Brevet FR2441173A1 — publié le 19800606

L'invention a pour objet un capteur inductif pour déterminer la vitesse de rotation et/ou un angle de rotation répéré d'un arbre à l'aide d'un plateau tournant avec 11 arbre et présentant sur son pourtour plusieurs secteurs disposés l'un à la suite de l'autre dans le sens de rotation, ces secteurs étant entre eux de réalisation congruente, au moins approximativement, en ce qui concerne la distance à l'axe de leur surface de pourtour, chacun d'eux étant limité du suivant par un flanc raide perpendiculaire au sens de rotation. L'invention s'étend a' un montage d'exploitation des signaux électriques fournis par le capteur inductif. Dans les capteurs connus de ce type, la face frontale étroite d'un détecteur de champ de dispersion inductif est en face de la couronne dentée d'un plateau à inertie, par exemple de la couronne d'engrènement du démarreur d'un moteur à combustion interne, ce détecteur portant une bobine disposée sur un noyau en fer et dans laquelle une impulsion électrique étroite est induite lors du passage de l'une des dents, cette impulsion étant suivie d'une seconde impulsion de polarité opposée dès que la dent considérée s'éloigne du détecteur et que le flux magnétique diminue. Lorsqu'on utilise un tel capteur pour déterminer le point d'allumage d'un moteur à combustion interne, il est nécessaire d'associer les impulsions produites par ' capteur à un angle de rotation repéré. L'invention a pour but de créer un capteur du type décrit dans le préambule et pour lequel une telle association soit possible avec un montage d'exploitation de construction simple. L'invention concerne à cet effet un capteur du type ci-dessus caractérisé en ce qu ' est prévu sur la zone de bordure du plateau au moins un secteur non congruent se raccordant à la série de secteurs congruents et présentant une forme nettement différente de la forme congruente, notamment une forme opposée ou symétrique par rapport a' un plan I1 est particulièrement avantageux que le secteur non congruent associé à l'angle de rotation repéré, soit en forme de dent- de scie en regardant le plateau en direction axiale Des dispositions indiquées dans la suite permettent d'obtenir d'autres modes de réalisation avantageux du capteur. On obtient un montage d'exploitation particulièrement efficace des signaux électriques fournis par un capteur conforme à l'invention lorsque, suivant un autre mode de réalisation de l'invention, chacune des deux extrémités d'enroulement de la bobine du détecteur est raccordée à l'entrée inversante de l'un de deux comparateurs et reliée à un condensateur de mémoire par l'in- termédiaire de l'une de deux diodes polarisées en sens inverse et d'une résistance de charge, les entrées inversantes des deux comparateurs étant reliées à ce condensateur par l'intermédiaire de ltune de deux résistances, l'entrée non inversante du premier comparateur étant en outre reliée à sa sortie par l'intermédiaire du montage en parallèle d'un premier condensateur d'hystérésis et d'une résistance en parallèle, cette entrée non inversante étant en outre raccordée par l'intermédiaire d'une autre résistance, à un conducteur allant à l'entrée non inversante du second comparateur et relié d'une part par l'intermédiaire d'une résistance, à une des extrémités d'enroulement de la bobine du détecteur et, d'autre part par l'intermédiaire d'une résistance, à l'entrée non inversante du second comparateur à laquelle est raccordé le montage en parallèle d'un second condensateur d'hystérésis et d'une résistance en parallèle. L'invention sera mieux comprise en regard de description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation servant à déterminer une vitesse de rotation ainsi qu'à détecter des secteurs angulaires, cette installation comportant un capteur inductif avec un plateau de capteur ainsi qu'un montage d'exploitation muni de deux comparateurs et dont le principe est seul représenté - la figure 2 représente les variations des tensions des signaux apparaissant aux sorties A1 et A2 de deux comparateurs - la figure 3 est une vue en élévation axiale d'un plateau de capteur divisé en secteurs de 300, - la figure 4 représente de façon détaillée le montage d'exploitation de la figure 2. en supprimant cependant les composants non essentiels pour comprendre son fonctionnement La figure 1 représente en élévation axiale une roue de capteur 1 réalisée en tôle de fer doux de 2 mm d'épaisseur environ.La roue 1 est divisée en six secteurs 11 à 16, chacun d'eux s'détendant sur un angle de rotation de 600. Le secteur 11 du capteur est réalisé avec un rayon constant rl sur toute son étendue, ce rayon correspondant au cercle de base du plateau Au secteur 11 se raccordent quatre secteurs 12 à 15 se succédant dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre. Ces secteurs sont réalisés pour etre congruents entre eux et chacun d'eux se termine par un flanc d'extrémité raide dans le sens de rotation indiqué par une flèche 20.Par rapport au rayon r1 du secteur 11, le flanc d'extrémité 22 du secteur 12 présente un plus grand rayon r2 Lorsque l'angle de rotation crotte la distance à l'axe du