Brevet FR2566137A2 — publié le 19851220

FR 2566137 A2 19851220 FR 8409485 A 19840618 Dispositif de détection d'une cible magnétique dans une zone de proximité définie. L'invention est relative à un dispositif de détection d'une cible magnétique dans une zone de proximité définie. Le brevet principal FR-A- 2.522.830 décrit un dispositif de détection d'une cible magnétique dans une zone de proximité définie, au moyen d'un capteur inductif, caractérisé en ce qu'il comporte : un circuit résonnant série (LC) logé dans le capteur ; et une carte électronique comportant un oscillateur délivrant un signal de tension d'amplitude constante et de fréquence basse et stable, un circuit de pilotage de ligne alimentant le capteur, deux circuits de détection du passage par zéro de la tension et du courant respectivement, et un circuit comparateur de phase dont la sortie change d'état lorsque le déphasage entre la tension et le courant change de signe, ce qui correspond au franchissement par la cible de la limite extérieure de la zone de proximité. Ce dispositif d'origine donne satisfaction. Cependant, en raison du fait que le capteur est très éloigné de la carte électronique, on ne peut pas vérifier facilement que l'oscillation engendrée par l'oscillateur arrive bien au capteur. Par ailleurs, le signal de tension est pris en sortie d'oscillateur alors que le signal de courant est pris directement sur la ligne d'alimentation du capteur. Comme cette ligne est pilotée par un amplificateur opérationnel à résistance de rétro-action, il peut paraître intéressant de s'affranchir des retards imposés par cet amplificateur de pilotage. Enfin, ce dispositif ne donne qu'une indication de position de la cible par rapport à la limite extérieure de la zone de proximité, et il ne permet pas d'avoir une indication sur l'éloignement de la cible, dans un sens ou dans l'autre, par rapport à cette limite. Le but de la présente invention est d'apporter une solution à ces trois problèmes tout en gardant l'essentiel de la structure du dispositif d'origine. La présente invention a pour objet un dispositif de détection d'une cible magnétique dans une zone de proximité définie, au moyen d'un capteur inductif, du type constitué d'un circuit résonnant série (LC) logé dans le capteur et d'une carte électronique comportant un oscillateur délivrant un signal de tension d'amplitude constante et de fréquence basse et stable, un circuit de pilotage de ligne alimentant le capteur, deux circuits de détection du passage par zéro de la tension et du courant, respectivement, et un circuit comparateur de phase dont la sortie change d'état lorsque le déphasage entre la tension et le courant change de signe, ce qui correspond au franchissement par la cible de la limite extérieure de la zone de proximité définie, caractérisé en ce qu'il comporte un conducteur de retour entre le capteur et la carte électronique, et un comparateur alimenté en signal alternatif par ledit conducteur et contrôlant la présence des oscillations dans le capteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le comparateur est alimenté par le conducteur de retour par l'intermédiaire d'un condensateur, une résistsan- ce de très faible valeur reliant le conducteur de retour au condensateur, et une résistance de polarisation de forte valeur étant branchée entre l'entrée du comparateur et la masse;; - le comparateur est alimenté par le conducteur de retour par l'intermédiaire d'un amplificateur opérationnel muni d'une résistance de contre-réaction, de façon à assurer une conversion courant-tension - les deux circuits de détection du passage par zéro de la tension et du courant prélèvent leur signal respectif au même point de la ligne de liaison entre la carte électronique et le capteur - les signaux de sortie des deux circuits de détection du passage par zéro de la tension et du courant sont adressés par l'intermédiaire d'une porte OU Exclusif à un calculateur de la durée de leur déphasage, calculateur qui, en fonction du signe de ce déphasage, détermine la distance de la cible par rapport au capteur ou àÀa limite extérieure de la zone de proximité - il comporte un dispositif d'affichage de la valeur de