Brevet FR2380434A1 — publié le 19780908

On sait que, pour commander l'allumage dans les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne, on peut utiliser des dispositifs évitant l'emploi d'un rupteur mécanique ; ces dispositifs de type connu mettent en oeuvre, en général, des capteurs susceptibles de délivrer des signaux électriques au passage d'un repère tournant associé à un arbre entratné en rotation par le moteur à combustion interne, dont on veut commander l'allumage. L'un des types de capteur, que lion peut utiliser, est un capteur de proximité comportant au moins un bobinage enroulé sur un noyau en matériau magnétique, le bobinage du capteur coopérant avec un rotor comportant une pluralité de dents polaires et délivrant un signal électrique en fonction du passage des dents polaires devant le bobinage du capteur. De tels capteurs, désignés en général sous le nom de "capteurs à courants de foucault", ont déjà été décrits dans la demande de brevet français nO 2 211 987. Ces capteurs de type connu mettent généralement en oeuvre deux bobinages électromagnétiques enroulés sur un noyau de ferrite douce et la présence de deux bobinages implique que le capteur a nécessairement des dimensions relativement importantes et comporte des difficultés de montage.Quand ils ne mettent pas en oeuvre plusieurs bobinages, ces capteurs nécessitent l'utilisation de plusieurs transistors, ce qui augmente le prix de revient.Dans la demande de brevet français nO 75-37434, on a également décrit un cafteur à courants de Foucault ne comportant qu'un seul bobinage et un seul transistor; l'oscillateur utilisé dans ce capteur de proximité est un osclllateur-di-t "de Colpitts" placé entre l'alimentation et le collecteur du transistor, la base n'étant soumise qu'à une fraction de la tension oscillante.Dans le brevet français 2 086 670, on a également décrit un capteur de proximité constitué d'un oscillateur et comportant un seul transistor à circuit de polarisation, l'oscillateur étant du type dit "de Hartley", mais ce capteur de proximité envoie le courant de l'émetteur dudit transistor comme courant de réaction en un point situé à l'intérieur de la self de l'oscillateur de sorte que ledit capteur ne peut pas comporter un seul bobinage, ce qui implique que sa construction entrain les inconvénients ci-dessus indiqués inhérents aux capteurs à bobinages multiples. La présente invention a pour but de décrire un nouveau capteur du type "à courants de FQucault" ne comportant qu'un seul transistor et mettant en oeuvre un oscillateur du type "de Colpitts". Selon l'invention, on a constaté de façon surprenante et inattendue que l'utilisation, dans un capteur de proximité, d'un oscillateur de Colpitts attaquant directement la base d'un transistor, permet d'améliorer de façon considérable le rendement du capteur, c 'est-à-dire que, pour un positionnement constant du bobinage du capteur par rapport à l'élément métallique, qui a vis-à-vis de lui un mouvement relatif, le signal de sortie est beaucoup plus important avec un capteur selon l'invention qu'avec un capteur du type de celui qui est décrit dans la demande de brevet français nO 75-37434. De même, l'utilisation du capteur à bobinage unique selon l'invention permet d'obtenir un rendement plus fort que celui du capteur décrit dans le brevet français 2 086 670.Le capteur selon l'invention présente donc simultanément l'avantage de ne comporter qu'un seul bobinage, ce qui facilite son montage et réduit son dimensionnement, et l'avantage de fournir un fort rendement pour le signal de sortie, ce qui permet, pour un signal d'intensité constante, d'éloigner le capteur par rapport à l'élé- ment métallique qui a un mouvement relatif par rapport à lui et dont on désire détecter le passage. La présente invention a donc pour objet un capteur de pro ximité comportant un-oscillateur comprenant un circuit oscillant à bobinage unique à variation de flux et un seul transistor à circuit de polarisation, ledit bobinage étant disposé en vis-à-vis d'un élé- ment métallique ayant par rapport à lui un mouvement relatif, ca ractrisé par le fait que le circuit oscillant comporte deux branches placées en parallèle, la première branche renfermant le bobinage unique et la deuxième branche renfermant au moins deux condensateurs disposés en série, la base du transistor de l'oscillateur étant reliée aux bornes du circuit oscillant, l'une des bornes du transistor étant reliée à l'alimentation électrique et l'autre borne fournissant le signal de sortie à travers au moins une résistance aux bornes de laquelle est prélevée une tension de réaction injectée dans la deuxième branche du circuit oscillant. Dans un mode préféré de réalisation, la deuxième branche du circuit oscillant comporte deux consensateurs en série et la résistance, à travers laquelle est fournie le signal de sortie,a ses deux extrémités connectées aux deux bornes de l'un des deux condensateurs précités ; la base du transistor est reliée i l'une des basas du circuit oscillant par l'intermédiaire d'un condensateur et à l'autre borne par l'intermédiaire d'une diode ; le collecteur du transistor est relié à l'alimentation positive et l'émetteur fournissant le signal de sortie alimente une résistance unique, la ligne de sortie du signal étant reliée à l'alinentation négative par l'intermédiaire d'une résistance ; un condensateur est interposé entre la ligne, qui fournit le signal de sortie, et l'alimentation positive ; la tension de la base du transistor est définie par un pont diviseur établi entre les deux bornes de l'alimentation ------------------- ------ ; le pont diviseur comporte, dans une de ses branches, une résistance et, dans son autre branche, au moins une diode, le prélèvement de la tension de la base au point de jonction des deux branches s'effectuant par l'intermédiaire d'au moins une diode et une résistance. On constate que le capteur selon l'invention permet d'ob- tenir un signal de sortie suffisamment amplifié pour pouvoir être utilisé sans qu'un étage d'amplification supplémentaire soit nécessaire. Si l'on compare ce capteur à ceux de l'état de la technique et > en particulier, à ceux qui sont décrits dans la demande de brevet français 75-37434 et dans le brevet français 2 086 670 en effectuant la comparaison dans des conditions de fonctionnement analogues, en particulier avec une même tension d'alimentation, un même noyau ma gnétique servant à l'enroulement de la self, un même nombre de spires pour la self et un même élément mdtallique se déplaçant par rapport au capteur, on constate que pour le capteur selon l'invention on obtient un signal de même amplitude qu'avec les capteurs de l'état de la technique pour des entrefers sensiblement aipérieurs au iÊroit du bobinage du capteur. Cette caractéristique est tout à fait surprenante et constitue un avantage particulièrement intéressant pour le capteur selon l'invention. On peut avantageusement prévoir que l'élément métallique ayant par rapport au bobinage du capteur un mouvement relatif comporte une succession de dents et d'encohces ; cet élément peut Entre un rotor ; le bobinage unique du capteur peut être enroulé sur un noyau en matériau magnétique tel qu'une ferrite douce ; l'élément métallique ayant par rapport au bobinage du capteur un mouvement relatif a, de préférence, une grande terméabilite magnétique. Le capteur selon l'invention, comme les capteurs de même type déjà décrits dans l'état de la technique, assurent une amplitude de signal indépendante de la vitesse relative, par rapport au bobinage, de l'élément à dents et encoches qui coopère avec ledit capteur, ce qui est un avantage par rapport aux autres capteurs de types différents. Ce capteur présente également, de façon connue, une faible sensibilité au milieu ambiant, en particulier à la présence des poussières ou des projections d'huile. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente le schéma électrique d'un capteur selon l'invention ; - la figure 2 représente la variation de la tension de sortie d'un capteur de proximité en fonction du positionnement angulaire d'un rotor qui se déplace devant ledit capteur, cette courbe étant donnée comparativement pour le capteur selon l'invention et pour deux capteurs de l'état de la technique. En se référant à la figure 1,, on voit que le capteur selon l'invention comporte un circuit oscillant constitué de deux branches montées en parallèle, l'une des branches renfermant le bobinage unique 1 du capteur et l'autre branche renfermant deux conden sauteurs 2 et 3. Le bobinage unique 1 est enroulé sur un noyau de ferrite douce non représenté et disposé en vis-o-vis d'un élément qui a un mouvement relatif par rapport audit bobinage et qui est constitué d'un rotor 4 comportant une succession de dents et d'encoches.Dans le cas où l'on utilise le capteur selon l'invention pour commander l'allumage d'un moteur à combustion interne, le rotor 4 est entratné par un arbre d'allumeur dont la rotation est commandée par la rotation du moteur. Ce circuit oscillant est associé à un transistor 5, dont la base est reliée à la borne 6 du circuit oscillant par l'intermédiaire d'un condensateur 7 et à la borne 8 dudit circuit oscillant par l'intermédiaire d'une diode 9. Le collecteur du transistor 5 est relié directement à l'alimentation positive. L'émetteur du transistor 5 alimente > par I'intermédiaire d'une résistance 10, la ligne de sortie 11 du capteur ligne qui est reliée à la borne 8 du circuit oscil- lant. Une liaison électrique est établie entre la borne commune des condensateurs 2 et 3 et la borne commune de la résistance 10 et de l'émetteur du transistor 5.La ligne de sortie 11 est reliée à l'alimentation négative,par I' intermédiaire d',une résistance 12 et à l'alimentation positive par I'ntermqdisire d'un eondensateur 13. La polarisation de la base du transistor 5 est assurée gracie à un pont diviseur comportant une résistance 14 et deux diodes 15 et 16, le point de liaison 17 de la base sur le pont diviseur dtant relié à ladite base par l'intermédiaire d'une diode 18 et d'une résistance 19. En l'absence de pièce métallique en vis-à-vis du bobinage 1, c'est-à-dire lorsque le rotor 4 présente, en vis-à-vis du bobinage 1, une encoche, le système oscille, le condensateur 7 est chargé, le transistor 5 est fortement polarisé et l'on obtient un niveau haut de tension sur la ligne de sortie 11. Lorsqu'une pièce métallique se présente en vis-à-vis du bobinage 1, c'est-à-dire lorsque la rotation du rotor amène en vis-à-vis du capteur une dent du rotor, il apparatt, dans le bobinage 1, des courants de Foucault qui affaiblissent le coefficient de surtension du circuit oscillant et bloquent les oscillations. I1 stensuit que le condensateur 7 est déchargé ; le transistor 5 est faiblement polarisé et l'on obtient alors un niveau bas pour la tension sur la ligne de sortie 11. il convient de remarquer que le pont diviseur