Brevet FR2460484A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne le domaine des disposi- tifs transducteurs magnéto-électriques capteurs de mouvement. Ces dispositifs font appel 2 un circui.t rgnntiqe présentant un entrefer, au voisinage duquel peut se déplacer d. barreau 5.erro-magnétique animé du mouvemrent à mettre en évidence. IUn circuit électrique en forme de bobinage est enroulé autour du circuit magnétique, et, pendant le mouvemelt da barreau, il est le siège d'une tension élec-Grique liée à toute varia- tion d'un flux magnétique qui y serait crJoé. Ce flux peut provenir d'une source de magnétisme telle qu'un barreau aimanté, soit inséré dans le circuit fixe, soit constitué, après aimantation, par le barreau ferro-magnétique mobile lui-même. Les tensions ou courants électriques ainsi créés sont enfin exploités dans des dispositifs de mesure convenables. De tels capteurs sont largement répandus dans la pra- tique, et leurs modes de réalisation sont maintenant bien connus, adaptés aux diverses conditions d'exploitation norma- lement rencontrées dans la pratiquee Il en est autrement lorsque les conditions d'environ- nement sont plus sévères, en particulier celles qui concernent les températures. C'est ainsi que le repérage de Liouvement d'éléments mobiles d'un moteur d'avion à réaction exige um fonc- tionnement satisfaisant à des temprt-re Lrs d e 4us $00 o. L'utilisation de bobinages classiques, du type wulti-spires, est alors à rejeter, ainsi que de connexions életricuement isolées par des gainages organiques, et la présence et ou la longueur de connexions est même à limiter strictement, par exemple en constituant une de celles-ci par retour de "masse"? si le support du dispositif est électriquement conducteur. C'est le but de la présente invention que de satisfaire à ces exigences. Dans son fondement, elle fait appel à unm mode de réalisation particulier du bobinage, sous la forme typique d'tme paire de spires respectivement disposées autour des deux 2 2460484 portions du circuit magnétique proches de son entrefer, ces spires étant connectées en parallèle, et étant obtenues par découpage, suivant des tracés convenables, d'une plaque conduc- trice pouvant assumer, de plus, la fonction de support du circuit magnétique. Plus précisément, la présente invention se rapporte un capteur de déplacement magnéto-électrique d'une pièce en mouvement, comportant d'une part un circuit magnétique plan en forme de fer à cheval, avec deux branches terminées par deux faces polaires déterminant une entrefer, et d'autre part un circuit électrique comprenant deux spires, chacune entourant respectivement une branche du circuit magnétique, ces spires étant le siège d'une tension induite lorsqu'une variation de flux magnétique est provoquée dans le circuit magnétique par le déplacement, devant les deux faces polaires, d'un élément ferro-magnétique solidaire de la pièce mobile, caractérisé en ce que lesdites spires-, connectées par branchement-en paral- lèle sur deux bornes de raccordement, sont constituées par des portions d'une plaque en matériau conducteur, assurant simultanément la fonction de support du circuit magnétique. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion ci-après, en s'appuyant sur les figures annexées, oh: - La figure 1, représente suivant un diagramme expli- catif de principe, un capteur de mouvement connu; - la figure 2, représente un premier mode de réalisation selon l'invention, du capteur de mouvement de la figure 1; - La figure 3, représente un deuxième mode de réalisa- tion, comportant des connexions obtenues par pliage à partir de la plaquesupport; - la figure 4, représente un troisième mode de réalisa- tion, o l'une des connexions du mode précédent est assurée par un retour de masse; - les figures 5 et 6, représent deux autres modes de réalisation analogues à ceux des figures 3 et 4, mais ne comportant pas de pliage pour les connexions. lia figure 1.représente, suivant un diagramme explicatif de principe, un capteur de mouvement de type connu. Il comporte un circuit ferro-magnétique ouvert 1, pré- sentant deux branches 2 et 3, et deux faces polaires 4 et 5, et un circuit électrique entourant celui-ci,constitué de deux spires 6 et 7, connectées en parallèle à deux bornes 8 et 9. le fonctionnement d'un tel capteur fait appel à une variation d'un flux magnétique circulant dans le circuit ferro- magnétique, provoquée par un barreau aimanté 10, dont le dépla- cement est lié à celui qu'il faut mettre en évidence pour l'élément mobile