la distance de la cible - un microprocesseur est alimenté par les signaux de sortie du comparateur et des deux circuits de détection du passage par zéro de la tension et du courant, pour reconstituer le signal de sortie du dispositif de détection et le comparer, à titre de vérification de fonctionnement, au signal du circuit de sortie dudit dispositif de détection - le comparateur alimenté par le conducteur de retour est suivi par une bascule monostable qui, en l'absence d'oscillations en sortie du comparateur, déclenche un état du circuit de sortie du dispositif de détection correspondant à une alarme - pour le controle de plusieurs cibles, il comporte plusieurs capteurs inductifs ne contenant chacun qu'une inductance, une capacité unique étant renvoyée sur la ligne vers la carte électronique et utilisée avec tous les capteurs par multiplexage - un premier multiplexeur est monté sur la ligne entre la capacité et chacun des capteurs auxquels il est relié par des lignes, un deuxième multiplexeur est monté sur le conducteur de retour entre le comparateur et chacun des capteurs auxquels il est relié par les conducteurs de retour, les deux multiplexeurs étant couplés pour assurer un multiplexage synchrone. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir Figure 1 - un schéma simplifié d'un exemple de réalisation d'un dispositif de détection selon le brevet FR-A-2.522.830 Figure 2 - un schéma simplifié d'un. exemple de réalisation d'un dispositif de détection d'une cible magnétique dans une zone de proximité définie, selon l'invention Figure 3 - un schéma simplifié d'une variante de réalisation du dispositif de détection de la figure 2 avec plusieurs capteurs. Sur la figure 1, on voit que le dispositif de détection selon le brevet FR-A-2.522.830 se compose essentiellement d'un capteur 3 et d'une carte électronique reliés par une ligne 12 dont la longueur peut varier dans des limites très larges, entre 1 et 100 m par exemple. Le capteur 3comprend essentiellement un circuit résonnant série constitué d'une capacité C et d'une inductance L à armature magnétique 13. R symbolise la résistance propre de la bobine d'inductance L. La cible 7 se présente à une certaine distance de l'armature 13, avant de pénétrer dans la zone de proximité qui est comprise entre la limite extérieure 14 et une limite intérieure non matérialisée sur le dessin et non définie avec précision, mais qui peut être une butée ou le capteur lui-meme. Sur la carte électronique, on trouve essentiellement un oscillateur 1, un circuit de pilotage de ligne 2, deux circuits de détection du passage par zéro de la tension et du courant, respectivement 4 et 5, un circuit comparateur de phase 6, un filtre 8, un circuit de sortie 9 et un circuit de traitement logique 10. Le circuit de pilotage de ligne 2 se compose essentiellement d'un amplificateur opérationnel 16 dont l'entrée positive est alimentée par l'oscillateur 1 et dont l'entrée négative est alimentée par le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel 16 par l'intermédiaire d'une résistance 17 de contre-réaction. Le capteur 3 est alimenté lui aussi par l'intermédiaire de la résistance 17. Le circuit 5 de détection du passage par zéro du courant est essentiellement un comparateur 18 recevant sur une entrée le signal de sortie de l'amplificateur 16 et sur son autre entrée le signal d'alimentation du capteur 3. Le circuit 4 de détection du passage par zéro de la tension est un comparateur 19 recevant sur une entrée le signal de l'oscillateur 1 et sur son autre entrée une tension de référence 20 constituée par exemple par la valeur moyenne du signal sinusoïdal de tension, c'est-à-dire le zéro alternatif. Le circuit comparateur de phase 6 peut être par exemple une bascule de type D., recevant sur son entrée D le signal provenant du comparateur 18 et sur son entrée d'horloge T le signal de sortie du comparateur 19. Les signaux de sortie des deux comparateurs 18 et 19 sont appliqués à deux bascules monostables 23 et 24 respectivement dont les sorties sont appliquées à une porte ET 26 qui contrôle le circuit de sortie 9. Le dispositif de détection fonctionne par détection du changement de signe du déphasage