Brevet FR2320527A1 — publié le 19770304

La présente invention concerne un détecteur destiné à mesurer un mouvement relatif et/ou un déplacement Dans un mode de réalisation, ltinvention concerne un détecteur qui comporte un organe (qui peut titre par exemple sous forme d'un arrangement rectiligne de billes drapier) présentant une variation spatiale cyclique de perméabilité magnétique, et un transducteur comportant un dispositif destiné à former un champ magnétique dans cet organe, le détecteur comportant en outre deux bobines exploratrices destinées à détecter les variations déphasées du champ magnétique provoquées par la variation spatiale de la perméabilité magnétique, si bien que la position de la variation spatiale donc la position de organe par rapport aux bobines exploratrices, peuvent autre déterminées. L'invention concerne aussi un détecteur qui comprend plusieurs éléments de forme régulière, en matière magnétique, qui sont disposés périodiquement le long d'un trajet, et un transducteur mobile par rapport à ces éléments parallèlement à leur trajet, le transducteur comprenant une ou plusieurs bobines émettrices, destinées à créer un champ magnétique le long dudit trajet et au moins deux bobines exploratrices qui entourent ledit trajet et sont décalées le long de celui-ci, les emplacements relatifs des bobines exploratrices et des éléments permettant la production par les bobines exploratrices de signaux indiquant le mouvement relatif, lors de ltex- citation de la bobine ou des bobines émettrices. Les bobines exploratrices peuvent être coaxiales à la bobine émettrice. En outre ou selon une variante, cette dernière peut être coaxiale audit trajet. Chaque bobine exploratrice peut comprendre un certain nombre de parties montées en série et disposées à intervalles réguliers le long du trajet, à des distances correspondantau pas des éléments, chaque partie de bobine exploratrice étant adjacente à la partie correspondante dtune bobine exploratrice adjacente. La bobine émettrice peut comprendre plusieurs parties. Le nombre total de parties de la bobine émettrice peut autre égal au nombre total de parties de bobine exploratrice, chaque partie de bobine émettrice entourant une partie de bobine ex ploratriceO Le transducteur peut comporter plusieurs bobines exploratrices et les positions relatives des parties adjacentes de bobine sont déterminées par le nombre de bobines exploratrices utilisées. L'invention concerne aussi un détecteur qui comporte plusieurs éléments de forme régulière, en matière magnétique et espacés périodiquement le long d'un trajet, et un transducteur mobile par rapport aux éléments en direction parallèle au trajet formé par ceux-ci, le transducteur comprenant au moins deux paires distantes de bobines, chaque paire comportant une bobine émettrice destinée à créer un champ magnétique transversal au trajet des éléments, et une bobine exploratrice, les emplacements relatifs des paires de bobines et des éléments étant tels que, lorsque les bobines émettrices sont alimentées, les bobines exploratrices forment des signaux qui indiquent le mouvement relatif. Le transducteur peut comporter plusieurs piles, cr,,t-à-dire plusieurs paires de bobines, les positions relatives des pales étant déterminées par le nombre de pales utilisés. Dans ce cas, la bobine émettrice de chaque pale reçoit avantageusement un signal de forme d'onde périodique, la relation entre la phase du signal transmis et celle du signal transmis à la bobine émettrice d'un autre pale dépendant des emplacements relatifs. Les éléments peuvent autre des billes, de préférence sphériques et notamment en acier, avantageusement disposées cRte-à-c8te et en contact le long dudit trajet. Les billes sont avantageusement maintenues afin qu'elles ne puissent pas se déplacer les unes par rapport aux autres, et elles peuvent autre logées dans un récipient tel qu'un tube ou montées sur un suppbrt en matière non magnétique, afin que ledit trajet soit rectiligne. En pratique, les éléments sont fixés à une première partie d'une machine dont le déplacement par rapport à une seconde partie de machine doit autre mesuré après un mouvement relatif, et le transducteur est monté sur la seconde partie de la machine, Ltune quelconque des parties de machine peut autre fixe alors que l'autre se déplace, ou elles peuvent