constitué par la résistance 14 et les diodes 15 et 16 permet d'obtenir une tension stable quand la tension d'alimentation varie. La tension définie par ce pont est appliquée sur la base du transistor 5 à travers la diode 18 et la résistance 19. Quand la température varie, la dérive des diodes 15 et 16 est équilibrée par celle de la diode 18 et de la jonction base-émetteur du transistor 5. De cette façon, le point de polarisation du transistor est stable en fonction de la tension et de la température.La réaction est introduite dans le circuit oscillant 1, 2, 3 par la liaison réalisée entre l'émetteur et le point commun des condensateurs 2 et 3. Gn injecte donc dans le circuit oscillant une tension de réaction prise aux bornes de la résistance 10 ce qui distingue ce Circuit de celui défini dans le brevet français 2 086 670 où l'on effectue une réaction en courant issue de ltémetteur du transistor et envoyée dans le circuit oscillant. La fonction "trigger" est réalisée par l'association du condensateur 7 et de la diode 9. La figure 2 représente pour trois capteurs de proximité différents les courbes donnant la tension V sur la ligne de sortie d'un capteur en fonction de I'angleade positionnement angulaire du rotor 4 par rapport au capteur. Les angles et d correspondent au passage des extrémités d'une encoche de rotor au droit de l'axe du bobinage 1 du capteur. Comme il a été indiqué, le niveau haut de la tension V est obtenu au droit des encoches du rotor. Les courbes 20, 21 et 22 sont afférentes respectivement à un capteur selon l'invention > selon demande de brevet français 75-37434 et à un capteur selon le brevet français 2 086 670.Ces courbes correspondent à des comparaisons effectuées dans des conditions analogues. c'est-à-dire en supposant uné tension d'alimentation de 12 volts, un entrefer de 1,5 mm entre les dents du rotor et le capteur et de 15 mm entre le fond des encoches du rotor et le capteur, le rotor tournant à 1000 tours/minute en vis-à-vis du capteur. Dans tous les cas, le noyau de ferrite douce associé au bobinage du capteur est le mëme et le bobinage comporte 15 spires de fil de cuivre vernis, le diamètre du fil de cuivre étant de 20/100 mm. On constate, en examinant la figure 2, que la tension de niveau haut sur la ligne de sortie est sensiblement du même ordre de grandeur pour les deux capteurs de proximité de l'état de la technique mais est à peu près le double pour le capteur selon l'invention. I1 est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'in- vent ion. REVENDICATIONS 1 - Capteur de proximité comportant un oscillateur comprenant un circuit oscillant à bobinage unique à variation de flux et un Sransistor à circuit de polarisation, ledit bobinage étant disposé en vis-à-vis d'un élément métallique ayant par rapport à lui un mouvement relatif, caractérisé par le fait que le circuit oscillant comporte deux branches placées en parallèle, la première branche renfermant le bobinage unique et la deuxième branche renfermant au moins deux condensateurs disposés en série, la base du transistor de l'oscillateur étant reliée aux bornes du circuit oscillant, l'une des bornes du transistor étant reliée à l'alimentation électrique et l'autre borne fournissant le signal de sortie à travers au moins une résistance aux bornes de laquelle est prélevée une tension de réaction injectée dans la deuxième branche du circuit oscillant. 2 - Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la deuxième branche du circuit oscillant comporte deux condensateurs en série et que la résistance,à travers laquelle est fourni le signal de sortie, a ses deux extrémités connectées aux deux bornes de l'un des condensateurs précités. 3 - Capteur selon l'une des revendications 1 ou 2, cerasc térisé par le fait que la base du transistor est reliée àIuE/bor- nesdu circuit oscillant par l'intermédiaire d'un condensateur et à l'autre borne par l'intermédiaire d'une diode. 4 - Capteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisd par le fait que le collecteur du transistor est relié à l'alimentation positive et que l'émetteur fournissant le signal de sortie alimente une résistance unique1 la ligne de sortie du signal étant reliée à l'alimentation négative par l'intermédiaire d'une résistance. 5 - Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'un condensateur est interposé entre la ligne qui fournit le signal de sortie et l'alimentation positive. 6 - Capteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la tension de la base du transistor est dé fil nie par un pont diviseur établi entre les deux bornes de l'alimen- tation. 7 - Capteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le pont diviseur comporte, dans une de ses branche6, une résistance et, dans son autre branche, au moins une diode, le pré lèvement de la tension de la base au point de jonction des deux branches s'effectuant par l'intermédiaire d'au moins une diode et une résistance. 8 - Capteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'élément métallique ayant par rapport à son bobinage un mouvement relatif, est un rotor comportant une succession de dents et d'encoches. 9 - Capteur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que I'élément métallique ayant par rapport au bobinage du capteur un mouvement relatif a une grande perméabilité magnétique. 10 - Capteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que son bobinage unique est enroulé sur un noyau en matériau magnétique.