Brevet FR2469786A1 — publié le 19810522

I1 est connu de réaliser des capteurs donnant une information fonction de l'action de la variation de l'effet d'un champ magnétique sur un solénoïde, Ces capteurs sont en général peu sensibles et proportionnels ai champ magnétique que sur une faible plage. L'invention, objet du présent brevet, remédie à ces inconvé- nients. Elle est caractérisée en ce que l'inductance est un soldnoRde d'une dizaine à quels centaines de spires bobine sur un circuit magnétique, ouvert ou fermé, formé de une ou plusieurs tôles de faible épaisseur, isolées les unes des autres, d'un alliage à très haute perméabilité magnétique. Suivant une autre caracténstique de l'invention, la niasse du circuit magnétique est inférieure à 50 centigrammes. Selon l'invention et pour certaines applications une partie du circuit magnétique enveloppe le soldnoRde afin d'être couplé par son champ externe. L'inrention comprend également un mode de transmission de l'information fournie par la magneto-inductance B haute sensibilité caractérisé en ce qu'elle constitue un des éléments d'un circuit oscillant ou relaxateur accompagné de tout dispositif électronique approprie donnant une fréquence proportionnelle au champ magnétique L'invention comprend encore un mode de transmission de l'infornation fournie par la magnéto-inductance à haute sensibilité caractérisé en ce qu'elle constitue un des éléments d'un circuit oscillant ou relaxateur accompagné de tout dispositif électronique appro prié donnant directement sur impédance caractéristique des signaux en modulation de fréquence proportionnelle au champ magnétique dont l'information peut être transmise à distance D'autres caractéristiques de l'invention apparattront ou seront précisées au cours de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple de réalisation. À la planche unique, la figure 1 représente une magnéto-inductance selon l'invention à noyau. La figure 2 représente une magnéto-inductance selon l'invention à armature fermée et enrobante. La figure 3 représente une magnéto-inductance selon l'invention a solénorde fractionné. La figure 4 représente une magnéto-inductance selon l'invention associée avec un circuit intégré. La figure 5 représente l'association du magnéto-inductance selon l'invention avec un transistor oscillateur base à la masse. La figure 6 représente une magnéto-inductance avec un minimum d'éléments délivrant des signaux de sortie rectangulaires d'amplitude et de durée constante de fréquence proportionnelle au champ magnétique. La figure 7 représente une magnéto-inductance selon l'invention dans le champ d'un électro aimant. La figure 8 représente une magnéto inductance selon l'invention associée à une diode tunnel oscillatrice. À la figure 1, le solénoide 1 est bobiné sur la ttle plate 2 mince et à haute perméabilité. Le nombre de tours du iil peut varier d'une dizaine à quelques centaines de spires selon les dimensions et la fréquence désirée. Le champ magnétique incident H , repéré en 3 peut provenir d'un aimant, sa variation résultant alors d'un déplacement relatif, ou d'un électroaimant sa variation pouvant alors provenir d'un déplacement ou d'une variation du courant. Le noyau 2 peut titre une tEle unique extramince à haute perméabilité ou plusieurs tôles de caractéristiques semblables empilées et isoldes entre elles. Selon l'invention, le noyau ou circuit magnétique en tales très minces des magnéto-inductances doit être formé d'un alliage compris dans les conpositions suivantes Hindi Maxi Ni 35% 80% Fe 10% 65% Cu 0 15 Mo 0 5% Mn O Cr 0 5% À la figure 2 le bobinage inducteur 1 est bobiné sur le noyau 2 élément d'un circuit magnétique fermé. Ce solénorde 1 est entre deux autres circuits magnétiques 4 et 5 qui lui sont accolés direc tement sur ses faces extérieures et se ferment sur le circuit magr tique 2 .Les p6les instantanés N et S du champ magnétique extérieur 3 agissent vers les extrémités du solénoïde 1 A titre d'exemple une telle magnéto-inductance ayant des cir- cuits magnétiques en alliage Ni 77% , Fe 19% , Mo 4% associé comme il sera indiqué plus loin B un circuit intégré classique (quadrup] porte "Naud" à 2 entrées) monté'en relaxateur engendre des signaux dont la fréquence varie de 540 Hertz en l'absence de champ inoidex à 860 000 Hertz en présence d'un petit aimant, avec une rigoureusE proportionnalité entre la fréquence et le champ sur une grande pla- ge intermédiaire À la figure 3 le bobinage inducteur 1 est fractionné en plusi éléments : 3 dans exemple 1a lb , lb 10 , 10 id , sur le même ci cuit magnétique 2 et soumis au même champ magnétique incident 3 Ceci afin de : soit diminuer la capacité répartie, soit de facile ter l'entrée en oscillation de aontages oscillateurs tels que "Hartley" , "Clapp" , etc... ; soit pour permettre une adaptation d'iipédance ; soit de permettre la constitution de filtres électro magnétiques simples ou complexes, actifs ou passifs. A la figure 4 la magnéto-inductance est associée directement à un circuit intégré. Le bobinage inducteur 1 soumis à l'inductioi magnétique du champ 3 agit comme il est clairement indiqué sur le quatre "Nauds" (non-et) 6 , , w 8 et 9 d'un circuit intégré élec- tronique classique monté en relaxateur et metteur en forme tel qu'un SN 7400 N par exemple. On obtient ainsi directement en sortie 10 un signal rectangulaire de fréquence proportionnelle à l'intensité du champ 3 A la figure 5 la magnéto-inductance 1 subit l'induction du champ magnétique 3 en parallèle sur sa propre capacité répartie figurée en pointillé en 11 . Cette magnéto-inductance 1 est monté en charge de collecteur du transistor 12 dont la base polarisée par la résistance 13 a son potentiel Haute Fréquence dérivé à la masse par l'intermédiaire du condensateur de découplage 14 . 