Bien entendu, les impulsions de défaut servent à déclencher une commande drarrêt du inétier. La solution-qui vient d'être décrite ne permet pas la détection des dqf.uts donnant naissance à des signaux d'amplitude in férieure à la normale dans le cas où, pour des raisons mécaniques (vibrations, jeux, excentration du plateau tournant sur lequel sont montées les aiguilles) il se produit des variations importantes de la distance entre le capteur et l'aiguille. En effet, le signal issu du capteur résulte alors de- la superposition, au signal pseudo-sinusoldal mentionné ci-dessus, d'un signal de plus basse fréquence qui peut avoir une amplitude comparable. I1 en résulte qu'un défaut peut ne pas provoquer d'absence d'impulsion à la sortie du comparateur, ou même, qu'unie absence d'impulsion peut être observée en l'absence de tout défaut. L'invention a pour objet un circuit électronique de détection exempt de cet inconvénient. Le circuit suivant l'invention comporte, pour la détection des défauts donnant naissance à un signal d'amplitude inférieure à la normale, un comparateur associé au capteur magnétique et engendrant un signal rectangulaire comportant une absence de créneau à chaque défaut, et des moyens d'engendrer une impulsion de défaut à chaque absence de créneau, et est caractérisé par un condensateur, relié à une entrée du comparateur, dont l'autre entrée reçoit le signal issu du capteur, et-par des moyens de provoquer, pendant la croissance du signal, la charge du condensateur avec maintien d'un décalage constant entre la tension à ses bornes et ledit signal, puis, qu début Uc la décroissance d signal, le maintien de la charge à sa prise par le condensateur, jusqu'à ce que ledit décalage soit atteint de nouveau en sens inverse, puis, la décharge du condensateur en maintenant le meme décalage de tension avec le signale puis, lorsque ce dernier redevient croissant, le maintien de la tension aux bornes du condensateur jusqu'j l'obtention du même décalage en sens inverse. Grâce à cette particularité de l'invention, l'influence de tous les parasites du signal est éliminée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après. Au dessin annexé La figure 1 est le schéma de principe d'un circuit de détection de défauts conforme au mode d'exécution préféré de l'invention ln figure 2 est.le schéma détaillé d'un dispositif détecteur cie crête qui ' comporte le circuit de la figure 1 la figure 3 représente le signal pseudo-sinusoidal issu du capteur magnétique ; et la figure 4 représente le signal rectangulaire issu du détecteur de crete. A la figure 1, on a représenté un capteur magnétique com posé de deux magnéto-résistances 1 2 traversées par un champ magné tique engendré par un aimant (non figuré). Ces deux magnéto-résis tances sont montées en série avec deux résistances 3 et 4 pour for mer un pont, alimenté sous tension constante U. La diagonale de me sure du pont est connectée à 11 entrée d'un amplificateur opérationnel 5, de gain unité pour le courant continu et supérieur à l'unité pour le courant alternatif. L'amplificateur 5 est suivi d'un amplificateur 6, lui-meme suivi d'un détecteur de crête 7. L'amplificateur 6 a un gain approprié à l'attaque du détecteur de crête sous un niveau permettant son fonctionnement correct.Comme on l'expliquera plus loin, le détecteur de crête fournit un signal rectangulaire a'amplitude constante et de même fréquence que le signal pseudo-sinusoidal en gendré par le capteur l-ors du passage des objets à détecter. Un dé faut de l'objet, ou une absence d'objet, conduisant à une amplitude de ce signal pseude-sinusoïdal inférieure à la normale ou nulle, provoque absence d'un créneau dans ce signal rectangulaire. Une bascule monostable 8 transforme ce signal rectangulaire en une série d'impulsions d'amplitude constante et de même fréquence, avec une absence d'impulsion chaque fois qu'il y- a absence d'un créneau.Ces impulsions sont appliquées à travers une diode 9 à un convertisseur fréquence-tension 10 qui délivre une tension de sortie d'amplitude proportionnelle à la fréquence des impulsions d'entrée. Cette ten vision est recueillie à l'entrée d'un intégrateur~11 lequel se char ge sous ladite tension, pendant l'intervalle entre deux impulsions et se décharge, sous la commande de la bascule 8 (fil de commande 12) pendant la durée de chaque impulsion.Il est évident que la tension en dents de scie à la sortie de l'intégrateur 17 a une am plitude indépendante de la fréquence des impulsions, donc de la vi tesse de passage des objets devant le capteur, puisqu'elle est le produit d'un temps de charge inversement proportionnelE à ladite fré- quence par une tension de charge, fournie par le convertisseur 10 et proportionnelle à ladite fréquence. En j'absence d'une impulsion, la durée de charge est dellblée, si bien que l'amplitude de la dent de scie l'est '-ussl. Un détecteur de seuil 13, relié à I; sortie de l'intégrateur, fournit un signal (le dépassement claque fois qu'il en est ainsi. Ce signal de dépassement, significatif de certains types de défauts, actionne, par l'intermédiaire d'un dispositif approprié 14 (comportant par exemple une bascule monostable suivie d'un relais à mémoire), une commande d'arrêt de la machine symbolisée par un contact 15.Les défauts1 qui se traduisent par des signaux issus du capteur ayant une amplitude supérieure à la normale, sont détectés de la manière suivante : la sortie de l'amplificateur 5 est reliée par un fil 16 à l'entrée du détecteur 13, lequel fournit alors un signal de dépassement. Deux diodes 17 et 18 effectuent la somme des signaux issus de l'amplificateur 5 et de l'intégrateur Il ; le gain de l'amplificateur 5 est réglé de manière que l'amplitude du signal normal soit identique à celle de la dent de