dos des dents décroît continuellement de la valeur initiale r2 au rayon r1 du cercle de base. Contrairement aux quatre secteurs 12 à 15, le pourtour du secteur 16 est agencé en sens inverse. Comme on le voit sur la figure 1, la distance radiale à l'axe de sa surface de pourtour croit, dans le sens de rotation 20, du rayon de cercle de base r1 à la valeur r2 sur son flanc arrière 26, lorsque l'angle de rotation augmente. Un détecteur de champ de dispersion inductif 30, agencé de façon en soi connue, est disposé à une faible distance radiale, fortement agrandie sur le dessin, devant le pourtour du plateau de capteur 1 La bobine de ce détecteur, désignée par 31 sur la figure 1, est parcourue par un flux magnétique maximal dans la position représentée du secteur 14. Ce flux varie très rapidement jusqu'à une valeur minimale lors du passage du flanc d'extré- mité 24. Ces fortes variations de flux produisent des tensions dans la bobine du détecteur. Ces tensions sont en forme d'aiguilles et sont indiquées sur le diagramme de la figure 2 par S4 pour le secteur 14 et par S5 pour le secteur 15. Pendant le passage du dos de la dent du secteur 16, le flux magnétique ne croît que lentement3 avec une vitesse de rotation non réduite du plateau 1, et retombe lors du passage du flanc 26 du segment devant le détecteur 30 a une valeur essentiellement plus faible I1 se produit dans ce cas une impulsion en forme d'aiguille S6 qui présente cependant une polarité positive par rapport aux impulsions négatives S2 à S5. Cette impulsion est décalée de 120 par rapport à l'impulsion S5. L'impulsion négative suivante S2 est produite lors du passage du flanc 22 du secteur 12. Les tensions produites dans la bobine 31 du détecteur lors du passage des flancs 22 à 26 des secteurs sont envoyées par les deux bornes d'entrée E1 et E2 au montage d'exploi tation représenté en 32 sous forme de schéma de principe sur la figure 1. Elles arrivent à l'entrée inversante (négative) de deux comparateurs K1 et K2 A ces bornes du'entrée est en outre raccordé un circuit générateur à valeur de seuil 32 Une tension de compa raison Uv apparaît à la sortie de ce circuit, cette tension servant à éliminer les tensions parasites arrivant sur les bornes d'entrée El et E2 et dont l'amplitude est inférieure à la tension de comparaison Uv Conformément au schéma détaillé représenté sur la figure 4, du montage d'exploitation la bobine 31 du détecteur 30 est raccordée aux bornes entrée El et E2 comme cela est déjà indiqué sur la figure 2. Lorsque le plateau 1, représenté sur la figure 1, tournez il apparaît en El quatre impulsions positives et une impulsion négative. il apparatt par contre en E2 une impulsion positive et quatre impulsions négatives La figure 2 représente donc avec la polarité correcte les signaux apparaissant à la seconde borne d'entrée E2. Dans le montage suivant la figure 4 les extrémi- tés d'enroulement de la bobine 31 du détecteur sont respectivement reliées à l'entrée inversante de l'un des deux comparateurs K1 et K2, par l'intermédiaire des bornes E1 E2 et d'une résistance R12 R2.Les tensions des signaux7 respectivement inverses régnant sur les bornes d'entrée El et E2.sont envoyées à un condensateur de mémoire CL par l'intermédiaire de deux diodes D1 D2 polarisées en sens inverse et d'une résistance de charge R3 Les deux entrées inversantes des comparateurs K1 et K2 sont reliées au condensateur CL par l'intermédiaire de l'une de deux résistances R4:: R5 L'entrée non inversante du premier comparateur est reliée à sa sortie Al par l'intermédiaire d'une résistance d'hystérésis R6 et d'un condensateur d'hystérésis C1 branché en parallèle à la résistance En outre, une résistance R7 est reliée à un point de connexion 4 auquel on amène, par l'intermédiaire d'une résistance de division RB, la tension de service maintenue constante à 5 V Ce point de connexion est relié, par l'intermédiaire d'une résistance R9r à l'entrée non inversante du second comparateur K2 et: par l'tinter médiaire d'une seconde résistance de division R10. à la masse. ainsi que, par l'intermédiaire d'une résistance Rll à la seconde borne d'entrée E2 La tension de service de 5 V est amenée à la sortie A2 du second comparateur K2 par l'intermédiaire d'une résis- tance en série R12 A cette sortie A2 est reliée l'entrée non inversante du comparateur K2 par l'intermédiaire d'une seconde résistance d'hystérésis R13 et d'un second condensateur d'hystérésis C2 en parallèle. La tension de service de 5 V est amenée à la sortie Al du premier comparateur K1 par l'intermédiaire d'une résistance en série R14. Aussi souvent que l'un des flancs 22 à 25 des secteurs passe devant le détecteur 30, une impulsion de signal négative S2 à S5 est produite sur la borne E2. Cette impulsion développe sur le condensateur CL une tension de polarisation Uv dépendant de la vitesse de rotation du plateau 1 du capteur. Les signaux arrivant à l'entrée El sont superposés à cette tension de comparaison négative.En conséquence, le comparateur K1 ne devient conducteur que lorsqu'arrivent les signaux provenant du flanc 26 et indiqués par S6 sur la figure 2, tandis que tous les autres signaux de