Brevet FR2581199A1 — publié le 19861031

Capteur de proximité à approche latérale. L'invention concerne un capteur de proximité à approche latérale de la cible. Usuellement, les capteurs de proximité à sortie analogique contrôlent, en avant de leur face sensible > une zone de proximité en forme d'ogive. En raison de la courbure de cette ogive, une cible qui approche du capteur latéralement peut être détectée à différentes distances de l'axe du capteur si la distance entre le plan de la cible et la face sensible du capteur, ou distance de passage, n'est pas rigoureusement définie. De plus, lorsque la cible traverse la zone de proximité en se déplaçant parallèlement à la face sensible, le signal analogique délivré par le capteur passe par un maximum qui correspond à la position de ta cible rigoureusement dans l'axe du capteur.Pour pouvoir obtenir un maximum bien défini et non pas en plateau, il faut que la cible ait des dimensions du même ordre de grandeur que la face sensible du coapteur. Un but de l'invention est de proposer un capteur de proximité susceptible de détecter la position de la cible dans l'axe du capteur, indépendamment de la distance de passage, et avec une grande précision. La présente invention a pour objet un capteur de proximité a approche latérale de la cible, pour contrôler le passage de la l'axe du capteur, utilisant un capteur proportionnel délivrant un signal de détection en présence de la cible, ce signal étant soit un signal analogique de tension, soit un signal analogique de courant converti en signal de tension, soit un signal de fréquence converti en signal de tension,caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit de conditionnement de signal délivrant, à partir du signal de détection d'une part un signal de détection en tension, d'autre part un signal correspondant a la dérivée du signal de détection en tension ; un premier comparateur pour comparer le signal de détection en tension à une première tension de référence ; et un deuxième comparateur pour comparer la dérivée du signal de détection en tension à une deuxième tension de référence; de façon à délivrer en sortie du premier comparateur un signal de présence de la cible dans la zone de proximité, et en sortie du deuxième comparateur un signal de passage de la cible dans l'axe du capteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - dans le cas d'un signal de détection analogique de tension, le circuit de conditionnement de signal comporte une capacité en série et une résistance en parallèle vers la masse pour définir la dérivée du signal de détection, la deuxième tension de référence étant alors la tension de la masse, - dans le cas d'un signal de détection analogique de courant, le circuit de conditionnement de signal comporte une résistance entre le conducteur de signal et la masse pour convertir le signal en signal analogique de tension, et un circuit de dérivation à capacité et résistance - dans ie cas d'un signal de détection en fréquence variable, le circuit de conditionnement de signal comporte un convertisseur fréquence-tension et un circuit de dérivation à capacité et résistance, - dans le cas d'un signal de détection en impulsions modulées en fréquence, le circuit de conditionnement de signal comporte un intégrateur fournissant un signal de tension en dent de scie, une premiere mémoire analogique alimentant à la fois les deux comparateurs, et une deuxième mémoire analogique fournissant au deuxième comparateur la deuxième tension de référence, les deux mémoires étant alimentées en alternance par l'intégrateur, - un circuit de pilotage est prévu pour commander l'alternance des deux mémoires, - le circuit de pilotage commande également une mémoire numérique placée en sortie du deuxième comparateur de façon cue cette mémoire ne laisse passer le signai de passage dans l'axe du capteur que pendant un sur deux des intervalles entre impulsions du signal de détection, - un générateur d'impulsions est prévu, alimente par les deux comparateurs pour délivrer à sa sortie un signal à impulsion médiane représentatif d'une part de la présence de la cible dans la zone de proximité et d'autre part du passage de la cible dans l'axe du capteur, l'impulsion correspondant au passage dans l'axe. D'autres caractéristiques- ressortent de la description qui suit faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir: Figure I . un schéma symbolique simplifié d'un exemple de réalisation d'un capteur de proximité à approche latérale selon l'invention; Figure 2 . une vue schématique d'un capteur et d'une cible en approche latérale dans la zone de