Brevet FR2581200A1 — publié le 19861031

Dispositif de contrôle Dour capteur de proximité. L'invention concerne un dispositif de contrôle pour capteur de proximité, et plus particulièrement pour capteur inductif de la proximité d'une cible. Dans ce type de capteur, la cible est le siège de pertes par courants de Foucault. Lorsque la cible s'approche du capteur, au voisinage de la zone de proximité dans laquelle sa position est contrôlée, ces pertes augmentent sensiblement, ce qui provoque une diminution corrélative du coefficient de surtension du circuit oscillant du capteur, qui est du type LC. Il peut en résulter, lorsque la cible arrive pratiquement au contact du capteur, un arrêt des oscillations et le blocage de l'oscillateur. Dans ce cas, lorsque la cible s'éloigne de nouveau, les oscillations peuvent redémarrer avec retard, ce qui entraîne une incertitude sur ie bon fonctionnement de l'oscillateur, et aussi sur la position de la cible. Un premier but de l'invention est de proposer un dispositif de contrôle du bon fonctionnement d'un capteur de proximité de type inductif, qui ne gêne pas le fonctionnement du circuit oscillant du capteur. Un autre but de l'invention est de permettre la constatation de l'existence des oscillations même si la cible est au contact du capteur. Un autre but encore de l'invention est d'assurer le redémarrage sûr et rapide des oscillations lorsque la cible s'éloigne du capteur. L'invention a en outre pour but d'assurer au circuit oscillant du capteur une excitation constante. Un dernier but enfin de l'invention est d'assurer que la distance de détection de la cible n'est pas affectée par les variations de la tension d'alimentation du capteur. La présente invention a pour objet un dispositif de contrôle pour capteur de proximité du type capteur inductif à circuit oscillant de type LC, pour contrôler la position d'une cible dans une zone de proximité définie, caractérisé en ce qu'il comporte: un circuit oscillant de type RC, couplé au circuit oscillant de type LC, par l'intermédiaire d'une inductance > pour y assurer le démarrage des oscillations ; un pont de résistances définissant à partir de la tension d'alimentation du capteur, une tension de polarisation pour les circuits oscillants et une tension de référence réglable ; et un comparateur pour comparer l'amplitude des oscillations à ladite tension de référence, de façon à délivrer des impulsions de sortie en fonction de la position de la cible. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le circuit oscillant de type RC comprend un amplificateur opérationnel ayant une résistance sur son entrée + et une capacité sur son entrée - > sa sortie étant reliée aux deux entrées par deux résistances, - le pont de résistances définit en son point -milieu une tension égale à la moitié de la tension d'alimentation, - la tension de référence est prélevée au curseur de l'une des deux résistances du point, et correspond pour la cible à une limite de zone de proximité, - le comparateur délivre des impulsions de sortie lorsque la cible est au-delà de la limite de zone, - le comparateur a sa sortie reliée à son entrée + par une capacité de façon à introduire une sorte d'hystérésis à la détection du franchissement de la limite de zone lorsque la cible se rapproche, - une bascule est prévue pour délivrer un signal de sortie lorsque le comparateur délivre une impulsion, cette bascule étant remise à zéro à chaque oscillation, - une deuxième bascule est prévue pour transmettre ledit signal de sortie, cette bascule étant commandée à chaque oscillation. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir un schéma symbolique simplifié d'un exemple de réalisation d'un capteur inductif de proximité équipé du dispositif de contrôle selon l'invention. Sur le dessin, on peut voir que le capteur inductif de proximité se compose essentiellement d'une armature 2 (circuit magnétique ouvert, métallique, ou en ferrite) dont s'approche ou s'éloigne la cible 1, et d'un circuit oscillant de type LC constitué d'une inductance 3 et d'une capacité 4, montées eÀ parallèle entre les points 5 et 6. Une deuxième inductance 7 est montée en série avec la première inductance 3, mais en dehors du circuit oscillant 3-4. Le dispositif de contrôle selon l'invention comprend essentiellement, outre la deuxième inductance 7, un amplificateur opérationnel 8, un comparateur 9, et deux bascules de type D, respectivement 10 et il. Il comprend également, entre les deux bornes + et - d'alimentation continue de l'ensemble du circuit électronique, un pont de deux résistances 12 et 13 dont le point milieu 14 est à une tension V/2, moitié de la tension d'alimentation V. En parallèle sur la résistance 13 est prévue une capacité 15 de découplage, de préférence forte. Le point milieu 14 du pont diviseur est directement relié au point 5 du circuit oscillant 3-4 de type LC, et de là, par l'intermédiaire de l'inductance 7 et d'une