Brevet FR2587795A1 — publié le 19870327

Capteur de déplacement linéaire inductif La présente invention a pour objet un capteur de déplacement linéaire inductif, et plus particulièrement un capteur du type à transformateur différentiel comportant un primaire bobiné autour d'un passage dans lequel un noyau est mobile axialement en étant lié à un organe dont le déplacement ou la position est à mesurer, et deux secondaires superposés au primaire et ayant chacun un nombre de spires variable en direction axiale, les sorties des secondaires étant combinées pour fournir un signal différentiel qui varie suivant une fonction prédéterminée de la position du noyau lorsque le primaire est alimenté par une tension alternative. Le domaine d'application de l'invention est celui des capteurs fournissant un signal électrique fonction directe de la position d'un organe mobile en translation. La figure 1 illustre très schématiquement un capteur inductif connu du type défini ci-avant. Il comporte un transformateur différentiel avec un enroulement primaire P, un premier secondaire avec un enroulement régulier Si et un enroulement "en escalier" S'1, un deuxième secondaire avec un enroulement régulier S2 et un enroulement "en escalier" S'2, et un noyau N qui est relié à un organe (non représenté) dont la position ou le déplacement est à mesurer et qui modifie le couplage entre le primaire et les secondaires. Les enroulements formant le primaire P, les parties régulières SI et S2 secondaires et les parties en escalier S'1 et S'2 des secondaires sont superposés dans cet ordre autour du passage dans lequel le noyau N peut coulisser. Les enroulements S1 et S2 ont un même nombre de spires qui est constant tout le long du capteur et sont réalisés "deux fils en main" pour présenter des caractéristiques identiques ou, du moins, aussi proches que possible.Par bobinage "deux fils en main", on entend ici la technique qui consiste à bobiner les deux enroulements simultanément en amenant leurs deux fils constitutifs en même temps et côte à côte. Chaque enroulement S'1 ou S'2 est réalisé en deux parties symétriques l'une de l'autre par rapport au plan transversal médian du capteur. Chaque partie a un nombre de spires qui croît uniformément depuis le milieu du capteur jusqu'à son extrémité, et les deux parties d'un même enroulement S'1 ou S'2 sont connectées en opposition de phase. Les enroulements S'1 et S'2 sont également réalisés "deux fils en main" pour présenter des caractéristiques identiques ou quasi-identiques. Les enroulements S1 et S'1 sont connectés en phase et les enroulements S2 et S'2 en opposition de phase. Aussi, lorsque le primaire est alimenté sous une tension alternative, les tensions vl et v2 fournies par les deux secondaires varient suivant des fonctions linéaires de la position x du noyau dont les courbes représentatives sont parallèles et décalées l'une par rapport à l'autre comme illustré sur la figure 2. Les tensions vl et v2 sont combinées pour fournir un signal différentiel r = (vl + v2) / (vl - v2) qui ne dépend que de l'abscisse x et est largement insensible aux variations de température et de fréquence. De plus, on fait en sorte, en choisissant la pente des enroulements en escalier, que le signal r ne puisse prendre la valeur i ou -1 sur toute la plage utile du capteur. Cette valeur 1 ou -1 ne peut alors être atteinte que si l'un des secondaires est coupé (vl ou v2 égale à 0); le capteur est alors autosurveillable, la détection r = 1 ou r = -1 signifiant une panne. Toutefois, les secondaires bobinés "deux fils en main" sont couplés capacitivement. Il en résulte que, même en cas de coupure d'un secondaire, le signal r a une valeur absolue différente de 1 du fait de la réaction capacitive d'un enroulement secondaire sur l'autre. Le capteur n'est plus réellement surveillable, et ce d'autant plus que la fréquence de la tension alimentant le primaire est élevée. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de fournir un capteur à transformateur différentiel qui soit réellement surveillable, même utilisé à une fréquence assez élevée. Ce but est atteint au moyen d'un capteur du type défini en tête de la présente description et dans lequel, conformément à l'invention, les secondaires sont séparés l'un de l'autre et sont disposés de part et d'autre d'une surface cylindrique. Par la séparation physique des deux secondaires, on supprime pratiquement leur couplage capacitif, d'o la possibilité de réaliser un capteur réellement auto-surveillable. De plus, cette séparation offre l'avantage supplémentaire de permettre un réglage de la sensibilité du capteur par déplacement relatif des secondaires en direction axiale. Le réglage de la sensibilité est ainsi beaucoup plus facile que par l'adjonction de composants sur les bobinages, ou par tout autre moyen équivalent augmentant l'encombrement et diminuant la fiabilité du capteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1, déjà décrite, est une demi coupe longitudinale d'un capteur de déplacement à transformateur différentiel de l'art antérieur, - la figure 2 illustre les variations des tensions délivrées par les secondaires du capteur de la figure 1 en fonction de la position du noyau, et - la figure 3 est une demi-coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'un capteur de déplacement à transformateur différentiel conforme à l'invention. Les éléments des capteurs des figures 1 et 3 qui sont identiques ou assurent les mêmes fonctions portent les mêmes références. Le transformateur du capteur de la figure 3 comprend un enroulement primaire P qui est bobiné en