Brevet FR2302503A1 — publié le 19760924

La lîrésente invention concerne les instruments du type "capteur dc position", qui permecterlt de repérer avec une grande précision la position d'une piece mobile soumise a un mouvement de va-et-vient par rotation, par la mesure d'une grandeur électrique variable avec l'angle de rotation de Iadite pièce. Dans les dispositifs connus de ce genre, comme les potentiomètres, un curseur solidaire de la pièce mobile se déplace sur un bobinage dont la résistance varie en fonction du déplacement de la piece. Mais la grandeur électrique mesurée varie de manière discontinue et s'obtient par le mouvement de contacts mécaniques et électriques. Le capteur selon l'invention permet de déterminer de manière continue, par la mesure d'une grandeur électrique, la position d'une piece mobile soumise à un mouvement de va-et-vient par rotation Il présente en outre l'avantage de n'avoir aucun contact électrique ou mlcanique en mouvement Il est caractérisé en ce qu'il comporte un cadre magnétique dont un premier côté est constitué par le circuit magnétique d'une inductance saturable, un deuxieme côté par une branche magnétique munie d'un enroulement pour polariser ledit circuit magnétique, un troisième côté par un aimant permanent mobile autour d'un axe perpendiculaire au plan dudit cadre magnétique, la rotation dudit aimant étant solidaire de celle de la pièce mobile, l'enroulement de ladite inductance saturable étant connecté en série avec le primaire d'un transformateur aux bornes d'une source auxiliaire de tension alternative, l'enroulement secondaire dudit transformateur étant branché sur un redresseur dont le courant set de grandeur de sortie audit capteur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et de la figure unique annexée concernant un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représentant un capteur destiné à repérer la position du manipulateur de con- duite d'un véhicule moteur, ledit manipulateur constituant la piece mobile animée d'un mouvement de va-et-vient par rotation d'une fraction de tour autour d'un axe. La figure represente d'une part un cadre magnétique fixe constitué par deux plaques magnétiques rectangulaires iden tiqUes 1 et 2 serrant, à leurs extrémités r et 4, le circuit magnétique 5 d'une inductance saturable constitué par un noyau magnétique fermé par urle culasse et portant un enroulement 1*, d'autre part, un aimant permanent 6 rendu solidaire de la poignée 7 du manipulateur par l'intermédiaire d'un bras b relié à une tige 9. l'aimant 6 et la tige 9 ayant un même axe de rotation 10 perpendiculaire au plan du cadre magnetique. Un enroulement de polarisation a courant continu est figuré en 11 autour de la plaque magnétique 2. L'enroulement 12 de l'inductance est en série avec une source auxiliaire 13 de tension alternative, une première résistance 14 et l'enroulement primaire 15 d'un transformateur 16 dont l'enroulement secondaire 17 alimente une deuxième résistance 18 par 1 'intermédiaire d'un circuit redresseur à double voie 19.Le courant dans ia résistance 18 varie de manière continue en fonc- tion de l'angle de rotation de l'aimant 6 et est utilisé par exemple comme grandeur de sortie du capteur Le système fonctionne de la façon suivante La tension de la source 13 et les éléments du circuit qu'el- le alimente sont déterminés de manière qu'a un courant donné dans l'enroulement 11 de polarisation corresponde un courant donné dans la résistance 18 quand l'aimant permanent 6 est en position horizontale sur la figure. Dans ces conditions, le flux magnétique produit par l'aimant 6 ne se referme pas dans le circuit ma gnetique 5.Lorsque l'aimant b est placé verticalement comme sur la figure, son flux magnétique se referme dans le circuit 5 et s'ajoute ou se retranche au flux produit par l'enroulement 11 dans le circuit magnétique 5 de l'inductance, suivant l'orienta- tion des pôles de l'aimant Supposons que dans le cas de la figure,le flux de l'aimant 6 s'ajoute au flux de l'enruulement 11, l'inductance est plus pe- tite que dans le cas où l'aimant est horizontal.Le courant dans la résistance 18 est plus grand et maximal Si on fait tourner 1 aimant de 180 par rapport à la position qu'il occupe sur la figure, les flux se retranchent et le courant dans la résistance 18 est plus petit que dans le cas où l'aimant est horizontal et il est minimal La courbe représentant la variation du courant dans 18 en fonction de i angle de rotation de 1 'aimant a une allure sinusoïdale, à condition que la plage de variation de l'induction dans le circuit magnétique 5 ne corresponde pas à la saturation de ce circuit A une valeur plis grande du courant dans l'enroulement de polarisation correspond, pour le courant dans la résistance 18, une courbe encore d'allure sinusoïdale placée au-dessus de la précédente. En pratique, le courant de polarisation étant déterminé, si on fait tourner l'aimant 6 de 45 , dans les deux sens autour de l'horizontale, on obtient pour le courant dans la résistance I 8, une collrbe de réponse correspondant à la partie pratiquement inéairc Une application intéressante de l'invention peut être faite on traction électrique, dans le cas par exemple de rames de métropolitain, où un tel capteur pcut transmettre avec une grande précision, de maniere continue, sous forme de courant dans une ligne de train, les positions du manipulateur de la matrice de tête a toutes les autres voitures motrices de la rame En effet, on pourr-ait vérifier que ce type rie capteur est a sécurité intrin- sèque, au sens ferroviaire du terme, c'est-à-dire que tout défaut s'y traduit par une baisse du courant secondaire du transformateur. REVENDICATION Capteur de position d'unie pièce mobile soumise à un mouvement de va-et-vient par rotation, caractérisé en ce qu'il comporte un cadre magnétique dont un premier côté est constitué par le circuit magnétique d'une incfuctance saturable, un deuxième côté par une branche magnétique munie d'un enroulement pour polariser ledit circuit magnétique, un troisième côté par un ai mant permanent mobile autour d d'un axe perpendiculaire au plan dudit cadre magnétique, la rotation dudit aimant étant solidaire de celle de la pièce mobile, l'enroulement de ladite inductance saturable étant connecté en série avec le primaire d'un transformateur aux bornes d'une source auxiliaire de tension alternative, l'enroulement secondaire dudit transformateur étant branché sur un redresseur dont le courant sert de grandeur de sortie audit capteur.