entre le courant et la tension aux bornes d'un circuit oscillant série, accordé pour la valeur de l'inductance qui correspond à la cible 7 dans la position de détection, c'est-à-dire dans la position définie par la limite extérieure 14 de la zone de proximité. Lorsque la cible 7 est au-delà de la limite 14 (cas de la figure), le déphasage courant-tension est dans un sens ; lorsque la cible 7 est en deçà de cette limite 14, le déphasage est dans l'autre sens. Le déphasage change de signe lorsque la cible 7 est exactement à la limitel4 de la zone de proximité. Le signe de ce déphasage est détermine par un circuit 6 comparateur de phase, à partir des signaux fournis par les deux circuits 4 et 5 qui détectent respectivement le passage par zéro dans le sens montant, de la tension et du courant. Le circuit 6 délivre en sortie un signal logique correspondant au signe du déphasage. Ce signal logique passe par un filtre 8 pour diminuer l'influence des parasites, et il est appliqué au circuit de sortie 9 qui délivre sur sa sortie 15 un signal utilisable pour une signalisation par voyant lumineux par exemple. Le circuit de traitement logique 10 met la sortie du circuit 9 dans l'état correspondant à une position de la cible éloignée du capteur, si une anomalie apparaît dans les circuits électroniques. A cet effet, on utilise les signaux rectangulaires de sortie des circuits 4 et 5 de détection du passage par zéro de la tension et du courant, de façon à détecter la disparition de l'un de ces deux signaux. Sur la figure 2 représentant le schéma simplifié. d'un dispositif de détection selon l'invention, les mêmes références correspondent aux mêmes éléments que sur la figure 1. On n'a pas représenté la résistance propre R de l'inductance L, car elle ne joue aucun rôle dans le fonctionnement du capteur : elle n'affecte pas le signe du déphasage, mais seulement le coefficient de surtension du circuit résonnant. Le capteur 3 est toujours alimenté par la ligne 12, mais un conducteur de retour 27 est prévu, relie à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 28 de très faible valeur pour ne pas modifier sensiblement le coefficient de surtension du circuit résonnant LC. Un condensateur 29 permet d'assurer la transmission du signal alternatif transmis par le conducteur 27, à un comparateur 31 dont l'entrée est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance de polarisation 30 de forte valeur. Le comparateur reçoit su-r son autre entrée une tension continue de référence 35, de'l'ordre de 50 mV par exemple. La sortie du comparateur 31 est appliquée à une bascule monostable' 25 dont la sortie est appliquée à la porte ET 26. On peut ainsi vérifier la présence d'une oscillation au niveau du capteur 3. En cas de coupure d'un conducteur 12, 17, ou de coupure du circuit LC, ou bien en cas de mise à la masse d'un point du circuit 12-C-L-27, ou de court-circuit entre les deux conducteurs 12 et 27, l'absence d'oscillation en sortie du comparateur 31 est mise en évidence par la bascule monostable 25 qui impose un état de sortie du circuit de sortie 9 correspondant à une anomalie. La tension de référence 20 appliquée à une entrée du comparateur 19 est choisie voisine de la moitié de la tension continue d'alimentation par exemple. Cette même tension de référence 20 est appliquée à l'entrée -positive de l'amplificateur opérationnel 16 par l'intermédiaire d'une résistance 21 de forte valeur. L'oscillateur 1 est lui aussi relié à cette entrée de l'amplificateur 16, par l'intermédiaire d'un condensateur 22. L'autre entrée du comparateur 19 est reliée directement à la ligne 12, comme l'entrée correspondante du comparateur 18, dont l'autre entrée est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 16. La résistance de contreréaction 17 se trouve branchée entre les deux entrées du comparateur 18. De la sorte les signaux de tension et de courant sont pris tous deux sur la ligne 12, et non l'un sur cette ligne et l'autre sur l'oscillateur comme dans le cas de la figure 1. Le signal de sortie du comparateur 19 est appliqué à l'entrée D du circuit comparateur de phase 6. On applique à l'entrée d'horloge T de ce circuit 6 le signal de sortie