scie. La partie originale du montage, qui vient d'entre décrite, réside dans le détecteur de crête 7. Celui-ci est avantageusement réalisé comme illustré par la figure 2. La tension de sortie de l'amplificateur 6 est transmise à entrée + d'un amplificateur différentiel 19 à très grand gain, à travers une résistance 20. La tension aux bornes d'un condensateur 21 est appliquée à l'entrée - de l'amplificateur 19. Cette tension s'établit de la manière suivante : si l'on considère un signal pseudo-sinusoldal V émis par le capteur et amplifié en 5, 6, pendant la partie e montante AB de la tension V , la tension de sortie (Vs, Fig. 4) de l'amplificateur 19 est à sa valeur de saturation. Le condensa teur 21 est chargé à une tension v à travers les diodes 25-26 c 27.La tension de charge en P est donc égale à la tension V , augmentée de la chute de tension dans la diode 3t et la tension aux bornes du condensateur est finalement inférieure à V de deux e fois la chute de tension aux bornes de l'une des diodes (supposées identiques). Il existe donc, entre les tensions V et V e c un décalage constant sensiblement égal à 2 fois la chute de tension aux bornes de chaque diode (voir Fig. 3). Au point B, la tension V commençant à décroître, le condensateur 21 ne se charge e plus, mais il conserve sa charge (les diodes 25 à 30 étant alors bloquées). La tension V -V décroît donc vers la valeur zéro, e c atteinte au point C (Fig. 3).Dès que cette tension change de signe, l'amplificateur se sature avec un signe inversé de sa tension de sortie V . La diode 22 est débloquée ; la tension en s Q devient donc V = V - V . DtOù V où V + 2 VD. Le montage Q e D22 c e D présente ici une hystérésis, de façon à conserver toujours l'é- cart 2VD entre Ve et Vc, ce qui assure le bon fonctionnement du e c système. Le condensateur commence à se décharger. Au point D, le condensateur cesse de se charger, d'où le palier de V jusqu'en E. Au point E, il y a nouvelle inversion c de la tension Vs, et la charge du condensateur recommence, avec V V . Pour qutil en soit ainsi, il faut évidemment que la crête e c suivante de V atteigne une amplitude suffisante. Dans le cas où e cette nouvelle crête serait par exemple conforme à la portion de courbe en trait mixte (Fig. 3), le condensateur conserverait sa charge'jusqu'à la sinusoïde suivante, et la tension de sortie V s resterait négative. On voit en définitive (Fig. 4) que la tension de sortie V comporte un créneau d'amplitude constante pour chaque crête s normale de la tension d'entrée V . Dans le cas où une crête man e que, (absence d'objet) ou à une amplitude plus faible que la norc male (défauts), il y a bien, comme on l'a indiqué plus haut, ab sence d'un créneau dans la tension V . On peut modifier, en fonc s tion du problème spécifique à résoudre, la valeur du décalage entre V et V (par exemple, en modifiant le nombre des diodes en c e série, telles que 25-27 et 28-30), donc la valeur minimale de la crête de tension qui sera détectée et donnera naissance à un créw neau.Il est évident que le signal de sortie du détecteur de crête que l r os vient de decrire n1 est pas modifié par la présence éventuelle d'une modulation, à plus basse fréquence, du signal pseudo-sinusoldal d'entrée. On a donc supprimé aussi l'inconvénient, mentionné ci-dessus, du système antérieur connu. Par ailleurs, si le signal d'entrée présente des perturbations brèves, il n'en résulte aucune influence sur le signal de sortie du détecteur. On a représenté, à la figure 3, deux impulsions perturbatrices Il et I2. Il est évident que, lors de la montée brusque de V en I1, la tension Vc suivra cette montée. Pendant le front e 1 c descendant de It, V se maintiendra å la valeur atteinte, et ne c pourra recommencer à croftre que lorsque le décalage normal entre V et V c sera de nouveau atteint. L'impulsion I2, correspondant à une croissance brusque de Vel ne provoquera que l'apparition d'un très bref palier de V .En définitive, aucune inversion de c V V n'est provoquée par les perturbations Il et I2. s Il va de soi que diverses modifications pourront Qtre apportées au montage décrit et représenté, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit de détection des défauts d'un objet mobile en matière magnétique comportant un capteur magnétique, un comparateur associé au capteur et engendrant un signal rectangulaire comportant une absence de créneau à chaque défaut, et des moyens d'engendrer une impulsion de défaut à chaque absence de créneau, caractérisé par un condensateur, relié à une entrée du comparateur, dont l'autre entrée reçoit le signal issu du capteur, et par des moyens de provoquer, pendant la croissance du signal, la charge du condensateur avec maintien d'un décalage constant entre la tension à ses bornes et ledit signal, puis, au début de la décroissance du signal, le maintien de la charge à sa prise par le condensateur, jusqu'à ce que ledit décalage soit atteint de nouveau en sens inverser puis, la décharge du condensateur en maintenant le même décalage de tension avec le signal , puis, lorsque ce dernier redevient croissant, le maintien de la tension aux bornes du condensateur jusqu'à l'obten- tion du meme décalage en sens inverse. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent deux chaînes de diodes orientées en sens inverse l'une de l'autre et connectées en parallèle entre la borne d'entrée du signal sur le comparateur et la borne du condensateur reliée à l'autre entrée du comparateur. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens d'engendrer une impulsion de défaut à chaque absence de créneau comprennent un convertisseur fréquence-tension suivi d'un intégrateur déclenché au rythme des créneaux pour engendrer une tension en dents de scie, et d'un détecteur de seuil.