proximité; Figure 3 : deux exemples de courbes représentatives du signal de présence de cible en approche latérale, la distance de passage étant faible pour la courbe en trait plein, et grande pour la courbe en pointillé. Figure 4: une représentation de la dérivée par rapport au temps, du signal de présence de cible dans les deux cas de la figure 3. Figure 5 : une représentation du signal de sortie du comparateur de signal de présence de cible, de la figure i; Figure 5 : une représentation du signal de sortie du comparateur de dérivée du signal de présence de cible, de la figure 1; Figure 7 : un exemple de réalisation du circuit de conditionnement du signal de mesure de la figure 1, dans le cas d'un signal de mesure en tension; Figure 5 : un exemple de réalisation du circuit de conditionnement dans le cas d'un signal en courant Figure o: un exemple de réalisation d'un circuit de conditionnement dans le cas d'un signal en fréquence variable; Figure 10 un exemple de rêalisation d'un circuit de conditonnement dans le cas d'un signal de mesure en impulsions modulées en fréquence. En se reportant au dessin, on peut voir (figure i ,'- un capteur 3 devant lequel défile une cible 4 en approche latérale (dans le sens de la flèche). A échelle agrandie figure 2), le capteur 3 contrôle une zone de proximité 5 en forme d'ogive, dans laquelle sont représentées deux cibles: une cible proche 1 en trait plein, une cible éloignée 2 en pointillé. Ces deux cibles se déplacent en approche latérale, c'est-a-dire parallèlement à la face sensible du capteur 3.On définit pour chaque cible une distance de passage 6, qui est la distance entre le plan de déplacement de la cible et ia face sensible du capteur, et une distance à l'axe " qui est la distance entre l'axe de la cible et l'axe du capteur. Lorsqu'une cible traverse la zone de proximité 5 i vitesse constante, le capteur délivre un sional de présence de cible, qui; en fonction du temps, est une courte en cloche. Sur la figure 3, les c-ournes correspondent resDectivement aux distances de passage des cibles t et On voit cue ie maximum de ces deux courbes est difficile a- dieterrZ ner directement.Les courbes de la figure 4 correspondent respectivement ?our les deux cibles 1 et 2 > a la dérivée du signai de présence de cible, qui passe par la valseur zéro au maximum de la courbe de la figure 3. Sur les deux figures 3 et 4, on voit que si la distance de passage augmente, les courbes perdent de leur amplitude mais gardent la meme allure, et sur la figure 4 le cassage par zéro a lieu pour la meme position de la cible. Dans le cas où la cible se déplace, il est possible de déterminer l'instant de son passage dans l'axe du capteur, c'est-à-dire l'instant où sa distance à l'axe est nulle. Pour que cette détermination soit précise, encore faut-il que le capteur soit du type à détection proportionnelle . Un exemple de tel capteur est symbolisé en 3 sur la figure 1, avec son fil d'alimentation en tension continue 8, son fil de masse 9 et son fil de signai 10. Dans le cas des capteurs délivrant un signal en fréquence variable, ou en impulsions modulées en fréquence, le fil 8 peut être supprimé, le fil 10 assurant à la fois l'alimentation du capteur 3 en courant continu et la transmission du signal de mesure.Le fil 10 est alors relié à la source de tension continue par l'intermédiaire d'une résistance et ii est relié au circuit 13 par l'intermédiaire d'une capacité de séparation. Le circuit 13 de conditionnement de signal délivre sur sa sortie 17 un signal correspondant à la présence de la cible dans la zone de proximité 5, et sur sa sortie 18 un signal correspondant au passage de la cible dans l'axe du capteur. Le signal correspondant à la présence de la cible est applicué à un premier comparateur 1 1 qui reçoit sur son autre entrée une tension de référence 12. Tant que le signal du capteur est inférieur a la tension de référence, la sortie du comparateur il est a l'état bas. Lorsque la finie est dans le voisinage de l'axe du capteur, ie signal devient surerleur a a tension de référence et la sortie du comparateur est à l'état haut (figure 5). Le signal de passage dans l'axe du capteur, délivré à la sortie 18 du circuit de conditionnement 13 est appliqué à un deuxième comparateur 15, qui reçoit sur son autre entrée une deuxième tension de référence 4. Dans les cas des figures 7 à 9, cette tension de référence 14 est ce le de ia masse. Ainsi, tant que le signal de passage dans l'axe est positif figure 4), la sortie du comparateur 15 est à l'état haut (figure 6), et lorsque ce signal devient négatif, la sortie du comparateur 