Brevet FR2555378A1 — publié le 19850524

"Perfectionnements apportés aux magnéto-inductances associées à un nouveau circuit électronique et applications. L'invention concerne les circuits relaxateurs à haute fréquence dont le signal de sortie est commandé en amplitude par une charge inductive particulière (magnéto-inductances, magnéto-coupleurs) soumise à l'action d'un champ magnétique. On connait des magnéto-inductances à haute sensibilité à variation proportionnelle à la valeur du champ magnétique qui ont fait l'objet de la demande de brevet N078 15 396 du 24 Mai 1978, et de ses deux additions N080 01 583 du 25 Janvier 1980 et N080 27 268 du 23 Décembre 1980. Les magnéto-inductances faisant l'objet de ces demandes constituent une inductance formée par un solénoïde comportant un faible nombre de spires, en général inférieur à quelques centaines, bobinées sur un circuit magnétique formé de préférence d'une lamelle mince de très petite taille, d'une substance à très faible hystérésis et à haute perméabilité magnétique. Ces magnéto-inductances sont sensibles à des faibles champs magnétiques et constituent donc un élément à inductance variable très sensible à la valeur absolue ou relative du champ magnétique incident. On peut associer de tels capteurs à un circuit oscillant ou relaxateur de manière à obtenir un signal représentatif de la valeur du champ magnétique. Les circuits relaxateurs utilisés actuellement ont des performances limitées. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un circuit relaxateur à haute fréquence qui présente des performances accrues. Le circuit relaxateur selon l'invention comporte notamment une première bascule de Schmitt sur laquelle est branchée une inductance en parallèle, d'une part, et d'autre part, un condensateur découplant l'entrée à la masse. Eventuellement deux diodes montées tête-bêche sont connectées en parallèle sur l'inductance à des fins d'écrêtage. Ce circuit relaxateur est de conception simple et permet d'obtenir des signaux dont la fréquence varie en fonction de la valeur de ladite inductance et/ou de la valeur de la capacité du condensateur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le relaxateur précité comporte une deuxième bascule de Schmitt branchée en série entre la sortie de la première bascule de Schmitt et une charge inductive particulière soumise à l'action d'un champ magnétique incident. Cette deuxième bascule de Schmitt réalise une mise en forme de manière à obtenir des signaux rectangulaires. D'autres caractériqtiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite à titre illustratif en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels - la fig.1 est le schéma d'un circuit relaxateur conforme à la présente invention et utilisé dans un dispositif de détection de champs magnétiques de faible valeur, et - la fig.2 est un diagramme montrant les formes d'onde obtenues en différents points du circuit de la fig.1. Le circuit relaxateur à haute fréquence selon la présente invention est essentiellement constitué d'une bascule de Schmitt 1, dont l'entrée est reliée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur 2, d'une inductance 3 et/ éventuellement,de plus de deux diodes 4 et 5 branchées chacune en parallèle sur la bascule de Schmitt 1, c'est-à-dire entre son entrée et sa sortie. Ces éléments constituent avec la bascule de Schmitt 1 un circuit relaxateur à haute fréquence. Les diodes 4 et 5, montées tête-bêche, sont éventuellement ajoutées afin de jouer le rôle d'écrêteurs. Du fait des pertes dans les différents éléments de ce circuit, l'onde de sortie n'est pas absolument rectangulaire. C'est pourquoi il est avantageux de brancher une deuxième bascule de Schmitt 6 à la sortie du circuit relaxateur ; cette deuxième bascule de Schmitt constitue de manière connue un circuit de mise en forme de manière à fournir des signaux rectangulaires. L'amplitude de ces signaux de sortie peut être commandée par la valeur d'une inductance particulière branchée en sortie du circuit ainsi constitué, c'est-à-dire entre la sortie de la deuxième bascule de Schmitt 6 et la masse. Avantageusement, -se- lon l'invention, cette inductance variable est constituée par une magnéto-inductance à haute sensibilité de manière à réaliser un ensemble de détection et de mesure de faibles champs magnétiques. Cette magnéto-inductance peut par exemple, être constituée par une magnéto-inductance 7 comportant deux enroulements symétriques 8 et 9 avec un point commun 10; ces deux enroulements 8,9, ont le même axe et sont disposés symétriquement par rapport à un plan perpendiculaire à cet axe et à une certaine distance de ce plan. Cette magnéto-inductance 7 est branchée à la sortie de la bascule de Schmitt 6 par l'intermédiaire d'un condensateur 11, le point milieu 10 de cette magnéto-inductance étant relié à la masse de manière à constituer, avec les divers condensateurs associés, un filtre variable en fonction de la valeur de l'impédance de la magnéto-inductance. Les extrémités de la