toutes deux se déplacer dans des directions différentes ou à des vitesses différentes, dans la mesure où il existe un déplacement relatif parallèlement au trajet des éléments magnétiques. Dtautres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation de détecteur selon l'invention, avec une seule paire de bobines, par raison de clarté la figure 2 représente schématiquement ltarrange- ment de quatre paires de bobines dans le dispositif de mesure de la figure 1 la figure 3 représente schématiquement un second mode de réalisation de ltinvention, avec une seule paire de bobines par raison de clarté ; et la figure 4 représente schématiquement un troisième mode de réalisation de l'invention, mettant en oeuvre quatre bobines exploratrices. La figure I représente un récipient 1 de billes, formé dtune matière non magnétique et qui peut etre tubulaire, ce récipient étant monté à demeure sur une partie 2 d'une machine, par un dispositif 3 de liaison. Un transducteur comprend plusieurs pièces polaires 4 (une seule est représentée par raison de clarté), chaque pièce polaire 4 portant deux bobines comprenant une bobine émettrice 5 et une bobine réceptrice ou exploratrice 6, les pièces polaires 4 étant fixées à une seconde partie 7 de la machine par un organe 8 de liaisone Les parties 2 et 7 sont mobiles l'une par rapport à l'autre comme indiqué par la double flèche, et on doit mesurer le déplacement relatif à la suite de ce mouvement relatif.Le récipient t loge plusieurs billes sphériques la d'acier placées c6te-à-cste, en contact suivant une ligne droite parallèle au sens de déplacement relatif des parties 2 et 7. Des bobines 5 et 6 sont placées de part et d'autre de la ligne de billesla et les pièces polaires 4 sont alignées afin qutel les se déplacent par rapport à la ligne de billes la en direction parallèle à cette ligne lorsque les parties 2 et 7 se déplacent l'une par rapport à l'autre Le fait que la partie 2 est fixe et la partie 7 est mobile ou inversement ou que les deux parties se déplacent en sens opposés et/ou à des vitesses différentes nta pas d'importance dans la mesure où un déplacement relatif existe en direction parallèle à la ligne des billes 1aO Le transducteur comprend un certain nombre de/po- les espacés périodiquement le long de- la ligne de billes la, les positions relatives de ces pales étant déterminées par le nombre de piles utilisé. Chaque bobine émettrice est alimentée par des lignes 50 qui transmettent un signal de forme d'onde périodique, par exemple sinusoidale, rectangulaire, etc., dont la phase est directement reliée au déplacement de la bobine convenable. Ce signal crée un champ magnétique entre la bobine émettrice 5 et la bobine réceptrice 6, et ce champ est modifié par le déplacement relatif des billes la entre les deux bobines.La variation résultante du champ ma gnétique provoque des variations correspondantes du signal induit dans la bobine réceptrice 6. Ainsi, lorsque les signaux de sortie transmis -par les lignes 60 et provenant de toutes les bobines réceptrices sont additionnés, le signal résultant, après filtrage le cas échéant, est une forme d'onde sinusoïdale d'amplitude constante dont la phase est proportionnelle au déplacement relatif des parties 2 et 7 à la suite de leur mouvement relatif. Le signal résultant, après traitement convenable, est affiché sous forme numérique par un panneau de lecture qui peut 8tre relié à une imprimante qui peut ainsi donner un enregistrement permanent. La figure 2 représente un exemple d'arrangement à quatre p81es, les piles adjacents étant séparés par une distance (2d + d/4), d étant le diamètre ou le pas de chaque bille la, si bien que les phases des signaux transmis aux bobines émettrices 5b, 5c et 5d par rapport à celles du signal transmis à la bobine 5a sont décalées de 90, 180 et 270ou respectivement, les signaux résultant des bobines 6a, 6b, 6c et 6d étant additionnés comme décrit précédemment. il faut noter que le mEme signal peut aussi être transmis à toutes les bobines émettrices 5a à 5d représentées sur la figure 2, le déphasage nécessaire dA aux positions relatives des p8les le long du trajet étant appliqué aux signaux de sortie provenant des bobines réceptrices correspondantes, avant l'addition des signaux. La figure 3 represente un arrangement du transducteur et du récipient 1 selon