Brevet FR2494430A1 — publié le 19820521

Cette invention concerne les transducteurs électriques linéaires. On connaît des transducteurs linéaires qui produisent un signal de sortie analogique et comportent un élément mobile chan- geant une grandeur quelconque, par exemple l'inductance d'un dispo- sitif capteur. On connaît aussi des transducteurs linéaires o des changements d'une grandeur se produisent à des intervalles déterminés de la course de l'élément mobile, en vue de la production d'un signal de sortie numérique. Les transducteursdu premier type sont influencés par des changements de la grandeur en question du dispositif capteur sous l'effet de changements dans les caractéristiques d'ambiance, par exemple de changements de température, influençant l'inductance par exemple. Il s'ensuit que le transducteur peut seulement travailler de manière précise s'il est maintenu à la température à laquelle il a été étalonné. S'il se produit un changement de température ou un autre changement auquel le transducteur est sensible, il faut appli- quer un facteur de correction. Les transducteurs du second type sont souvent insen- sibles aux changements de caractéristiques d'ambiance telles que la température et la pression parce que, en général, ils relèvent un évènement et la valeur absolue du signal de sortie n'est pas critique. Le fonctionnement de certains types connus de transducteurs numériques dépend cependant du respect d'une vitesse de seuil, de sorte qu'ilsne conviennent pas pour indiquer le mouvement d'un élément dont la vitesse de mouvement varie. Certains transducteurs de ce genre ne conviennent pas pour un fonctionnement dans un environnement hostile tel que le gazole parce qu'ils sont de nature optique. D'autres transducteurs de ce genre ne possèdent pas la durabilité requise, dans une application à l'automobile par exemple, du fait qu'ils emploient des contacts glissants. D'autres encore sont matériellement inaptes pour certaines applications, par exemple lorsqu'il faut mesurer le déplacement d'un petit piston. Un transducteur électrique linéaire selon l'invention comprend des enroulements ou bobines électriques annulaires ayant tous le même nombre de spires et la même longueur axiale, les bobines étant disposées c6te à cÈte et les bobines voisines étant montées en série mais avec alternance du sens d'enroulement, le transducteur compre- nant en outre un noyau mobile axialement dans les bobines, l'agence- ment étant tel que l'inductance des bobines reliées entre elles varie de manière cyclique lorsque le noyau est déplacé à travers les bobines, la variation de l'inductance fournissant une indication du déplacement du noyau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que du dessin annexé, sur lequel la figure 1 est le schéma des connexions entre les bobines d'un transducteur linéaire selon l'invention; la figure 2 est une représentation schématique de ce transducteur, en coupe axiale; la figure 3 est une représentation analogue à celle de la figure 2 d'une variante de réalisation; et la figure 4 montre une variante de réalisation d'une partie du transducteur de la figure 3. Le transducteur des figures 1 et 2 comprend un certain nombre de bobines annulaires 10 formées par enroulement sur une car- casse tubulaire amagnétique et de préférence électriquement isolante 14. Toutes les bobines ont le même nombre de spires et possèdent la même longueur axiale. Comme représenté sur la figure 1, les bobines sont montées en série mais le sens d'enroulement des bobines alterne d'une bobine à l'autre. Le transducteur comprend en outre un noyau magnétisable qui peut être déplacé axialement dans les bobines. Sur la figure 2, le noyau est désigné par lA à une position et par 1lB à une autre posi- tion. Les extrémités extérieures des bobines terminales sont raccor- dées à un dispositif qui mesure l'inductance des bobines ou qui pro- duit un signal de sortie qui varie avec l'inductance des bobines. Lorsque le noyau occupe la première position (lA), l'inductance des bobines est maximale; lorsque le noyau est déplacé axialement vers la droite, l'inductance diminue pour atteindre une valeur minimale au moment o le noyau est à moitié sorti de la première bobine donc 2 49443) entré à moitié dans le seconde bobine. La poursuite du déplacement axial du noyau dans le m&me sens provoque une augmentation de l'induc- tance des bobines, pratiquement jusqu'à la valeur de départ, suivie par une nouvelle réduction de l'inductance, pratiquement jusqu'à la valeur minimale précédente. Les deux positions de noyau représentées figure 2 correspondent l'une A l'inductance maximale l'autre à l'induc- tance minimale. Pendant le fonctionnement, lorsque le noyau est déplacé à partir de sa position représentée à gauche, laquelle peut être définie par une butée, la position instantanée du noyau peut être déterminée par le comptage des passages de l'inductance par la valeur minimale et par la valeur maximale pendant le déplacement du noyau. La valeur d'inductance