magnéto-inductance 7 peuvent par ailleurs être reliées chacune à la masse par l'ntermé- diaire d'un condensateur 12, respectivement 13. Grâce à ce montage de la magnéto-inductance 7, on réalise un filtre variable présentant une grande dynamique et un coefficient de transfert énergétique en tension supérieur à 1. Le signal obtenu à la sortie de la magnéto-inductance 7 peut être envoyé sur un circuit détecteur 14 comportant essentiellement un étage doubleur de tension constitué par les diodes 15 et 16. Le signal obtenu à la borne de sortie 17 du transistor de sortie 18 des détecteurs 14 a une amplitude proportionnelle à la valeur de l'inductance branchée à la sortie du circuit relaxateur, c'est-à-dire proportionnelle à la valeur du champ magnétique H détecté par la magnéto-inductance 7. La courbe A de la fig.2 représente en fonction de la valeur du champ magnétique H l'amplitude de ce signal de sortie. Si l'on désire réaliser un circuit détecteur de seuil d'une certaine valeur du champ magnétique H, on peut adjoindre un potentiomètre 19 à la sortie du circuit relaxateur commandé par la magnéto-inductance 7 de manière à pouvoir régler ce seuil. Avantageusement, le signal de sortie du circuit détecteur 14 est envoyé sur un circuit de mise en forme constitué par exemple par deux bascules de Schmitt en série 21 et 22 qui fournissent une impulsion carrée (courbe B de la fig.2) ou complémentaire (courbe C de la fig.2). Ce signal est ensuite envoyé sur une charge 23 qui peut par exemple être constituée par un voyant par l'intermédiaire d'un circuit de déclenchement 24. Selon un mode de réalisation pratique de 1'inven- tion, les bascules de Schmitt 1,6,21 et 22 constituent les quatre éléments indépendants d'un circuit intégré du type SN74132N l'inductance 3 a une valeur de 33 microhenrys, les condensateurs 2 et 11 ainsi que les condensateurs 12 et 13 ont une capacité de 68 nanofarads. Dans ces conditions, si l'on réalise un circuit détec- teur de seuil, il est possible d'alimenter une charge 23 de grande puissance. On voit que le relaxateur selon l'invention permet de réaliser un dispositif de détection de faibles-champs magneti- ques de grande sensibilité et à réponse linéaire ; ces performances sont susceptibles, grâce à l'introduction d'un circuit de puissance tel que 24, d'alimenter une charge utilisatrice importante. La description ci-dessus n'a été fournie qu'à titre d'exemple illustratif et nullement limitatif et il est évident que l'on peut y apporter des modifications ou variantes sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. En particulier, on peut utiliser une magnéto-inductance en lieu et place de l'inductance 3 pour commander le circuit relaxateur. REVENDICATIONS 10) Circuit relaxateur à haute fréquence, caractérisé en ce qu'il comporte une première bascule de Schmitt (1) sur laquelle est branchée une inductance (3) en parallèle, d'une part, et d'autre part, un condensateur (2) branché entre l'entrée de ladite première bascule (1) et la masse. 20) Circuit relaxateur selon la revendication 1, caractérisé ence qu'il comporte en plus deux diodes (4,5) montées en parallèle et tête-bêche sur l'inductance (3) à des fins décrê- tage du signal obtenu aux bornes de cette inductance. 30) Circuit relaxateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième bascule de Schmitt (6) branchée en série entre la première bascule de Schmitt (1) et une charge inductive (7). 40) Circuit relaxateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la charge inductive est constituée par une magnéto-inductance. 50) Circuit relaxateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la magnéto-inductance comporte deux enroulements (8,9) ayant le même axe et disposés symétriquement par rapport à un plan perpendiculaire à cet axe et à une certaine distance de ce plan, le point milieu (10) électrique étant relié à la masse et ladite magnéto-inductance (7) étant branchée à la sortie du circuit relaxateur par l'intermédiaire d'un condensateur (11). 60) Circuit relaxateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux condensateurs (12,13) branchés chacun entre une des bornes de l'inductance (7) et la masse, afin de réaliser un filtre de fréquence. 70) Circuit relaxateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa sortie est envoyée sur un circuit (14) de détection à étage doubleur de tension. 80) Circuit relaxateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la sortie du circuit de détection (14) est envoyée sur un circuit de déclenchement à seuil (21,22,24). 90) Circuit relaxateur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un potentiomètre (19) est interposé entre la sortie du circuit relaxateur commandé par le signal apparaissant aux bornes de l'inductance (7) et le circuit détecteur (14). 100) Circuit relaxateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement à seuil comprend deux bascules de Schmitt (21,22) et en ce que les bascules de Schmitt (1,6,21,22) sont les quatre éléments indépendants d'un circuit intégré.