coucheb régulières tout le long du capteur sur un support cylindre rigide 10 en matériau isolant entourant le passage axial 11 dans lequel se trouvele noyau N. Celui-ci est en matériau magnétique et est relié par une tige 12 en matériau amagnétique à un organe (non représenté) dont la position ou le déplacement est à mesurer. Le premier secondaire S1-S'1 est bobiné sur le primaire avec interposition d'une couche isolante 13 sous forme d'une feuille de papier ou autre matière isolante enroulée autour du primaire P. La partie S1 est d'abord bobinée en couches régulières tout le long du capteur et, ensuite, les deux parties de l'enroulement en escalier S'1, ces deux parties étant symétriques l'une de l'autre par rapport au plan transversal médian du capteur avec un nombre de spires qui croît uniformément depuis le milieu du capteur jusqu'à ses extrémités. Les deux parties de l'enroulement en escalier S'1 sont bobinées dans le même sens mais connectées en opposition de phase, l'enroulement S'1 étant connecté en phase avec la partie régulière S1. Le deuxième secondaire S2-S'2 est bobiné sur un support cylindrique rigide 14 en matériau isolant qui entoure le premier secondaire S1-S'1. La partie S2 est d'abord bobinée sur le support 14 en couches régulières tout le long du capteur et l'enroulement en escalier S'2 est bobiné sur la partie régulière S2. L'enroulement S'2 a une section identique à celle de l'enroulement S'1 avec deux parties symétriques connectées en opposition de phase. Toutefois, dans le deuxième secondaire, les enroulements S2 et S'2 sont en opposition de phase, soit en les réalisant avec des sens de bobinage opposés et en les reliant en série, soit en les réalisant avec un même sens de bobinage et en les reliant en opposition. Lorsque le primaire P est alimenté sous une tension alternative v, on retrouve aux sorties des secondaires les tensions vl et v2 telles que représentées sur la figure 2, et le signal de sortie du capteur est fourni par un calculateur 15 qui élabore la quantité différentielle r = (vl + v2) / (vl - v2). Par un choix approprié de la pente des enroulements en escalier S'1, S'2, on peut faire en sorte que la valeur absolue de r soit toujours notablement inférieure à i pour toute la course utile du noyau N. De la sorte, lorsque l'un des secondaires est coupé, la panne peut être signalée en détectant que la quantité r a une valeur absolue égale à 1 ou très proche de 1. La réalisation séparée des secondaires fait que leur couplage capacitif est très faible et n'altère pas la propriété du capteur d'être auto-surveillable, et ce même lorsque la fréquence d'alimentation du primaire P est relativement élevée (plusieurs kHz). Les deux étages du capteur, c'est-à-dire celui comportant les enroulements P, S1, S'1 et celui comportant les enroulements S2, S'2 peuvent être réalisés chacun de leur côté et assemblés ensuite par insertion du support 10 'avec les enroulements P, S1, S'1 à l'intérieur du support cylindrique 14. L'utilisation de bobineuses programmables permet d'obtenir avec précision des caractéristiques identiques ou quasi-identiques pour les deux secondaires. Il est préférable, lors de la réalisation des secondaires, de veiller à ce que le bobinage soit réalisé avec des spires jointives afin de ne pas introduire dans un secondaire un défaut qui ne puisse être reproduit dans l'autre secondaire. Selon une caractéristique avantageuse du capteur conforme à l'invention, il est possible de régler la sensibilité du capteur par déplacement mutuel des secondaires le long de l'axe. Ceci peut être réalisé très simplement au moment du montage des deux étages du capteur par ajustement des positions longitudinales des supports cylindriques 10 et 14. On évite ainsi les problèmes d'encombrement et de fiabilité que représentent l'utilisation pour le réglage de la sensibilité de composants ajoutés aux enroulements. Sur le dessin, on a représenté des enroulements en escalier dans lesquels le nombre de spires varie linéairement depuis la position origine centrale du noyau jusqu'à chaque extrémité de sa course. La quantité r est donc une fonction linéaire de la position du noyau par rapport à sa position d'origine. Bien entendu, par une configuration appropriée des enroulements non réguliers des secondaires, on pourra obtenir un capteur dont le signal de sortie varie suivant toute fonction désirée de la position du noyau. REVENDICATIONS 1. Capteur de déplacement linéaire inductif à transformateur différentiel, comportant un primaire (P) bobiné autour d'un passage dans lequel un noyau (N) est mobile axialement en étant lié à un organe dont le déplacement ou la position est à mesurer, et deux secondaires (S1-S'1, S2- S'2) superposés au primaire et ayant chacun un nombre de spires variable en direction axiale, les sorties des secondaires étant combinées pour fournir un signal différentiel qui varie suivant une fonction prédéterminée de la position du noyau lorsque le primaire est alimenté par une tension alternative, caractérisé en ce que les secondaires (S1- S'1, S2-S'2, figure 3) sont séparés l'un de l'autre et sont disposés de part et d'autre d'une surface cylindrique. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les secondaires (S1-S'1, S2-S'2) sont bobinés autour de supports cylindriques respectifs (10, 14). 3. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les secondaires (S1-S'1, S2-S'2) sont bobinés à spires jointives; 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sensibilité du capteur est réglée par ajustement de la position longitudinale relative des secondaires (S1-S'1, S2-S'2).