résistance 16 de faible valeur, à l'entrée + de l'amplificateur opérationnel 8. Le point 6 du circuit oscillant 3-4 de type LC est relié à l'entrée - de l'amplificateur opérationnel 8 par l'intermédiaire d'une capacité 17 de faible valeur. La sortie de l'amplificateur opérationnel 8 est reliée d'une part à son entrée + par une résistance 18 de forte valeur, d'autre part à son entrée - par une résistance 19 de très forte valeur. Le point 6 est par ailleurs relié directement à l'entrée + du comparateur 9. L'entrée - de ce comparateur 9 est reliée au curseur 20 prévu sur la résistance 12 pour définir une tension de référence U directement proportionnelle à la tension d'alimentation V. La sortie du comparateur 9 est reliée d'une part à son entrée + par une capacité 21 de très faible valeur, d'autre part à l'entrée C de la première bascule 10, de type D. Dans cette bascule 10, L'entrée D est reliée à la borne + de l'alimentation continue, l'entrée s à la borne - de l'alimentation, et la sortie Q à l'entrée D de la deuxième bascule 11. La sortie de l'amplificateur opérationnel 8 est reliée d'une part à l'entrée R de la première bascule 10, vautre part à l'entrée C de la deuxieme bascule 11. La sortie Q de la deuxième bascule il délivre le signal de contrôle utilisable en 22. Dans le circuit électronique représenté au dessin, on peut voir deux oscillateurs superposés, l'un de type LC > l'autre de type RC. L'oscillateur de type RC est constitué de l'amplificateur opérationnel 8, des résistances 16 et 18 pour la réaction positive, et du groupe RC, 17, 19, pour la réaction négative. L'oscillateur de type LC est constitué du circuit oscillant 3-4 (avec l'armature 2 et la cible t ), de la capacité de séparation 17, de l'amplificateur opérationnel 8, des résistances 18 et 16 en série, qui déterminent le courant d'excitation, et de l'inductance de couplage 7 qui transmet l'énergie magnétique au circuit oscillant 3-4. Dans ce cas, la résistance 19 assure la polarisation en continu de l'entrée - de l'amplificateur opérationnel 8. La fréquence d'oscillation F de l'oscillateur de type LC est supérieure à la fréquence f de l'oscillateur de type RC (de préférence, au moins 5 fois). La tension continue de référence de ces deux oscillateurs est définie au point 14 elle est égale à la moitié de la tension V d'alimentation du circuit. L'oscillateur de type RC a pour caractéristique un démarrage sûr et rapide. Les oscillations se manifestent, en sortie de l'amplificateur opérationnel 8, par la présence d'un signal sensiblement rectangulaire, dont l'excursion doit pratiquement atteindre les deux limites (+ et -) de la tension V d'alimentation. De ce fait, le circuit composé de l'inductance 7 et des deux résistances 1 6 et 18 est toujours parcouru par un courant, dans un sens ou dans l'autre. Ce courant qui traverse l'inductance 7 fournit de l'énergie au circuit 3-4 et assure le démarrage et ensuite le fonctionnement de l'oscillateur de type LC. Une fois que le circuit 3-4 a démarré, comme sa fréquence d'oscillation F est au moins 5 fois plus élevée que la fréquence f de l'osciliateur de type RC, C'est le circuit 3-4 qui prend en charge le pilotage des oscillations. Ainsi aussi bien à la mise sous tension du capteur, qu'après un blocage de l'oscillateur de type LC en raison des pertes dans la cible lorsque celle-ci est pratiquement au contact de l'armature, le redémarrage de l'oscillateur LC est assuré, de façon rapide et sûre, par l'oscillateur de type RC. De plus, si le circuit 3-4 a un incident, ou si la cible est collée à l'armature, la presence de l'oscillateur de type RC fait que l'on a toujours des oscillations, permettant ainsi de contrôler l'état de fonctionnement du capteur. Dans un exemple pratique de réaiisation, la résistance i9 est de l'ordre de 1 à 2 MO, la resistance 18 d'environ 100 KO , la résistance 16 d'environ 1 KQ et la capacité 17 de l'ordre de 1 nF. Pour ne pas amortir le circuit oscillant, I'impédance d'entrée de l'amplificateur opérationnel 8 est pratiquement infinie. A cet effet, cette entrée est avantageusement réalisée au moyen de transistors à effet de champ. Par ailleurs, la sortie de l'amplificateur opérationnel 8 est réalisée au moyen de transistors MOS, pour eviter des chutes de tension non contrôlées en sortie. La disposition de l'oscillateur (7-8-16-18-19-17) de type RC, permet d'assurer le contrôle du fonctionnement du capteur et le démarrage des oscillations quelle que soit la position de la cible. Pour détecter la cible, on compare l'amplitude des oscillations, prélevée au point 6, à une tension de référence U proportionnelle à la tension d'alimentation V > prélevée au curseur 20 de la résistance 12. Cette comparaison est assurée par le comparateur 9 dont la sortie bascule lorsque l'amplitude de l'oscillation dépasse le niveau de référence. Comme l'énergie injectée dans le circuit oscillant 3-4 est, elle aussi, proportionnelle à la tension d'alimentation (le courant dans l'inductance 7 est imposé par les résistances 16 et 18), la détection est insensible aux variations de la tension d'alimentation. Le niveau de référence est réglé par l'intermédiaire du curseur 20 pour correspondre à une distance de la cible égale à la limite de la zone de proximité à contrôler. Ainsi, lorsque la cible est éloignée, c'est-à-dire au-delà de la limite de zone, il y a des signaux, en forme d'impulsion, en sortie du comparateur 9. En revanche, lorsque la cible est en deçà de la limite de zone, il n'y a pas de signaux en sortie du comparateur 9. Lorsque la cible s'éloigne, les signaux apparaissent dès le franchissement de la limite de zone par la cible. En revanche, lorsque la cible se rapproche > la disparition des signaux en sortie du comparateur 9 intervient après le franchissement de la limite de la zone de proximité controlée en raison de la présence de la capacité 21 qui renvoie au circuit 3-4 une petite quantité d'énergie, c'est-à-dire un supplément d'excitation.De cette façon, lorsque la cible se rapproche, on observe une sorte d'hystérésis à la détection du franchissement de la limite de zone. Lorsque la cible s'éloigne, il est utile d'assurer le plus rapidement possible la détection des impulsions de sortie du comparateur 9. A cet effet, la sortie de ce comparateur est appliquée à l'entrée C de la bascule 10. Lorsqu'apparaît une impulsion de sortie, le signal positif disponible à l'entrée D de la bascule 10 est appliqué à sa sortie Q, c'est-à-dire à l'entrée D de la bascule 11. A l'apparition de l'oscillation suivante de l'amplificateur opérationnel 8, qui remet à zéro la bascule 10 et qui applique à la sortie Q de la bascule 1 1 le signal présent à son entrée D, ce signal devient disponible en 22 pour utilisation. Ainsi, à chaque oscillation, on vérifie s'il y a une impulsion en sortie du comparateur 9. La détection des impulsions est très rapide car cette vérification intervient à chaque oscillation. Pour des raisons de commodité, on peut choisir, au lieu de la sortie Q, la sortie Q pour la bascule 11. Selon l'invention, le dispositif de controle pour capteur de proximité comprend un oscillateur de type RC, un pont de résistances 12, 13 à points intermédiaires 14, 20, et un comparateur 9. L'oscillateur de type RC assure un dérnarrage sûr et rapide des oscillations. Le pont de résistances assure l'indépendance de leur détection par rapport aux variations de la tension d'alimentation. Le comparateur 9 assure la détection rapide du franchissement de la limite de zone de proximité par la cible. Les bascules permettent d'afficher une information de position de la cible, qui est remise à zéro à chaque oscillation. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle pour capteur de proximité du type capteur inductif à circuit oscillant de type LC, pour contrôler la position d'une cible dans une zone de proximité définie, caractérisé en ce qu'il comporte: un circuit oscillant de type RC, couplé au circuit oscillant de type LC, par l'intermédiaire d'une inductance (7), pour y assurer le démarrage des oscillations ; un pont de résistances (12, 13) définissant à partir de la tension d'alimentation du capteur, une tension de polarisation pour les circuits oscillants et une tension de référence réglable; et un comparateur (9) pour comparer l'amplitude des oscillations à ladite tension de référence, de façon à délivrer des impulsions de sortie en fonction de la position de la cible. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit oscillant de type RC comprend un amplificateur opérationnel (8) ayant une résistance (16) sur son entrée + et une capacité (17) sur son entrée -, sa sortie étant reliée aux deux entrées par deux résistances (18,19). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pont de résistances (12, 13) définit en son point milieu (14) une tension égale à la moitié de la tension d'alimentation. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension de référence est prélevée au curseur (20) de l'une (12) des deux résistances du point, et correspond pour la cible à une limite de zone de proximité. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le comparateur (9) délivre des impulsions de sortie lorsque la cible est au-delà de la limite de zone. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le comparateur (9) a sa sortie reliée à son entrée + par une capacité (21) de façon à introduire une sorte d'hystérésis à la détection du franchissement de la limite de zone lorsque la cible se rapproche. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une bascule (10) est prévue pour délivrer un signal de sortie lorsque le comparateur (9) délivre une impulsion, cette bascule étant remise à zéro à chaque oscillation. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une deuxième bascule (11) est prévue pour transmettre ledit signal de sortie, cette bascule étant commandée à chaque oscillation.