une variante qui facilite l'ali- gnement précis des deux éléments. Le récipient 1 est monté, comme dans le mode de réalisation de la figure 1, sur la pièce 2 par un organe 3 de liaison, et la disposition et le fonctionnement du transducteur par rapport au récipient 1 sont analogues à ceux du mode de réalisation de la figure 1, mais la différence repose sur le fait que les pièces polaires 4 du transducteur sont fixées à un chariot 9 monté sur les récipients 1 et coulissant sur celui-ci. La connexion de la pièce polaire 4 et de la pièce 7 de la machine est assurée par un organe souple 10 de liaison qui remplace Itorgane rigide 8 représenté sur la figure 1. La figure 4 représente plusieurs billes sphériques la disposées dans un boftier convenable 1, cote-à-cSte et au contact les unes des autres suivant une ligne droite.Un transducteur 5, 6 est placé autour des billes la et comprend une bobine émettrice 5 et des bobines exploratrices 6 coaxiales à la bobine émettrice et aussi à une droite 10 joignant le centre des billes. Les billes et le transducteur sont mobiles l'un par rapport à l'autre en direction parallèle à la droite 10 et sont montés sur des parties non représentées d'une machine qui sont aussi mobiles l'une par rapport à l'au- tre en direction parallèle à la droite 10, et on doit mesurer le déplacement relatif de ces deux parties de machine. Le montage des billes et du transducteur sur les parties de machine peut autre analogue à celui quton a décrit en référence aux figures 1 et 3. La bobine émettrice 5 comprend un certain nombre de parties 5t de bobine, montées en série, les centres des parties de bobine étant séparés par une distance d/n, d étant le diamètre ou le pas des billes la et n étant le nombre de bobines réceptrices ou exploratrices 6. Dans ce mode de réalisation, on a représenté des bobines exploratrices 6a, 6b, 6c et 6d (ctest-à-dire que n = 4). Chaque bobine exploratrice, par exemple 6a, comprend un certain nombre de parties tel que 6a 1, 6a 2, 6a 3, etc., séparées par une distance d Chaque partie de bobine exploratrice est entourée par une partie 5t de bobine émettrice, si bien que les centres des parties adjacentes de bobine exploratrice sont séparés par une distance d/4.Ainsi, lorsque les bobines exploratrices sont entrelacées, le centre de la partie 6a 1 par exemple se trouve à une distance d/4 du centre de la partie 6b 1 d'une autre bobine exploratrice. La bobine émettrice reçoit un signal de forme d'onde périodique, par exemple sinusoidale, rectangulaire, etc., formant un champ magnétique parallèle à la droite 10. La variation du champ magnétique due au mouvement axial relatif des billes la et du transducteur provoque l'apparition de variations correspondantes des signaux induits dans chaque bobine exploratrice 6a, 6b, 6c ou 6d. La phase des signaux de sortie des bobines exploratrices est alors réglée en fonction du décalage relatif des bobines exploratrices.Ainsi, lorsque les signaux de sortie sont additionnés, après filtrage le cas échéant, le signal résultant est une forme dton- de sinusordale dtamplitude constante dont la phase est proportionnelle au déplacement relatif dd au mouvement relatif des parties de machine. Dans une variante, les parties de bobine émettrice qui entourent les parties de chaque bobine réceptrice peuvent autre montées en série, et- un signal séparé peut Autre transmis à chaque groupe de parties de bobine émettrice, les déphasa ges relatifs des signaux transmis correspondant au décalage des bobines exploratrices associées. Dans ce cas, aucun réglage de la phase des signaux de sortie des bobines exploratrices ntest nécessaire. Il faut noter que les parties des bobines exploratrices et émettrices du mode de réalisation de la figure 4 peuvent autre formées sur des circuits imprimés souples qui sont enroulés autour du boîtier contenant les billes. REVENDîCATIONS 1. Détecteur, caractérisé en ce qutil comprend un organe présentant une variation spatiale cyclique de perméabilité magnétique, et un transducteur qui comporte un dispositif destiné a créer un champ magnétique dans cet organe et deux bobines exploratrices distantes destinées à détecter des variations déphasées du champ magnétique, provoquées par la variation spatiale de perméabilité magnétique, afin que la position de la variation spatiale et en conséquence la position de ltorgane par rapport aux bobines exploratrices, puissent & re déterminées. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe est un arrangement linéaire de billes magnétiques. 3. Détecteur, caractérisé en ce qutil comprend plusieurs éléments de forme régulière, en matière magnétique et disposés périodiquement le long dun trajet, et un transducteur mobile par rapport aux éléments en direction parallèle à leur trajet, le transducteur comprenant une bobine émettrice ou une série de bobines émettrices, destinées à créer un champ magnétique le long dudit trajet et au moins deux bobines exploratrices qui entourent ledit trajet et sont décalées le long de celui-ci, les emplacements relatifs des bobines exploratrices et des élements étant tels que les bobines exploratrices transmettent lors de l'alimentation de la bobine émettrice ou des bobines émettrices, des signaux qui indiquent le mouvement relatif. 4. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bobines exploratrices sont co-axiales à la bobine ou aux bobines émettrice-s. 5. Détecteur selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la bobine émettrice ou chaque bobine émettrice est coaxiale audit trajet. 6-, Détecteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que chaque bobine exploratrice comprend un certain nombre de parties montées en série et disposées à intervalles réguliers le long dudit trajet, ces intervalles correspondant au pas des éléments, chaque partie de bobine exploratrice étant adjacente à la partie correspondante dtune bobine exploratrice adjacente. 7. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la bobine émettrice ou chaque bobine émettrice comprend plusieurs parties. 8. Détecteur selon les revendications 6 et 7 prises ensemble, caractérisé en ce que le nombre total de parties émettrices est égal au nombre total de parties de bobines exploratrices, chaque partie de bobine émettrice entourant une partie de bobine exploratrice. 9. Détecteur selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le transducteur comprend plusieurs bobines exploratrices, les positions relatives des parties adjacentes de bobine étant déterminées par le nombre de bobines exploratrices. 10. Détecteur, caractérisé en ce qutil comprend plusieurs éléments de forme régulière, en matière magnétique et espacés périodiquement le long d'un trajet, et un transducteur mobile par rapport aux éléments en direction parallèle à leur trajet, ledit transducteur comprenant au moins deux paires distantes de bobines, chaque paire comprenant une bobine émettrice destinée à créer un champ magnétique transversa au trajet des éléments et une bobine exploratrice, les emplacements relatifs des paires de bobines et des éléments etant tels que, lorsque les bobines émettrices sont alimentées, les signaux des bobines exploratrices représentent le mouvement relatif. 11. Détecteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le transducteur comprend plusieurs paires de bobines, les positions relatives de ces paires étant déterminées par le nombre total de paires de bobines utilisées. 12. Détecteur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à transmettre à la bobine émettrice de chaque paire de bobines, un si gnal ayant une forme d'onde périodique, la relation entre la phase du signal transmis à la bobine émettrice dtune paire de bobines et celle du-signal transmis à la bobine émettrice d'une autre paire de bobines dépendant des emplacements relatifs de ces paires de bobines. 13. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, caractérisé en ce que chacun des éléments est une bille sphérique d'acier. 14. Détecteur selon îtune quelconque des revendications 3 à 13, caractérisé en ce que les éléments sont disposés côte-à-csste et en contact le long dudit trajet. 150 Détecteur selon l'une quelconqueaes revendications 3 à 14, caractérisé en ce que les éléments sont maintenus afin qu'ils ne puissent pas se déplacer les uns par rapport aux autres. 16. Détecteur selon la tevendication 15, caractérisé en ce que les éléments sont logés dans un récipient et sont disposés afin que ledit trajet soit rectiligne. 17o Détecteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que les eléments sont montés sur un support de matière non magnétique et sont disposés afin que ledit trajet soit rectiligne.