polarité négative ou positive sont arretés. La tension de référence, indiquée par UR sur la figure 1 a une valeur constante indépendante de la vitesse de rotation et est déterminée par le rapport du diviseur de tension formé par les résistances R8 et R10 reliées au point de connexion 4. Pour améliorer le comportement de commutation, on introduit par l'intermédiaire des résistances R6 et R13 une hystérésis statique supplémentaire et, par l'intermédiaire des condensateurs C1, C2 une hystérésis dynamique. On peut ainsi accroître la sécurité de commutation du premier comparateur uniquement par le flanc 26 du secteur 16 choisi en tant que repère de référence. Cela peut servir, par exemple, dans un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres pour détecter le pointmertsupérieur d'un cylindre, notamment du premier cylindre. Dans le cas du plateau de capteur 5, 'représenté sur la figure 3 à titre de second exemple de réalisation, il est prévu au total douze secteurs au lieu des six secteurs prévus dans le cas de la figure 1. Chaque secteur s'étend alors sur 30 > . Au secteur 11 réalisé avec un rayon constant rl comme dans le cas de la figure 1 se raccorde le secteur 12 dans le sens des aiguilles d'une montre qui est suivi des secteurs 13, 14 etc ... de forme congruente en dent de scie. Le sens de rotation indiqué en 60, du plateau de capteur 5 est opposé au sens de rotation indiqué sur la figure 1. Pour cette raison, au secteur 11 se raccorde, dans ce sens de rotation, le secteur 16 correspondant au secteur 16 de la figure 1, sauf en ce qui concerne le pas de 30 qui est maintenant prévu. Le flanc 26 de ce secteur produit le signal S6 représenté sur la figure 2 et pouvant être exploité en tant que repère de référence. R E V E N D I C.A T I O N S 10) Capteur inductif pour déterminer la vitesse de rotation et/ou un angle de rotation repéré d'un arbre à l'aide d'un plateau tournant avec l'arbre et présentant sur son pourtour plusieurs secteurs disposés l'un à la suite de l'autre dans le sens de rotation, ces secteurs étant entre eux de réalisation congruente, au moins approximativement, en ce qui concerne la distance à l'axe (rlr r2) de leur surface de pourtour, chacun d'eux étant limité au suivant par un flanc raide perpendiculaire au sens de rotation, capteur caractérisé en ce qu'il est prévu sur la zone de bordure du plateau au moins un secteur non congruent (16) se raccordant à la série de secteurs congruents (12 à 15) et présentant une forme nettement différente de la forme congruente, notamment une forme opposée ou symétrique par rapport à un plan. 20) Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le secteur non congruent est réalisé avec une forme en dent de scie en regardant dans la direction de l'axe. 30) Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque secteur de la série de secteurs congruents est également réalisé en dent de scie, mais présente un dos de dent qui monte ou descend en sens inverse de celui du secteur non congruent (16). 40) Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le secteur non congruent (16) se raccorde directement à la série de secteurs congruents (12, 13, 14 ...) et en ce qu'il est prévu, entre le secteur non congruent (16) et le premier ou le dernier (12) des secteurs congruents, un secteur dont la surface de pourtour présente une distance radiale fixe (rl) à l'axe de rotation du plateau (1, 5). 50) Montage d'exploitation pour déterminer l'angle de rotation repéré par le secteur non congruent d'un capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, montage caractérisé en ce que chacune des deux extrémités d'enroulement d'une bobine (31) du détecteur du capteur est raccordée à l'entrée inversante de l'un de deux comparateurs (K1, K2) et reliée à un condensateur de mémoire (CL) par l'intermédiaire de l'une de deux diodes (Dl, D2) polarisées en sens inverse et d'une résistance de charge (R3), les entrées inversantes des deux comparateurs étant reliées à ce condensat eur par l'intermédiaire de l'une de deux résistances (R4, R5), l'entrée non inversante du premier compara teur (K1) étant en outre reliée à sa sortie (Al) par l'intermédiaire du montage en parallèle d'un premier condensateur d'hysté- résis et d'une résistance (R6), cette entrée non inversante étant en outre raccordée, par l'intermédiaire d'une autre résistance (R7), à un conducteur de liaison (4) allant à l'entrée non inversante du second comparateur (K2) et relié, d'une part par l'intermédiaire d'une résistance (R11), à l'une des extrémités d'enroulement de la bobine du détecteur et, d'autre part par l'intermédiaire d'une résistance (R9), à l'entrée non inversante du second comparat eur à laquelle est raccordée le montage en parallèle d'un second condensateur d'hystérésis (C2) et d'une résistance (R13). 60) Montage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une résistance (R10) reliée à la masse est raccordée au conducteur de liaison (4), cette résistance formant, conjointement avec une résistance (rye), un diviseur de tension raccordé à la tension de service, en fournissant une tension de référence (UR) pour l'entrée non inversante du second comparateur.