13' est la résistance de réaction de l'émetteur. La réaction de l'oscillation s'effectue par une réaction capacitive entre le collecteur et l'émetteur du transistor 12 par le condensateur 15 Le condensateur 16 a le rôle de découpeur de sortie pour le courant continu superposé au signal utile. L'ensemble du circuit est alimenté par une tension -continue positive par rapport à la sasse sur la ligne italisentation 17 . Le condensateur 18 , facultatif, peut eventuellenent modifier l'amplitude et le régime d'oscillation de l'ensemble.La sortie 19 délivre une oscillation sinusoïdale dont la fréquence est proportionnelle au champ magnétique 3 Suivant l'invention le signal délivré en 19 est appliqué 2 soit sur flanc de courbe d'un circuit accordé, soit à un filtre passe-haut ou passe-bas , soit à un circuit discriiinateur de fréquence , pour délivrer un signal d'amplitude proportionnelle ou inversement proportionelle à la valeur du champ 3 Suivant l'invention de telles variations d'amplitude sont appli quées à un système tout ou rien, genre "Trigger de Schnitt" par exemple, pour provoquer un basculement précis à une amplitude donnée, ce qui transforme la magnéto-inductance selon l'invention en détecteur tout ou rien et à seuils. À la figure 6 la magnéte-inductance 1 soumise à l'induction du champ magnétique 3 est associée au même circuit intégré qu'à la figure 4, mais avec en plus la résistance 21 entre les deux dernib- res pertes et le condensateur 22, 15' est le condensateur de rétro- couplage. Ce montage permet de délivrer en sortie 20 des signaux rectangulaires symétriques de fréquence proportionnelle au champ agnéti- que, d'amplitude et de -durée individuelles constantes. Ce qui per net suivant l'intention dede coupler directement la magndio-inductan- ce à un galvanomètre. Selon l'invention pour certaines applications la magnétisation de la magnéto-inductance 1 n'est pas nulle en l'absence de champ inducteur 3 ais possède une magnétisation préréglée par action d'un champ magnétique continu auxiliaire constant et réglable-. À la figure 7 la maguéto-inductance 1 est montée suivant l'in vention dans l'entrefer d'un électroaimant 23 comportant ou non une armature. Ce montage selon l'invention permet la réalisation d'un ensem- ble compact de "Vobulation" électre magnétique à très hautes per forlances, élément de couplage assurant le transfert courant-induc- tance ou courantfréquence à très haute sensibilité. A la figure 8 la magnéto-inductance 1 à bobinage fractionné selon l'invention décrite en figure 3 est associée suivant l'inven- tion à une diode tunnel oscillatrice 23 . Le circuit 11 en pointil représente la capacité répartie du bobinage. 25 , 26 est un pont abaisseur d'impédance pour la source d'alimentation 28 . 24 est un condensateur de découplage d'alimentation. 29 est la sortie du signal à modulation de fréquence à tension plus élevée que celle de la diode tunnel 23 . 27 est le point commun. L'ensemble, selon l'invention, de dimensions très réduites cons titue un détecteur de proximité à modulation de fréquence pouvant être réglé directement sur 10,7 MHz valeur standard de la fréquence intermédiaire FM de la radio diffusion. Ce qui présente des avantages pratiques très importants. Revendications 1. Magnéto-inductance caractérisée en ce que l'inductance est un solènolde d'un nombre de spires inférieur à 1000, bobinées sur un circuit magnétique ouvert ou fermé, formé d'un ou plusieurs noyaux minces, de très petite taille, isolés les uns des autres d'une substance à très haute perméabilité magnétique telle que tole à très haute perméabilité magnétique, ferrite orienté ou non, I'ensemble constituant un élément électro-magnétique présentant de très fortes variations d'inductance lorsque celui-ci est soumis à la variation d'un champ magnétique environnant. 2. Magnéto-inductance selon la revendication 1 caractérisée en ce que la masse totale du circuit magnétique est inférieure à cinquante centigrammes. 3. Magnéto-inductance selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'une partie du circuit magnétique enveloppe le solénolde. 4. Magnéto-inductance selon la revendication 1 caractérisée en ce que la substance de très haute perméabilité magnétique, lorsque celle-ci est un alliage, a les compositions suivantes Mini Maxi Ni 35 % 80 % Fe 10 % 65 % Cu 0 15 % Cr 0 5 % Mo 0 5 % Mn 0 1 % 5. Magnéto-inductance selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle constitue un des éléments d'un circuit oscillant ou relaxateur accompagné de tout dispositif électronique approprié donnant une fréquence proportionnelle au champ magnétique extérieur, et de préférence, I'association d'une magnéto-inductance avec un circuit intégré sans élément extérieur autre que l'alimentation. 6. Magnéto-inductance selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle constitue un des éléments d'uncircuit oscillant ou relaxateur accompagné de tout dispositif électronique approprié donnant directement sur impédance caractéristique des signaux en modulation de fréquence proportionnelle au champ magnétique dont l'information peut être transmise à distance. 7. Magnéto-inductance selon la revendication i caractérisée en ce que le solf noyade est divisé en plusieurs éléments. 8. Magnéto-inductance selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle possède un champ auxiliaire de polorisation. 9. Magnéto-inductance selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est fractionnée selon la revendication 7 et associée à ut diode tunnel oscillatrice. 10. Magnéto-inductance selon la revendication l caractérisée en ce qu'elle est soumise au champ d'un électro-aimant alimenté par un courant régulé ou non, dont elle informe.