15 passe à l'étant bas. Les signaux de sortie des deux comparateurs il et 15 sont appliqués à un générateur d'impulsion 16 qui délivre un signai avec impulsion médiane lorsque deux conditions sont réalisées tout d'abord a présence d'un signal de sortie du comparateur 11 à l'état naut, correspondant à la présence de la cible au voisinage de t'axe du capteur ensuite le changement de l'état de sortie du comparateur !5 correspondant au fait que la cible passe dans l'axe du capteur. L'impulsion est délivrée lorsque la cible est dans l'axe du capteur. Cette impulsion peut être utilisée par exemple pour arrêter une pièce en mouvement toujours au même endroit précis. On réalise ainsi une fin de course à attaque latérale. La distance de passage de la cible peut varier, la détection de la cible peut commencer à des distances à l'axe variables en raison de la forme en ogive de la zone de proximité contrôlée, la cible sera toujours arrêtée à la même position fixe précise car l'impulsion d'arrêt sera émise lorsque la cible sera rigoureusement dans l'axe du capteur. Le circuit de la figure 1 comporte trois sorties utilisables. Tout d'abord, après le comparateur 1 une sortie 19, correspondant au signal de présence de la cible dans la zone de proximité. Ensuite, après le comparateur 15, une sortie 21 correspondant au signal de passage dans l'axe du capteur. Enfin, après le générateur d'impulsions (16, une sortie 20, correspondant à la combinaison des deux signaux de présence et de passage dans l'axe, et qui délivre, par exemple, un signal rectangulaire échancré ou milieu par une impulsion. Sur les figures 7 à 10 sont représentés différents modes de réalisation du circuit 13 de conditionnement de signal, en fonction de la nature de ce signal de mesure. Ainsi, lorsque le signal de mesure arrivant sur le fil 10 est un signal de tension (figure 7!, il suffit d'une part de l'appliauer directement au comparateur 1 7, et, d'autre aprt de le dériver au moyen d'un condensateur 22 en serie et d'une résistance 23 montée entre la sortie 18 et la masse, afin d'appliquer sa corvée au comparateur 15 pour détecter le passage par zéro de cette dérivée correspondant au passage de la cible dans l'axe du capteur. Lorsque le signal de mesure est un signal ae courant (figure 8), on le transforme en signal de tension au moyen d'une résistance 24 branchée entre le fil 10 et la masse. On est alors ramené au cas précédent. Lorsque ie signai de mesure est un signai de fréquence (figure 9), on le transforme en signal de tension au moyen d'un convertisseur fréquence-tension 25. Dans le cas de la figure 10, le signal de mesure est un signal en impulsions modulées en fréquence. Le circuit de conditionnement i 3 comprend un intégrateur 26, deux mémoires analogiques 27 et 28, et un circuit de pilotage 25. L'intégrateur 26 est en pratique un générateur de signal en dents de scie ramené a' zéro par chaque impulsion reçue. 1 se comporte comme un convertisseur d'un signai de fréquence, en signai de tension. Le signal en dent de scie est appliqué en alternance aux deux mémoires analogiques 27 et 28. La mémoire analogique 27 retransmet ce signai aux deux comparateurs 11 et 15. La mémoire analogique 23 fournit au comparateur 15 la tension de référence. Un circuit 29 de pilotage des mémoires est encore prévu, alimenté directement par les impulsions du signal de mesure, et qui commande l'alternance des deux mémoires 27 et 28. De la sorte, ces mémoires sont alimentées alternativement par l'intégrateur 26, et elles mémorisent le niveau de tension atteint par le signal en dent de scie entre deux impulsions successives du signal de mesure. Le comparateur 15 effectuant la comparaison des niveaux de tension atteints, entre la mémoire 27 et la mémoire 28 qui définit le niveau de référence, il est nécessaire de disposer à la sortie de ce comparateur 15 une mémoire numérique 30 qui n'autorise la transmission de l'état de sortie du comparateur 15 que pendant un sur deux des intervalles entre impulsions du signal de mesure. Cette mémoire 30 comme les deux mémoires 27 et 28, est commandée par le circuit de pilotage 29. Ainsi, dans tous les cas de signaux de mesure envisagés (tension, courant, fréquence, ou impulsions modulées en fréquence) le capteur de proximité à approche latérale selon l'invention est susceptible de délivrer à sa sortie 19 un signal de présence de cible, à sa sortie 21 un signal de passage dans l'axe du capteur, et à sa sortie 20 un signal d'information générale regroupant à la fois l'information de présence et l'information de passage dans l'axe. il faut remarquer que l'information