concerné. Dans le cas de la figure 1 par exemple, la face polaire 4 proche du pôle Nord du barreau, sera pénétrée par un flux magnétique croissant lorsque le barreau se déplacera dans le sens de la flèche 11; les courants provoqués dans les spires 6 et 7 par la variation de flux circuleront dans le sens des flèches 12, et seront recueillis en parallèle sur les bornes 8 et 9. le signal électrique recueilli est alors acheminé aux bornes 8'et 9'd'un appareil de mesure tel qu'un oscilloscope cathodique, assurant sa détection aisée par simple visualisa- tion de la variation du signal sur l'écran, sous la forme d'un tracé 14 exploitable dans une grande variété d'applications pratiques. Ce type de raccordement des spires en parallèle,.o le courant est proportionnel au nombre de spires, doit &tre distingué du raccordement des spires en série, oà c'est la tension qui croît proportionnellement au nombre de spires. C'est le raccordement en courant qui constitue une des caractéristiques de la présente invention, car il se prête à des modes de réalisation particulièrement adaptés au fonction- nement en environnement sévère ou adverse. 4 2460484 la figure 2 représente un premier mode de réalisation, selon l'invention, du capteur de mouvement de la figure 1. Il comporte un circuit magnétique 21 analogue à celui de la figure 1, mais le circuit électrique est constitué par une plaque plane 22, réalisée en matériau conducteur, présen- tant une ouverture en son centre 23 oi les extrémités 24 et du circuit magnétique peuvent pénétrer. Deux fils de connexion 26 et 27 sont raccordés en deux points 28 et 29 de la plaque de telle sorte que l'un d'eux le brin commun 26 du branchement en parallèle, constitue, par passage entre les branches du circuit magnétique, l'équivalent des deux spires 6 et 7 de la figure 1. la plaque 22 assume, de plus, la fonction de support du circuit magnétique 21, à l'aide de plaquettes de fixation isolantes telles que 30. le fonctionnement est le même que celui du capteur de la figure 1, avec une structure simple et robuste du circuit électrique, procurée par la plaque-support du circuit magné- tique. L'utilisation de fils conduit cependant à la nécessité d'un isolement délicat, par rapport au support, d'au moins une des connexions 26, qui assure le rôle du brin commun. La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation du capteur comportant certaines connexions obtenues par pliage directement à partir de la plaque-support. le fil 26 de la figure 2 est ici réalisé sous la forme d'une bande 31 découpée à partir de la plaque-support 22, et repliée parallèlement à celle-ci pour constituer la branche commune des deux spires 6 et 7 de la figure 1, en passant entre les extrémités 2 et 3 du circuit magnétique. le second fil 27 de la figure 2 est réalisé simplement par une bande 32 directement obtenue par découpage de la plaque- support dont la fonction de support du capteur, sur un bâti 35, est assurée par les ouvertures de fixation telles que 33, portées par une bande pliée en forme de cornière telle que 34. La figure 4 représente un troisème mode de réalisation o l'une des connexions du mode précédent est assurée par un retour de masse. La seconde connexion 42 est ici pliée en forme de cor- nière avec un trou 43 destiné à la fixation du capteur sur le bâti d'ensemble 44 de l'appareil ou de la machine ou il est mis en oeuvre. L'intérêt de ce mode de réalisation réside dans le fait que, si ce bâti est électriquement conducteur, un seul fil de raccordement avec le dispositif de mesure est nécessaire, l'autre fil de raccordement étant remplacé par ce qu'on désigne habituellement sous le nom de "retour de masse", c'est à dire le bâti conducteur lui-même. Dans ce mode de réalisation, on a mis en oeuvre, à titre de variante, un moyen de fixation du circuit magnétique directement sur la première connexion par l'intermédiaire d'un bloc céramique isolant 45. Les figures 5 et 6 représentent deux autres modes de réalisation analogues à ceux des figures 3 et 4,mais ne compor- tant pas de pliage pour obtenir la branche commune des deux spires du circuit électrique. Pour cela, l'isolement électrique nécessaire à cette branche est assuré par une ouverture ménagée dans la plaque- support, le brin commun 51 étant entièrement entouré d'une fente ouverte 52 par rapport au reste de la plaque. Des blocs isolants tels que 53, en céramique par exemple, fixent l'aimant sur la plaque. Les deux cas de raccordement déjà décrits pour les figures 3 et 4 sont ici également prévus: la