effectivement mesurée dépend de l'inductance des différentes bobines et de l'inductance mutuelle des bobines voisines. S'il y avait deux bobines, l'inductance totale serait égale à la somme des inductances des deux bobines moins le double de l'inductance mutuelle des bobines. Quand le noyau se trouve dans l'une des deux bobines, l'inductance de cette bobine est nettement accrue, tandis que l'inductance de l'autre bobine et aussi l'induc- tance mutuelle ne sont pas modifiées de façon notable. Par contre, quand le noyau se trouve entre les bobines, les inductances des deux bobines correspondent à peu près à la moitié de l'inductance obtenue lorsque le noyau se trouve complètement dans une seule bobine et l'inductance mutuelle est plus grande que lorsque le noyau se trouve dans une bobine. L'inductance globale est de ce fait réduite. Pour augmenter l'inductance, on peut assembler un certain nombre de noyaux en un seul, comme représenté sur la figure 3. Le noyau représenté sur cette figure comporte des portions 12 qui possèdent la mame longueur axiale que les bobines et le même diamètre que le noyau l1A, 1lB de la figure 2. Les portions 12 sont reliées entre elles par des portions de noyau 13 de plus faible section. Avec un tel noyau, on obtient le même effet, à savoir une variation cyclique de l'inductance pendant le déplacement du noyaumais l'inductance est plus grande. On comprendra que lorsque le noyau commence a quitter les bobines dans une disposition comme celle de la figure 3, l'inductance globale diminue progressivement. On peut obtenir un effet de vernier en modifiant le noyau de figure 3 de la manière représentée sur la figure 4. Les portions 12 possèdent de nouveau la même longueur que les bobines mais les portions 13A ont dans ce cas été réduites en longueur. On obtient de nouveau une variation cyclique de l'inductance mais le nombre de variations est plus élevé. Au lieu de réduire les longueurs des portions de noyau intermédiaires, il est possible aussi de les allonger pour obtenir un effet semblable. Le dispositif sensible à l'inductance des bobines peut être un amplificateur à circuit décodeur modulé en fréquence, de sorte que les changements d'inductance apparaissent sous forme de changements de tension à la sortie de ce dispositif. Un transducteur selon l'invention est particulièrement utile lorsque le noyau a la forme d'un piston cylindrique disposé flottant ou mobile dans un environnement hostile, par exemple dans du gazole pour moteurs diesels. Dans certaines applications, le piston peut être mobile dans les deux sens et il peut être nécessaire de fournir en plus une indication de la direction de mouvement. On peut dans ce cas prévoir un autre jeu de bobines axialement espacées l'une de l'autre pour que l'inductance mutuelle soit minimale. Des comparaisons de phases per- mettent alors de déterminer la direction de déplacement du noyau. Un transducteur comme celui qui vient d'être décrit peut être utilisé pour étalonner le signal de sortie d'un transducteur analogique normal sensible aux déplacements d'un noyau ou piston. Le transducteur analogique normal peut alors être utilisé pour la mesure mais avec une précision accrue, pouvant être obtenue par réétalonnage continu. 24944w3 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Transducteur électrique linéaire comprenant des bobines électriques annulaires ayant le même nombre de spires et la même lon- gueur axiale, ainsi qu'un noyau disposé axialement mobile à l'inté- rieur des bobines, caractérisé en ce que les bobines (10) sont dispo- sées côte à côte et sont montées en série mais avec alternance du sens d'enroulement, l'agencement étant tel que l'inductance des bobines reliées entre elles varie de manière cyclique lorsque le noyau (ILA, llB, 12-13) est déplacé à travers les bobines, la variation de l'induc- tance fournissant une indication du déplacement du noyau. 2. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau (1LA, llB) possède la même longueur axiale qu'une bobine (10). 3. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau (12-13) est composé de portions de noyau (12) qui sont reliées entre elles avec un certain espacement et qui ont chacune une longueur axiale égale à la longueur d'une bobine (10). 4. Transducteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les portions de noyau (12) sont reliées entre elles avec un certain espacement par d'autres portions de noyau (13, 13A) de plus faible section droite. 5. Transducteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la longueur axiale de chacune des autres portions de noyau (13) est égale à la longueur d'une bobine (10). 6. Transducteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la longueur axiale de chacune des autres portions de noyau (13A) est plus petite que la longueur d'une bobine (10). 7. Transducteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la longueur axiale de chacune des autres portions de noyau est plus grande que la longueur d'une bobine (10).