de présence de la cible dans la zone de proximité est le résultat d'une détection statique ou dynamique, la cible pouvant être arrêtée ou en mouvement. En revanche, l'information de passage dans l'axe du capteur est le résultat d'une détection dynamique, la cible étant alors impérativement en mouvement. L'ensemble du capteur et du circuit, non représenté, d'utilisation du signal de sortie, peut se comporter comme une commande de fin de course qui n'est pas sensible à la distance de passage de la cible pour autant que ce passage ait lieu dans la zone de proximité surveillée par le capteur, c'est-à-dire dans l'ogive 5 de la figure 2. Le capteur selon l'invention a une possibilité de sortie sur trois fils 19, 20, 21; et une possibilité de sortie sur deux fils seulement i9, 21 avec deux informations différentes, l'une de présence de la cible 1 l'autre de passage dans l'axe 21. il présente encore une possibilité de sortie sur un seul fil 20 regroupant les deux informations. Dans ce-dernier cas, on peut associer ce fil de sortie 20 au conducteur d'alimentation sosit ve du capteur: on peut alors assurer la détection du passage de la cible dans l'axe du capteur par la détection de la chute de consommation correspondant à l'impulsion médiane du signal de sortie. REVENDICATIONS. 1. Capteur de proximite à approche latérale de la cible, pour contrôler le passage de la cible dans l'axe du capteur, utilisant un capteur proportionnel délivrant un signal de détection en présence de la cible, ce signal étant soit un signal analogique de tension, soit un signal analogique de courant converti en signal de tension, soit un signal de fréquence variable converti en signal de tension, caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit (13) de conditionnement de signal délivrant, à partir du signal de détection d'une part un signal de détection en tension, d'autre part un signal correspondant à la dérivée du signal de détection en tension ; un premier comcarateur (I i) pour comparer le signal de détection en tension à une première tension de référence ; et un deuxième comparateur ( pour comparer la dérivée du signai de détection en tension à une deuxième tension de référence; de façon a déivrer en sortie du premier comparateur 1) un signal de présence de la cible dans la zone de proximité, et en sortie du deuxième comparateur (15) un signal de passage de la cible dans l'axe du capteur. 2. Capteur selon la revendication ?, caractérisé en ce que dans le cas d'un signal de détection analogicue de tension, ie circuit t13) de conditionnement de signal comporte une capacité (22) en série et une résistance (23) en parallèle vers la masse pour définir la dérivée du signal de détection, la deuxième tension de référence (14) étant alors la tension de la masse. 3. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'un signal de détection analogique de courant, le circuit (13) de conditionnement de signal comporte une résistance (2 4. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'un signal de détection en fréquence, le circuit (i 3) de conditionnement de signal comporte un convertisseur fréquence-tension (25) et un circuit de dérivation à capacité (22) et résistance (23). 5. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'un signal de détection en impulsions modulées en fréquence, le circuit (13) de conditionnement de signal comporte un intégrateur (26) fournissant un signal de tension en dent de scie, une première mémoire analogique (27) alimentant à la fois les deux comparateurs (11,15), et une deuxième mémoire analogique (28) fournissant au deuxième comparateur (1 5) la deuxième tension de référence, les deux mémoires (27, 28) étant alimentées en alternance par l'intégrateur (26). 6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' un circuit de pilotage (29) est prévu pour commander l'alternance des deux mémoires (27, 28). 7. Capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de pilotage (29) commande également une mémoire numérique (30) placée en sortie du deuxième comparateur (15) de façon que cette mémoire ne laisse passer le signal de passage dans l'axe du capteur que pendant un sur deux des intervalles entre impulsions du signal de détection. 8. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un générateur d'impulsions (16) est prévu, alimenté par les deux comparateurs (11 ; 15) pour délivrer à sa sortie (20) un signal à impulsion médiane représentatif d'une part de ia présence de la cible dans la zone de proximité et d'autre part du passage de la cible dans l'axe du capteur, i'1;mpulsion correspondant au passage dans l'axe.