du comparateur 18 correspondant au passage par zéro du courant, pour éviter les éventuelles erreurs dues aux chutes ohmiques de tension dans la ligne ou le capteur. Enfin, les sorties des deux comparateurs 18 et 19 sont reliées par l'intermédiaire d'une porte OU Exclusif 32 à un circuit de calcul 33 suivi d'un dispositif d'affichage 34. Le circuit de calcul reçoit le signal de sortie du filtre 8 correspondant au signe du déphasage entre le courant et la tension. Le fonctionnement de ce circuit s'analyse de la manière suivante : le signal de sortie de chacun des comparateurs 18 et 19 est de forme rectangulaire. S'il y a un déphasage, ces deux signaux sont décalés l'un par rapport à l'autre. La porte OU Eclusif 32 délivre alors un signal rectangulaire, toujours de même sens, pendant les seuls intervalles de temps où l'un des deux signaux seulement est présent. Le circuit de calcul 33 mesure la largeur de ce signal rectangulaire, c'està dire sa durée, et en fonction du signe du déphasage qui lui est transmis par le circuit comparateur de phase 6, via le filtre 8, il donne une mesure de l'éloignement de la cible 7 par rapport à la limite 14 externe de la zone de proximité. Il faut noter qu'une même valeur de la durée du signal rectangulaire correspond à des distances différentes en fonction du signe du déphasage. En réalisant une correction de nonlinéarité, le dispositif d'affichage 34 peut afficher la distance qui sépare la cible 7 de la limite extérieure 14, ou du capteur 3 lui-même, par exemple. Ainsi, selon l'invention, on réalise le contrôle de la présence des oscillations au niveau du capteur luimême, on prélève directement sur la ligne 12 les signaux de tension et de courant dont le déphasage est à mesurer, et à partir de la mesure de ce déphasage, on peut afficher la distance qui sépare la cible du capteur, ou de la limite extérieure de la zone de proximité. Dans le mode de réalisation de la figure 2, on peut utiliser un microprocesseur 36 pour contrôler le bon fonctionnement des circuits. Ce microprocesseur 36 reçoit les signaux de sortie des comparateurs 18, 19 et 31, ainsi que celui du circuit de sortie 9. A partir des trois premiers, il reconstitue le signal de sortie du circuit 9 et le compare au quatrième, à titre de vérification. Sur la figure 3, on peut voir que la carte électronique est utilisée en relation avec plusieurs capteurs 3a, 3b, ... 3n grâce à une technique de multiplexage. Afin de réduire l'encombrement des capteurs, la capacité C a été renvoyée sur la ligne 12 vers la carte électronique, et une seule capacité C est utilisée pour tout le réseau de capteurs. Les conducteurs de ligne 12a, 12b ... 12n relient le multiplexeur 37 à chacun des capteurs 3a, 3b, ... 3n. Les conducteurs de retour 27a, 27b, ... 27n relient chacun des capteurs au multiplexeur 38. Les deux multiplexeurs 37 et 38 sont couples et on procède à un multiplexage synchrone sur les deux voies (12 et 27). Le conducteur 27 de sortie du multiplexeur 38 est relié à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel 39 dont l'entrée négative est reliée à la source de tension de référence 35, du comparateur 31. La sortie de l'amplificateur opérationnel 39 est reliée à entrée du comparateur 31. L'amplificateur opérationnel 39 est pourvu d'une résistance de contre-réaction 40 de forte valeur. De ce fait, il réalise une conversion courant-tension pour appliquer au comparateur 31 un signal de tension. Cette disposition diminue la résistance totale série du circuit résonnant du capteur, et rend le dispositif de détection moins sensible aux parasites de tension sur la ligne. Par ailleurs, la source de tension de référence 35 peut être prise assez élevée, c'est-à-dire par exemple à la moitié de la tension continue d'alimentation. On se trouve alors avec des valeurs de-cette tension de l'ordre de 5V par exemple, alors que dans le cas de la figure 2, on était autour de 50 mV seulement. Il en résulte une détection améliorée d'un contact entre le conducteur de retour 27 et la masse car le potentiel de ce fil est bien éloigné de celui de la masse. Avec le dispositif de détection de la figure 3, on peut d'une part assurer le contrôle de la position d'une série de cibles au moyen d'une seule carte électronique, d'autre part vérifier à tout instant le bon fonctionnement des circuits. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de détection d'une cible magnétique dans une zone de proximité définie, au moyen d'un capteur inductif du type constitué d'un circuit résonnant série (LC) logé dans le capteur et d'une carte électronique comportant : un oscillateur délivrant un signal de tension d'amplitude constante et de fréquence basse et stable, un circuit de pilotage de ligne alimentant le capteur, deux circuits de détection du passage par zéro de la tension et du courant, respectivement, et un circuit comparateur de phase dont la sortie change d'état lorsque le déphasage entre la tension et le courant change de signe ce qui correspond au franchissement par la cible de la limite extérieure de la zone de proximité définie, caractérisé en ce qu'il comporte un conducteur (27) de retour entre le capteur (3) et la carte électronique, et un comparateur (31) alimenté en signal alternatif par ledit conducteur (27)pour contrôler la présence des oscillations dans le capteur. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le comparateur (31) est alimenté par le conducteur de retour (27) par l'intermédiaire d'un condensateur (29) > une résistance (28) de très faible valeur reliant le conducteur de retour (27) au condensateur (29), et une résistance de polarisation (30) de forte valeur étant branchée entre l'entrée du comparateur (31) et la masse. 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le comparateur (31) est alimenté par le conducteur de retour (27) par l'intermédiaire d'un amplificateur opérationnel (39) muni d'une résistance de contre-réaction (40) de façon à assurer une conversion courant-tension. 4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux circuits (4, 5) de détection di passage par zéro de la tension et du courant prélèvent leur signal respectif' au même point de la ligne (12) de liaison entre la carte électronique et le capteur. 5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les signaux de sortie des deux circuits (4,5) de détection du passage par zéro de la tension et du courant sont adressés, par l'intermédiaire d'une porte OU Exclusif (32) à un calculateur (33) de la durée de leur déphasage, calculateur qui, en fonction du signe de ce déphasage, détermine la distance de la cible (7) par rapport au capteur (3) ou à la limite extérieure (14) de la zone de proximité. 6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (34) d'affichage de la valeur de la distance de la cible. 7. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un microprocesseur (36) est alimenté par les signaux de sortie du comparateur (31) et ds deux circuits (4, 5) de détection du passage par zéro de la tension et du courant, pour reconstituer le signal de sortie du dispositif de détection et le comparer, à titre de vérification de fonctionnement, au signal du circuit de sortie (9) dudit dispositif de détection. 8. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le comparateur (31) alimenté par le conducteur de retour (27) est suivi par une bascule monostable (25) qui, en l'absence d'oscillations en sortie du comparateur (31), déclenche un état du circuit de sortie (9) du dispositif de détection correspondant à une alarme. 9. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que : pour le contrôle de plusieurs cibles (7a, 7b, ... 7n), il comporte plusieurs capteurs inductifs (3a, 3b, ... 3n) ne contenant chacun qu'une inductance, une capacité t::) unique étant renvoyée sur la ligne (12) vers la carte électronique et utilisée avec tous les capteurs par multiplexage. 10. - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que : un premier multiplexeur (36) est monté sur la ligne (12) entre la capacité (C) et chacun des capteurs auxquels il est relié par des lignes (12a, 12b, ... 12n), un deuxième multiplexeur (37) est monté sur le conducteur de retour (27) entre le comparateur (31) et chacun des capteurs auxquels il est relié par les conducteurs de retour (27a,27b,...27n), les deux multiplexeurs étant couplés pour assurer un multiplexage synchrone