figure 5 représente un capteur de position dont les deux bornes 54 et 55 sont raccor- dables par des fils; la figure 6 représente le cas o une seule borne 64 est à raccorder, la seconde connexion étant rem- placée, comme déjà expliqué, par un n retour de masse" du du bâti conducteur, à travers la plaquette 65, munie de trous de fixation tels que 66. Dans la description précédente, on a indiqué que les capteurs magnéto-électriques conformes aux modes de réalisa- tion de l'invention étaient connectés suivant un branchement dit "en intensité"; or les appareils de mesure habituelle- ment disponibles sont sensibles à des tensions électriques; il y a donc lieu de les raccorder aux capteurs de l'invention par l'intermédiaire d'un transformateur élévateur de tension. Par ailleurs, la description a été faite, dans le cadre des figures o était représenté un aimant permanent, pour un mouvement de celui-ci parallèle à l'axe nord-sud. Tout autre mouvement susceptible de provoquer un courant induit dans le circuit électrique est compris dans le domaine de l'invention, en particulier celui o le déplacement de l'aimant est perpen- diculaire à l'axe nord-sud. Enfin, la description a été faite dans le cas d'un aimant mobile devant les faces polaires d'un circuit ferro- magnétique non aimanté. L'inclusion d'un aimant permanent dans tout ou partie du circuit magnétique fixe, l'élément mobile étant constitué par un barreau non aimanté, fait également partie de l'inven- tion. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Capteur de déplacement magnéto-électrique d'une pièce en mouvement, comportant d'une part un circuit magnétique plan (1) en forme de fer à cheval, avec deux branches terminées par deux faces polaires déterminant un entrefer, et d'autre part un circuit électrique comprenant deux spires, chacune entourant respectivement une branche du circuit magnétique, ces spires étant le siège d'une tension induite lorsqu'une variation de flux magnétique est provoquée dans le circuit magnétique par le déplacement, devant les deux faces polaires, d'un élément ferro-magnétique (14) solidaire de la pièce mobile, caractérisé en ce que lesdites spires, connectées par branchement en parallèle sur deux bornes de raccordement (8) (9), sont constituées par des portions d'une plaque (22) en matériau conducteur, assurant simultanément la fonction de support du circuit magnétique. 2. Capteur de déplacement selon la revendication 1, caractérisé en ce queles deux bornes de raccordement sont situées du même c8té du plan du circuit magnétique, le brin commun du branchement en parallèle étant disposé entre les deux branches du circuit magnétique. 3. Capteur de déplacement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le brin commun du branchement en paral- lèle, est parallèle à la plaque-support, à laquelle il est relié par une jonction comportant un pliage. 4. Capteur de déplacement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le brin commun du branchement en paral- lèle est contenu dans le plan de la plaque-support. 5. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portion de la plaque assurant le support du circuit magnétique est le brin commun de bran- chement, sur lequel ce circuit est fixé par un bloc de maté- riau électriquement isolant. 6. Capteur de déplacement selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau isolant est une céramique. 7. Capteur de déplacement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des bornes de raccordement est reliée aux moyens de fixation du capteur de déplacement, permettant un raccordement de celui-ci du type "retour par la masse". 8. Capteur de déplacement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que son circuit magnétique comprend une portion dotée d'une aimantation permanente. 9. Système de détection du déplacement d'une pièce en mouvement, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un élément mobile constitué d'un barreau ferro-magnétique doté d'aimantation permanente, solidaire de la pièce en mouvement, et d'autre part un dispositif fixe, constitué d'un capteur de déplacement selon lUune des revendications 1 à 7, et d'un circuit de mesure de la tension induite. 10. Système de détection d'un déplacement, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un.élément mobile, constitué d'un barreau ferro-magnétique solidaire de la pièce en mouve- ment, et d'autre part un dispositif fixe, constitué d'un capteur de déplacement selon la revendication 8, et d'un circuit de mesure de la tension induite.