Brevet FR2513378A1 — publié le 19830325

" Dispositif pour capter la vitesse de rotation d'un arbre" _______ ___________ L'invention a pour objet un dispositif pour capter la vitesse de rotation d'un arbre, comportant une roue émettrice agencée de préférence sous forme d'aimant annulaire ou de couronne dentée, cette roue présentant, sur sa surface de pourtour, un grand nombre de zones d'in- duction magnétique élevée et d'induction magnétique faible, ces zones défilant devant un détecteur inductif, notamment devant un circuit intégré de Hall linéaire qui fournit à sa sortie, une tension alternative dont la fréquence est fonction de la succession des zones et de la vitesse de rotation. Pour capter des vitesses de rotation et pour commander des processus de fonctionnement, principalement dans les moteurs à combustion interne, les dents de plateaux dentés sont fréquemment palpées par des capteurs inductifs, par exemple des circuits intégrés de Hall Il se produit alors à la sortie du capteur inductif, une tension alter- native dont la fréquence est proportionnelle au produit de la vitesse de rotation et du nombre de dents Par suite du balourd, des vibrations et de phénomènes similaires, la distance entre le capteur et la roue émettrice peut être soumise à de fortes fluctuations, ce qui a pour conséquence qu'une tension alternative proportionnelle à ces fluctua- tions ou en synchronisme avec elles est superposée à la première tension alternative Une unité électronique d'ex- I 3378 2.- ploitation comportant des étages formateurs d'impulsions, ne peut pas, en général, traiter de façon parfaite un tel si- gnal superposé Certaines impulsions peuvent alors être per- dues, notamment aux vitesses de rotation élevées avec des fluctuations de distance importantes. L'invention a pour but d'éviter de telles per- turbations dans un dispositif du type indiqué dans le préam- bule. L'invention concerne, à cet effet, un disposi- tif du type ci-dessus, caractérisé en ce que la tension al- ternative est envoyée, avant son traitement ultérieur, à travers un filtre passe-haut fonction de la vitesse de ro- tation, à l'aide duquel sont filtrées les tensions super- posées éventuelles à basse fréquence et/ou en synchronisme avec la vitesse de rotation, la fréquence limite du filtre passe-haut étant variable en fonction de la vitesse de ro- tation. Si, par exemple, pour une vitesse de 6 000 tours/ mn, il se produit par suite d'un balourd, une variation de distance entre la roue émettrice et le capteur, la tension superposée produite une fois par tour a une fréquence de Hz Cela exige que le filtre passe-haut prévu pour éli- miner cette superposition présente une fréquence limite de Hz environ Cela peut cependant avoir pour conséquence qu'aux faibles vitesses de rotation, et tout particulière- ment lors du processus de démarrage du moteur à combustion interne, pendant lequel la vitesse de rotation n'est égale qu'à 60 tours/mn, l'information de la denture considérée isolément soit perdue, jusqu'à ceque la fréquence de cette denture soit sensiblement supérieure à la fréquence limite du filtre passe-haut. On attend cependant des capteurs de vitesse de rotation, notamment pour la commande d'une unité électroni- que numérique d'un moteur (DME), qu'ils fournissent déjà un signal de sortie exploitable aux-très faibles vitesses 2 513378 3.- de rotation. Ce problème étendu peut être résolu conformé- ment à l'invention, en ce que la fréquence limite du filtre passe-haut est modifiée en fonction de la vitesse de rota- tion Cela peut être obtenu, par exemple, au moyen d'un filtre dit entrainé dont la fréquence limite est commandée de façon continue par la fréquence de la denture considérée isolément Cela entratne une mise en oeuvre relativement importante de composants électroniques Il est cependant bien plus simple et suffisant pour les moteurs à combustion interne de fonctionner, suivant un autre mode de réalisa- tion de l'invention, avec seulement deux fréquences limites commutables Il est proposé pour cela, un circuit qui, pour les très faibles vitesses de rotation allant par exemple jusqu'à 300 tours/mn, fonctionne avec un filtre passe-bas de faible fréquence limite, égale à 5 Hz par exemple, et qui est commuté aux vitesses de rotation plus élevées, sur une fréquence limite plus élevée, par exemple égale à Hz. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels s la figure 1 est un schéma de principe d'un circuit d'exploitation conforme à l'invention, la figure 2 représente la tension alternative superposée Ug apparaissant à la sortie d'un capteur indue- tif suivant la figure 4, la figure 3 représente cette tension alter- native après le filtrage par un filtre passe-haut, la figure 4 représente une forme de réalisa- tion pratique d'un dispositif conforme à l'invention pour contrôler une vitesse de rotation avec commutation lors du passage de faibles vitesses de rotation à des vitesses de rotation plus élevées. 13378 4.- Sur la figure 4, on a représenté une roue émet- trice 11 constituée en fer doux et munie, sur sa surface de pourtour, d'un grand nombre de dents rectangulaires 12. Les intervalles entre les dents 12 sont désignées par la référence numérique 13 Le plateau denté 11 est monté sur un arbre 14, par exemple sur le vilebrequin du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, ce moteur n'étant pas représenté par ailleurs Un circuit intégré de Hall 15 est disposé, en direction radiale, en face de la roue émettrice Un aimant permanent 16 est disposé sur la face arrière de ce circuit, située à l'opposé de la roue émettrice Le générateur de Hall 15 est relié par trois conducteurs à un appareil de commande 19 Cet appareil de commande comporte un filtre passe-haut HP commutable sur deux fréquences limites La tension alternative de sortie, non filtrée, Ug du générateur 15 est envoyée au filtre HP par un conducteur de sortie 10 La tension Ug varie suivant la courbe de la figure 2, suivant laquelle chaque dent 12 produit une crête de tension en passant devant le généra- teur de Hall 15, chaque intervalle entre dents produisant un creux de tension en passant devant ce générateur La fréquence de cette tension alternative est proportionnelle au produit de la vitesse de rotation N par le nombre de dents Z de la roue dentée 11. La courbe représentée sur la figure 2 suppose que la roue émettrice 11 présente une légère excentricité et que, par conséquent, pendant un tour de la roue émettri- ce, la distance entre celle-ci et le générateur de Hall varie d'une valeur maximale à une valeur minimale et inver- sement Il se produit pour cette raison, une superposition avec une tension superposée Up proportionnelle à la vites- se de rotation Cette tension superposée est filtrée par le filtre passehaut EP, de sorte qu'il ne reste que la tension alternative Ug oscillant autour d'une valeur moyen- ne constante M avec une fréquence relativement élevée. 3370 5.- Cette tension Ug est amplifiée dans l'appareil de comman- de 19, par un amplificateur 18 et elle est convertie, dans un formateur d'impulsions 17, en une suite d'impulsions rectangulaires identiques entre elles. 6.- R E V E N D 1 C à T I O N S 1._ Dispositif pour capter la vitesse de rota- tion d'un arbre, comportant une roue émettrice ( 11) agencée de préférence sous forme d'aimant annulaire ou de couronne dentée, cette roue présentant, sur sa surface de pourtour, un grand nombre de zones d'induction magnétique élevée et d'induction magnétique faible ( 12), ces zones défilant de- vant un détecteur inductif, notamment devant un circuit intégré de Hall ( 15) linéaire qui fournit à sa sortie, une tension alternative dont la fréquence est fonction de la succession des zones et de la vitesse de rotation, carac- térisé en ce que la tension alternative (Ug) est envoyée, avant son traitement ultérieur, à travers un filtre passe- haut (HP) fonction de la vitesse de rotation, à l'aide du- quel sont filtrées les tensions superposées éventuelles (Up) à basse fréquence et/ou en synchronisme avec la vi- tesse de rotation, la fréquence limite du filtre passe- haut (HP) étant variable en fonction de la vitesse de ro- tation. 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le filtre passe-haut (HP) est agencé en tant que filtre entratné dont la fréquence limite est commandée de façon continue par la fréquence des zones in- dividuelles ou de la denture de la roue émettrice ( 11). 3 Dispositif selon l'une ou l'autre des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que le filtre passe- haut (HP) présente une fréquence limite basse, notamment égale à 5 Hz environ, et une fréquence limite haute, notam- ment égale à 200 Hz environ, des moyens étant prévus pour effectuer une commutation sur la fréquence limite haute lorsque la vitesse de rotation s'élève.